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一种基于指数积的移动机械臂联合标定方法

控制与决策 2023年第6期38卷 1586-1592页

作者：陈新伟范崇山孙凤池秦岩丁王鸿鹏闽江学院计算机与控制工程学院福州350108 南开大学软件学院天津300353 南开大学人工智能学院天津300353 南开大学深圳研究院广东深圳518028 四创科技有限公司福州350108

提出一种基于指数积的移动机械臂联合标定方法,以实现移动平台和机械臂两者间位姿标定与机械臂运动学参数标定模型的统一.机械臂运动学参数标定使用最多的是基于D-H参数法,但D-H参数法无法克服相邻关节平行或接近平行时的奇异性问题,以... 详细信息

提出一种基于指数积的移动机械臂联合标定方法,以实现移动平台和机械臂两者间位姿标定与机械臂运动学参数标定模型的统一.机械臂运动学参数标定使用最多的是基于D-H参数法,但D-H参数法无法克服相邻关节平行或接近平行时的奇异性问题,以及建模过程复杂、建模后的模型通用性差等问题.基于指数积的移动机械臂联合标定方法建模时不会因为关节轴平行而出现奇异性问题,建模过程简单.通过对整个系统的运动学方程进行微分运算,获得末端位姿误差和移动机械臂零位状态旋量误差及关节旋量误差的线性化模型.利用伴随矩阵方式建立关节旋量理论值与关节旋量实际值的关系,并通过改变伴随矩阵实现基于最小二乘法的参数辨识计算过程中参数更新.使用高精度激光跟踪仪作为测量工具,通过实验验证所提出方法的有效性.

关键词：指数积(POE) 移动机械臂 D-H参数联合标定

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多转向驱动拖挂式移动机器人镇定控制

自动化学报 2011年第4期37卷 471-479页

作者：苑晶黄亚楼孙凤池南开大学自动化系天津300071 南开大学软件学院天津300071

研究一类特殊的移动机器人系统-多转向驱动拖挂式移动机器人(Multi-steering tractor-trailer mobile robot,MSTTMR)的镇定控制问题.首先,通过状态坐标变换和控制输入变换将具有任意节车体的多转向驱动系统的运动学模型转化为多输入幂... 详细信息

研究一类特殊的移动机器人系统-多转向驱动拖挂式移动机器人(Multi-steering tractor-trailer mobile robot,MSTTMR)的镇定控制问题.首先,通过状态坐标变换和控制输入变换将具有任意节车体的多转向驱动系统的运动学模型转化为多输入幂式形式;然后,基于幂式形式设计一种ρ指数级收敛的镇定控制器,并证明其稳定性.针对两车体系统的镇定控制仿真表明该方法的有效性.

关键词：多转向驱动拖挂式移动机器人非完整约束镇定控制幂式系统

基于视觉的移动机器人同时定位与建图研究进展

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控制理论与应用 2010年第4期27卷 488-494页

作者：孙凤池黄亚楼康叶伟南开大学软件学院天津300071 南开大学信息技术科学学院天津300071

同时定位与建图(SLAM)是实现移动机器人真正自治的必要前提,视觉传感器由于能够提供丰富的环境信息而在SLAM研究中受到重视,本文从视觉传感器配置方式、视觉特征提取方法、视觉SLAM实现机制、地图表示类型以及环境对视觉SLAM的影响五个... 详细信息

同时定位与建图(SLAM)是实现移动机器人真正自治的必要前提,视觉传感器由于能够提供丰富的环境信息而在SLAM研究中受到重视,本文从视觉传感器配置方式、视觉特征提取方法、视觉SLAM实现机制、地图表示类型以及环境对视觉SLAM的影响五个方面综述基于视觉传感器的同时定位与建图研究的发展现状,对已有的典型视觉SLAM方法进行分析和比较,并展望了未来的发展趋势.

