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基于视觉导航的模型车自主行驶研究

基于视觉导航的模型车自主行驶研究

作者：王倩南京航空航天大学

学位级别：硕士

视觉导航是近年来自主导航车辆研究领域的一个热点。本文针对视觉导航和自主行驶控制做了如下研究:设计了基于视觉导航的模型车自主行驶系统,其中包括视觉导航和自主行驶两大部分。对图像处理的几种基本方法进行了深入的研究,并开发了... 详细信息

视觉导航是近年来自主导航车辆研究领域的一个热点。本文针对视觉导航和自主行驶控制做了如下研究:设计了基于视觉导航的模型车自主行驶系统,其中包括视觉导航和自主行驶两大部分。对图像处理的几种基本方法进行了深入的研究,并开发了图像处理软件;根据摄像机透视映射原理,进行了逆换算从而得到了逆透视映射,从而实现了利用单目摄像机获取环境深度信息,有效的实现了视觉导航。在此基础上,给出了基于视觉的模糊控制算法,并且为了直观的验证该控制算法的有效性,自主开发了仿真平台。此外,利用系统中上、下位机的串行通信,自主开发了整体的仿真平台,经验证,本系统可以有效的实现模型车在利用视觉传感器的基础上获取外部环境信息,实现了沿线行驶。本文将理论研究成果进行了仿真研究,获得了满意的实验结果,验证了本文提出的利用单目摄像机实现模型车的视觉导航和自主行驶算法的有效性。

关键词：视觉导航图像处理模糊控制控制仿真平台自主行驶串口通讯

基于Kinect的小车自主行驶系统的设计与实现

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基于Kinect的小车自主行驶系统的设计与实现

作者：翟林静西安科技大学

学位级别：硕士

未知环境下机器人自主避障行驶技术是移动机器人研究领域的核心内容。其主要目的是在外部环境未知的情况下,自主完成从起始点到目标点的无碰撞路径选择与规划,而在这个过程中可靠的环境地形数据是自主行驶的基础。而Microsoft Kinect作... 详细信息

未知环境下机器人自主避障行驶技术是移动机器人研究领域的核心内容。其主要目的是在外部环境未知的情况下,自主完成从起始点到目标点的无碰撞路径选择与规划,而在这个过程中可靠的环境地形数据是自主行驶的基础。而Microsoft Kinect作为一个低成本、高精度的深度传感器在近几年兴起的3D打印、虚拟现实、三维重建以及机器人导航等领域有着广泛的应用,同时也成为了众多领域研究的热门。本文将Kinect与无人驾驶小车相结合,设计了一种小车自主避障行驶系统。该系统搭建在Windows系统上,以Kinect为深度传感器,将Kinect接收到的深度数据通过数据线发送到基于VS开发环境的软件操作平台,软件平台对Kinect接收到的深度数据做滤波处理,补充未知深度信息。通过分析处理后的深度数据的性质对障碍物进行检测并提出避障方案,进而设计出一种执行效率高,能够自主定点避障行驶的系统。该系统在操作平台上用模拟小车代替真实小车接收Kinect处理图像数据之后发出的行进指令,从而实现自主避障行驶,并带有语音导航功能,同时在行进的过程中能将障碍物信息和行走路线展示在软件平台上。在小车自主行驶过程中,该系统会将小车周围环境进行实时三维重建以便对小车周围环境有真实立体的视觉感知。可靠的深度数据是该系统成功的关键,故对Kinect深度图像数据的处理是本文研究的重点。把处理后的数据应用到自主驾驶系统中,以及路径规划设计是本文的另一研究重点。通过测试验证小车自主避障行驶系统满足课题的基本要求,且稳定性强,为进一步扩展开发提供了借鉴作用。

关键词： Kinect 自主行驶避障图像滤波

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智能铲运机自主行驶的控制研究

智能铲运机自主行驶的控制研究

作者：孙钦鹏济南大学

学位级别：硕士

矿产资源是发展国民经济、保障国家安全的重要物质基础。随着对矿产资源需求的不断增加,采矿工作逐渐转向深层地下,采矿条件愈来愈恶劣,对矿工的健康威胁也愈来愈大。铲运机因具有高效、灵活、机动、多用途等突出优点,成为地下高效开采... 详细信息

