一种解耦式主动脚轮全向移动机器人的标定方法

由于机器人的加工制造和装配等因素引起的几何参数误差影响了运动学模型的准确性,因此会同时降低运动控制和里程计精度.为提升全向移动机器人的运动精度,提出了一种针对基于解耦式主动脚轮的全向移动机器人的分步标定方法,该方法通过限制关节空间运动输入来简化运动学矩阵,并利用最小二乘法获得运动学参数的实际值,从而提升运动学模型的精度.搭建了基于解耦式主动脚轮的全向移动机器人实验平台,并通过仿真和实验对标定算法进行验证,实验结果显示在平面内三个自由度上速度控制精度和里程计精度均得到了显著提升,证明了标定算法的有效性.     

基于扩展信息滤波的多机器人SLAM研究

运用信息滤波算法实现多机器人SLAM,根据对机器人运动结构和刚体约束建立多机器人运动模型,用里程计和激光测距传感器建立多机器人观测模型,并运用SLAM方法建立全局地图,不断更新该地图的同时完成校正多机器人位姿．根据理论推导,利用信息滤波算法解决多机器人SLAM问题,仿真实验也结果表明多机器人定位精度良好．     

基于遗传算法的静态环境全局路径规划

静态环境中移动机器人全局路径规划一直是路径规划中的一个重要问题.作者提出了基于遗传算法的静态环境下机器人全局路径规划方法.该方法首先提出机器人工作空间中环境信息的神经网络模型,并利用该模型建立机器人免碰撞路径与神经网络输出的关系,然后将需规划的路径的二维编码简化成一维编码,并把免碰撞要求和最短路径要求融合成一个适应度函数.通过对算法进行实验仿真表明,提出的全局路径规划方法是正确和有效的.     

基于SIFT算法的移动机器人同时定位与地图创建

研究了基于尺度不变特征变换（SIFT）算法的移动机器人同时定位与地图创建（SLAM）方法,即在视角改变情况下,用SIFT算法对不同图像进行特征匹配,根据极线几何原理得到摄像头的旋转角度,将之与里程计的角度信息融合,从而实现较准确的自我定位与地图创建.实验表明：本方法利用电荷耦合器件（CCD）摄像头和里程计间内在的几何关系来实现SLAM,提高了低成本移动机器人的定位精度.     

精确稀疏扩展信息滤波的多机器人SLAM研究

在机器人同时定位与地图创建(SLAM)问题中,多机器人SLAM成为目前机器人学中的研究热点.因此,基于精确稀疏扩展信息滤波算法(ESEIF)的多机器人SLAM问题,根据多机器人的运动模型和观测模型分别对多机器人位姿估计及环境特征点进行观测,并依据阈值划分观测特征点,以完成机器人的观测更新,同时边缘化机器人位姿并进行重定位.实验仿真数据表明:多机器人的位姿精度良好,观测更新阶段时间基本上恒定,与地图特征点数量无关,体现了ESEIF算法在研究多机器人SLAM问题的有效性.     

计算Pascal矩阵谱半径和相应

研究Pascal矩阵谱半径及其对应特征向量的数值求解算法问题,利用幂法和Pascal矩阵的性质给出了一个有效的迭代求解算法,该算法每一步迭代只用到浮点数的加法运算。同时数值实验显示,该算法具有较高的精度和较快的收敛速度。     

计算Pascal矩阵谱半径和相应特征向量的一个快速算法

研究Pascal矩阵谱半径及其对应特征向量的数值求解算法问题,利用幂法和Pascal矩阵的性质给出了一个有效的迭代求解算法,该算法每一步迭代只用到浮点数的加法运算。同时数值实验显示,该算法具有较高的精度和较快的收敛速度。     

一种新型三自由度力控末端执行器及其运动学和性能分析

提出了一种安装在工业机器人末端具有3个平动自由度的力控末端执行器,适用于工件狭小空间处的自动化打磨抛光.该执行器采用了3-PPa R并联机构构型,实现了紧凑对称的结构设计.为了提高执行器的定位精度和力控性能,采用了3个音圈电机驱动.首先,通过修正的G-K公式验证了机构的自由度,进行了机构运动学正逆解的分析;其次,建立了机构的雅可比矩阵,讨论了机构的奇异性;最后,利用数值法分析了机构的可达工作空间.研究成果为该执行器机构优化设计和样机研制提供了理论基础.     