关键词：移动机器人同时定位与建图视觉传感器特征提取

面向移动机器人自定位的无线网络构造算法及实现

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仪器仪表学报 2011年第1期32卷 99-106页

作者：苑晶黄亚楼孙凤池南开大学自动化系天津300071 南开大学软件学院天津300071

针对移动机器人的自定位问题,研制一种无线定位网络结点,该结点由超声模块和无线射频模块组成,根据超声与无线射频信号的到达时间差计算机器人与网络结点的相对位置关系,借助扩展的卡尔曼滤波器实现机器人的自定位和对网络结点的同步定... 详细信息

针对移动机器人的自定位问题,研制一种无线定位网络结点,该结点由超声模块和无线射频模块组成,根据超声与无线射频信号的到达时间差计算机器人与网络结点的相对位置关系,借助扩展的卡尔曼滤波器实现机器人的自定位和对网络结点的同步定位。然后,提出一种无线定位网络的自主构建算法,通过机器人动态分配网络结点,实现对环境的完备最小覆盖。仿真与实验表明该网络构造算法及定位技术能够满足较大规模环境下移动机器人的自定位要求。

关键词：移动机器人自定位无线网络扩展的卡尔曼滤波器

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基于陆标动态配置的移动机器人主动探索

控制理论与应用 2009年第4期26卷 433-438页

作者：苑晶黄亚楼孙凤池南开大学自动化系天津300071 南开大学软件学院天津300071

针对无预置陆标的环境,研究移动机器人动态在线配置陆标问题及基于此的主动探索.首先,提出陆标动态在线配置准则,并分析陆标配置对机器人定位与建图的影响;然后基于扩展的卡尔曼滤波器,将机器人的主动探索转化为多目标最优控制问题,优... 详细信息

针对无预置陆标的环境,研究移动机器人动态在线配置陆标问题及基于此的主动探索.首先,提出陆标动态在线配置准则,并分析陆标配置对机器人定位与建图的影响;然后基于扩展的卡尔曼滤波器,将机器人的主动探索转化为多目标最优控制问题,优化目标包含3个部分,分别对应定位与建图的准确性、机器人预期探索的新区域大小和陆标配置对定位与建图的影响,机器人选取最优化目标函数的控制输入以实现准确的定位、建图和对环境的充分探索;最后对陆标进行有效的增补和去冗余.仿真结果表明该方法的有效性。

关键词：陆标配置主动探索扩展的卡尔曼滤波器多目标优化

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带拖车移动机器人全局路径跟踪控制

控制与决策 2007年第10期22卷 1119-1124页

作者：苑晶黄亚楼孙凤池南开大学信息技术科学学院天津300071 南开大学软件学院天津300071

研究带拖车移动机器人的前向路径跟踪控制和倒车路径跟踪控制问题.首先建立系统的运动学模型,并进行系统的运动特性分析;然后基于Lyapunov方法提出一种新的单体移动机器人全局路径跟踪控制器,并将其引入带拖车移动机器人的前向路径跟踪... 详细信息

研究带拖车移动机器人的前向路径跟踪控制和倒车路径跟踪控制问题.首先建立系统的运动学模型,并进行系统的运动特性分析;然后基于Lyapunov方法提出一种新的单体移动机器人全局路径跟踪控制器,并将其引入带拖车移动机器人的前向路径跟踪控制;再后通过运动学变换,实现了拖挂任意节拖车的系统的倒车路径跟踪控制;最后针对三车体系统的两种路径跟踪控制进行仿真,结果表明了该方法的有效性.