矿产资源是发展国民经济、保障国家安全的重要物质基础。随着对矿产资源需求的不断增加,采矿工作逐渐转向深层地下,采矿条件愈来愈恶劣,对矿工的健康威胁也愈来愈大。铲运机因具有高效、灵活、机动、多用途等突出优点,成为地下高效开采的首选装备。随着近年来智慧矿山技术进展迅猛,技术的推广应用带动了智能铲运机的发展。自主行驶技术是智能铲运机的核心技术之一,而路径规划和路径跟踪则是智能铲运机自主行驶技术的两个重要领域,也是需要重点研究解决的问题。本文通过查阅大量的相关文献和资料,了解智能铲运机的背景意义以及国内外现状,总结和归纳了智能铲运机自主行驶的实现方式和相关算法,深入研究了智能铲运机的自主行驶技术,主要内容如下:首先,研究基于改进RRT算法的智能铲运机全局路径规划。针对传统RRT算法的缺点以及智能铲运机的自身约束,提出了改进的RRT算法,设计了自适应步长策略、采样点选取策略、最小转弯半径约束、最小安全距离约束、路径平滑策略,从理论层面对改进RRT算法进行收敛性分析。在宽敞环境和狭窄环境分别进行仿真试验,仿真试验结果表明改进的RRT算法能够有效规划智能铲运机的可行路径,避开已知障碍物,与同类算法比较,改进RRT算法规划出的路径更加适用于智能铲运机的实际行驶,在降低路径长度和避免路径曲折方面具有先进性。其次,研究基于环境感知的智能铲运机局部路径调整方法。研究分析环境感知的方法,激光雷达能够实现铲运机工作区域的环境感知,获取障碍物或巷道墙壁的距离信息。基于环境感知,设计了超前测距策略、双边居中策略和单边沿墙策略的局部路径调整方法,仿真试验表明本文设计的方法可以实现智能铲运机的局部路径调整。再次,研究基于改进Pure Pursuit算法的智能铲运机路径跟踪。针对传统Pure Pursuit算法的缺点,提出了改进的Pure Pursuit算法,设计了自适应预瞄距离策略,选取一个临时预瞄点,计算出当前的航向转角和航向偏角,根据航向转角和航向偏角自适应调整预瞄距离。设计了路径跟踪调整策略,通过构造两个相切圆进行跟踪调整。分别进行直线期望路径跟踪和曲线期望路径跟踪的仿真试验,试验结果表明改进的Pure Pursuit算法能够实现路径跟踪,与同类算法相比,降低了位移误差和航向误差,具有较高的跟踪精度。最后,智能铲运机自主行驶的控制系统实现。对传统铲运机进行改装,安装环境感知模块、状态感知模块、核心控制模块,并设计了网络通信系统,在招金矿业大尹格庄金矿进行智能铲运机自主行驶的测试,取得了良好的效果。

关键词：智能铲运机自主行驶路径规划路径跟踪

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自主行驶履带车辆转向制动操纵技术研究

拖拉机与农用运输车 2014年第4期41卷 14-17页

作者：李国强王兴野装甲兵工程学院装备试用与培训大队北京100072

为实现某型履带车辆的自主驾驶,对车辆自主驾驶中的转向制动操纵技术进行了研究。根据原车转向制动装置的结构和工作原理,分析了电控气动转向制动操纵系统的设计要求,设计了电控气动转向制动操纵系统,并介绍了该系统的工作原理。运用此... 详细信息

为实现某型履带车辆的自主驾驶,对车辆自主驾驶中的转向制动操纵技术进行了研究。根据原车转向制动装置的结构和工作原理,分析了电控气动转向制动操纵系统的设计要求,设计了电控气动转向制动操纵系统,并介绍了该系统的工作原理。运用此系统对原车进行自主化改造,并进行了实车试验,实车试验证明电控气动转向制动操纵系统能够很好地满足该型履带车辆行驶的转向、制动要求。