高频地波雷达海洋表面流测量误差分析

针对高频地波海态雷达测量精度问题,结合2005年8月浙江省东海海域得到的高频地波海洋表面状态监测雷达OSMAR2003的遥感测量数据,以及多普勒流速剖面测量仪的现场测量数据,通过误差分析理论对高频地波雷达海洋表面流测量精度以及误差来源做了分析.分析过程综合考虑了海流的运动特性,结果表明剖面流场的不均匀性分布及流场剖面结构的时间变化率是影响高频地波雷达径向流速测量误差的两个重要因素,通过去除其影响能有效提高测量精度.     

非对称气电混合式机器人末端执行器及其静态力控特性研究

针对现有气动式机器人力控末端执行器存在力控精度低和响应慢等缺点, 提出一种非对称气电混合式力控末端执行器, 采用变参数PID控制器对非对称气缸的气动力与永磁直线同步电机的电磁力进行协调控制, 实现机器人连续接触式作业中接触力的实时补偿与精确控制. 通过对气动系统、永磁电机和控制器等进行建模与仿真分析, 研究其控制特性与力-位移特性. 仿真结果表明, 相比气动力控系统, 气电混合式力控系统可有效消除摩擦力与跟随误差等引起的滞环和爬行现象, 控制特性最大误差由9.2N(2倍最大静摩擦力+动静摩擦力差值)减小至1N, 其力-位移特性最大误差由9.6N(2倍动摩擦力+气动力波动)也减小至1N, 提高了力控精度, 可提升机器人连续接触式作业质量.     

基于膜计算粒子群优化的FastSLAM算法改进

针对FastSLAM算法存在的粒子退化和粒子多样性缺失问题,提出了一种基于膜计算粒子群优化的FastSLAM算法.该算法将膜计算和粒子群优化算法相结合,利用膜计算的并行性、分布式的特点和粒子群优化算法的简单高效的优点,加速调整FastSLAM算法中粒子群的建议分布向全局最优解处收敛,在保证算法局部搜索精度的同时,扩大搜索范围,提高全局搜索的多样性,促使预测粒子更快的朝着真实的机器人位姿状态逼近,减缓粒子退化.最后利用MATLAB平台进行仿真实验.实验结果表明该算法提高了FastSLAM算法的定位精度,同时减少了系统运行时间,效率得到有效提高.     

基于运动学模型的足球机器人运动免疫预测控制

在机器人无侧向移动的条件下,以左右轮的驱动力为输入量,建立两轮足球机器人平动和转动的离散时间状态空间模型;将免疫算法与预测控制结合,提出了一种免疫预测控制方法,在所建立的状态空间模型的基础上,对机器人进行平动和转动控制。该算法利用克隆选择算法实现预测控制的滚动     

一种非线性自适应粒子群优化算法

针对粒子群优化算法中出现早熟和不收敛问题,分析了基本PSO算法搜索速度对其优化性能的影响,提出了一种根据速度信息非线性自适应调整参数的粒子群优化算法.在算法迭代过程中,粒子随迭代次数和递减指数确定的非线性变化的理想速度自适应调整参数进行搜索,提高了粒子群算法的性能.提出的算法经过测试函数的模拟实验验证,并与其他已有算法进行了比较.实验结果表明,该算法在搜索精度和收敛速度等方面有明显优势,特别是高维、多峰等复杂非线性优化问题时,算法的优势更明显.     

一种基于速度强度熵与纹理特征的人群异常检测算法

人群异常事件检测是智能视频监控领域的重要研究内容,文章提出了一种融合速度强度熵VMME与纹理特征的人群异常行为检测算法.该算法采用LBPCM算法提取图像纹理特征,在视频帧计算光流基础上,获得特征点速度强度图,并以其熵VMME作为场景运动特征,将场景纹理特征和运动特征送入支持向量机训练分类.实验表明,新算法可实现对人群异常行为的检测,且有较高准确率.     