关键词：带拖车移动机器人全局路径跟踪控制前向运动倒车运动

两种连接形式的拖挂式移动机器人路径跟踪控制

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控制理论与应用 2008年第3期25卷 398-406页

作者：苑晶黄亚楼孙凤池南开大学信息技术科学学院天津300071 南开大学软件学院天津300071

拖挂式移动机器人是一种具有不同连接形式的多车体系统.本文对标准连接和非标准连接的拖挂式机器人,研究了前向和倒车路径的跟踪控制.首先,建立系统的运动学模型并进行运动特性分析:其次,基于Lyapunov方法提出一种与期望路径具有一致运... 详细信息

拖挂式移动机器人是一种具有不同连接形式的多车体系统.本文对标准连接和非标准连接的拖挂式机器人,研究了前向和倒车路径的跟踪控制.首先,建立系统的运动学模型并进行运动特性分析:其次,基于Lyapunov方法提出一种与期望路径具有一致运动方向的单体机器人全局路径跟踪控制器;然后将其引入到两种拖挂式机器人的前向跟踪控制中,并分别通过运动学变换和反演控制实现了两种连接形式下的倒车跟踪控制,从而使多节车体始终保持一致的运动方向。避免了不合理位形的出现.仿真结果表明该方法的有效性.

关键词：拖挂式移动机器人路径跟踪控制标准连接:非标准连接

基于多视角RGB-D图像帧数据融合的室内场景理解

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计算机研究与发展 2020年第6期57卷 1218-1226页

作者：李祥攀张彪孙凤池刘杰南开大学计算机学院天津300750 南开大学软件学院天津300750 南开大学人工智能学院天津300750

对于智能机器人来说,正确地理解环境是一项非常重要且充满挑战性的能力,从而成为机器人学领域一个关键问题.随着服务机器人进入家庭成为趋势,让机器人能够依靠自身搭载的传感器和场景理解算法,以自主、可靠的方式感知并理解其所处的环境... 详细信息

对于智能机器人来说,正确地理解环境是一项非常重要且充满挑战性的能力,从而成为机器人学领域一个关键问题.随着服务机器人进入家庭成为趋势,让机器人能够依靠自身搭载的传感器和场景理解算法,以自主、可靠的方式感知并理解其所处的环境,识别环境中的各类物体及其相互关系,并建立环境模型,成为自主完成任务和实现人机器人智能交互的前提.在规模较大的室内空间中,由于机器人常用的RGB-D(RGB depth)视觉传感器(同时获取彩色图像和深度信息)视野有限,使之难以直接获取包含整个区域的单帧图像,但机器人能够运动到不同位置,采集多种视角的图像数据,这些数据总体上能够覆盖整个场景.在此背景下,提出了基于多视角RGB-D图像帧信息融合的室内场景理解算法,在单帧RGB-D图像上进行物体检测和物体关系提取,在多帧RGB-D图像上进行物体实例检测,同时构建对应整个场景的物体关系拓扑图模型.通过对RGB-D图像帧进行划分,提取图像单元的颜色直方图特征,并提出基于最长公共子序列的跨帧物体实例检测方法,确定多帧图像之间的物体对应关联,解决了RGB-D摄像机视角变化影响图像帧融合的问题.最后,在NYUv2(NYU depth dataset v2)数据集上验证了本文算法的有效性.

关键词：物体检测物体实例检测 RGB-D图像物体关系拓扑图场景理解

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一种用于未知环境探索的可动态配置路标系统

机器人 2010年第1期32卷 77-82页

作者：孙凤池苑晶黄亚楼刘光南开大学软件学院天津300071 南开大学信息技术科学学院天津300071

研究了移动机器人探索未知环境所面临的定位问题.针对在某些未知环境中难以可靠提取自然路标、并且存在数据关联难题的实际情况,提出了一种可以根据定位需要进行动态配置的路标系统,设计并实现了可以动态配置的路标、路标投放装置、路... 详细信息

研究了移动机器人探索未知环境所面临的定位问题.针对在某些未知环境中难以可靠提取自然路标、并且存在数据关联难题的实际情况,提出了一种可以根据定位需要进行动态配置的路标系统,设计并实现了可以动态配置的路标、路标投放装置、路标探测装置,能够在探索未知环境的过程中动态在线配置路标以辅助完成机器人定位与对环境的探索.可动态配置路标具有成本低、体积小、能耗低的特点,便于携带与动态配置,实验结果证明了这种路标系统在未知环境探索中的有效性.

关键词：移动机器人路标动态配置主动探索