一种基于速度强度熵VMME与纹理特征的人群异常检测算法

人群异常事件检测是智能视频监控领域的重要研究内容, 文章提出了一种融合速度强度熵VMME与纹理特征的人群异常行为检测算法. 该算法采用LBPCM算法提取图像纹理特征, 在视频帧计算光流基础上, 获得特征点速度强度图, 并以其熵VMME作为场景运动特征, 将场景纹理特征和运动特征送入支持向量机训练分类. 实验表明, 新算法可实现对人群异常行为的检测, 且有较高准确率.     

基于关联规则遥感影像的分类研究——以渭库绿洲为例

对遥感影像的计算机图像处理与识别技术是现阶段遥感技术研究的热点内容,本文对新疆渭干–库车河流域不同分辨率的全色影像与多光谱影像融合并构建多源空间数据库,再通过与面向对象分类法相结合,进行图像分割、特征提取后将结果取值输入Matlab软件,编制相应的算法程序,构建关联规则分类器,探索分类规则并进行遥感影像的分类.同样基于Matlab软件平台,根据最大似然分类算法对同一研究区影像进行分类,并对分类结果进行精度检验.结果表明:相较传统分类方法,关联规则方法拓宽了传统逻辑推理分类方法中获取信息的途径,使分类更加智能化,提高并增强了影像分类速度与算法可靠性,分类精度得到显著提高,Kapp系数为0.83.因此,关联规则方法更适用于影像分类,可以作为研究区有效信息提取的支持手段.     

一种融合纹理和颜色信息的背景建模方法

鉴于目前视频序列的运动目标检测常使用背景差分法,但其受光照变化以及阴影影响,不能准确区分出运动物体的特点,因此提出一种新的背景建模算法.该算法融合纹理信息和颜色信息建立背景模型,其中的纹理信息采用LBP算子进行描述.为更好地描述纹理信息,进一步改进了基本的LBP算子,并同时引入抗噪因子增强抗噪声影响.实验证明,提出的算法在大多数情况下都取得良好的效果.     

PI控制的有时延遥操作系统仿真平台的建立

对二自由度主从遥操作机器人进行了详细的运动学和运动力学分析,得到了二自由度机器人的状态空间方程,再此基础上建立了遥操作系统中各个子系统详细的数学模型,搭建了一个比较完善的遥操作系统研究的仿真平台.为从端机械臂设计了PI控制算法来控制从机械手,使之跟随主机械手的运动.最后,在该实验平台进行了主从遥操作机械手的位置跟踪和力反馈实验.实验结果说明,当系统存在固定时延时,在本地PI控制器的作用下,从机械手在自由空问运动时,系统具有较好的稳定性和跟踪性能;而从机械手与坚硬的环境交互作用时,遥操作系统的稳定性要受到影响,主从机械手的运动有一定的波动.这就证明了力反馈对有时延遥操作系统的稳定性有不好的影响.但总体上说,在人手对主机械手有一定控制能力的条件下,PI控制器能在一定程度上保证从机械手对主机械手的位置跟踪.     

基于对数函数的新变步长LMS算法

针对固定步长最小均方(LMS,least mean square)算法以及变步长LMS算法在收敛速度与稳态误差性能方面的不足,本文提出了一种新的基于对数函数改进的LMS算法.由于该算法中不涉及指数的运算,使得算法的计算量大大下降,收敛速度更快.仿真结果表明,对数函数改进的LMS算法比基于反正切函数改进的LMS算法具有近似相同的稳态误差性能,然而本文算法收敛更快,速度平均提高1.5倍.并且比基于双曲正切函数改进的LMS算法中的稳态误差平均降低0.5倍,同时收敛速度平均提高1.0倍.     

预条件在谐波平衡仿真算法中的应用

在运用谐波平衡算法对射频集成电路进行仿真时，针对Krylov子空间迭代算法在计算速度和内存存储量等方面存在的限制问题，提出了一种运用稀疏-分段矩阵作为预条件的方法．该方法采用稀疏化、分段压缩以及对称连续超松弛处理，得到的预条件矩阵是原Jacobian矩阵的良好近似．实例表明运用这种稀疏-分段矩阵作为预条件，不仅保证了迭代算法的准确性和优良的收敛性，解决了用块对角矩阵作为预条件时引起收敛速度变慢甚至无法收敛的问题，而且与块对角矩阵做为预条件相比计算速度提高了近50％，所需内存存储量减少了近60％．