关键词：自主行驶履带车辆转向制动操纵控制

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机器视觉与自主行驶策略病房物料配送机器人

电子测试 2023年第6期 79-87页

作者：冯宁安康俞恬屹茅世杰王李冬杭州师范大学钱江学院杭州310036

当前医院病房医护人员与患者以接触式配送医疗物资,增加病毒传染风险。本文基于机器视觉与自主行驶技术设计一种用于病房物资配送智能机器人。系统由机器人智能终端与移动管理平台构成,机器人终端采用WiFi通信与移动管理平台组网,采用So... 详细信息

当前医院病房医护人员与患者以接触式配送医疗物资,增加病毒传染风险。本文基于机器视觉与自主行驶技术设计一种用于病房物资配送智能机器人。系统由机器人智能终端与移动管理平台构成,机器人终端采用WiFi通信与移动管理平台组网,采用Socket技术实现机器人终端与移动管理平台数据交互,移动平台实时监控物料配送机器人运动状态以及物料配送管理。机器人终端采用模板匹配算法自主完成病房号数字识别,设计一种基于ROI分割区域patch拟合算法实现机器人自主行驶,自主完成物料配送。实验结果表明,机器人能够准确对行驶的直线、十字路口、T型路口正确检测,系统执行物料配送时,花费时间更少,工作效率更高。

关键词：机器视觉自主行驶数字识别移动监控

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地下铲运机自主行驶与避障控制方法研究

有色金属（矿山部分） 2015年第5期67卷 68-75页

作者：石峰顾洪枢战凯李建国冯孝华郭鑫李恒通陈维石金鹏北京矿冶研究总院北京100160 德纳管理(上海)有限公司上海200443 鞍钢集团公司辽宁鞍山114007

由测量数据或轨迹推算模型,计算铲运机横向位置偏差、航向角偏差及航向角偏差变化率,三偏差通过非线性融合规则,形成融合偏差反馈信号并作为PID校正控制的输入量,设置横向位置偏差及航向角偏差双门限值来改进PID算法。该自主行驶控制方... 详细信息

由测量数据或轨迹推算模型,计算铲运机横向位置偏差、航向角偏差及航向角偏差变化率,三偏差通过非线性融合规则,形成融合偏差反馈信号并作为PID校正控制的输入量,设置横向位置偏差及航向角偏差双门限值来改进PID算法。该自主行驶控制方法在轨迹偏差及行驶车速大范围变化时,仍能保持优良的稳定性和快速性。

关键词：地下铲运机自主行驶避障控制算法

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地下铲运机多模式自主行驶控制方法研究

矿冶 2015年第5期24卷 61-66页

作者：石峰顾洪枢战凯李建国冯孝华郭鑫李恒通段辰玥北京矿冶研究总院北京100160

针对井下复杂多变的巷道环境条件和地下铲运机的车身结构特点,将地下铲运机目标路径规划及偏差计算结合起来,并划分为四种计算控制模式,即扫描光束三角计算偏差、扫描光束对称计算偏差、人工示教和轨迹偏差推算等控制模式。通过在不同... 详细信息

针对井下复杂多变的巷道环境条件和地下铲运机的车身结构特点,将地下铲运机目标路径规划及偏差计算结合起来,并划分为四种计算控制模式,即扫描光束三角计算偏差、扫描光束对称计算偏差、人工示教和轨迹偏差推算等控制模式。通过在不同的井下巷道环境条件下,运用不同的偏差计算控制模式或将其组合使用,在减少计算量和控制复杂性的同时,取得地下铲运机较理想的自主行驶控制效果。

关键词：地下铲运机自主行驶控制模式人工示教

基于改进模糊PID算法的智能铲运机自主行驶控制方法

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有色金属（矿山部分） 2015年第5期67卷 76-80页

作者：龙智卓战凯顾洪枢石峰郭鑫冯孝华北京矿冶研究总院北京100160

针对智能铲运机在井下环境中的自主行驶问题,在现有基础的多变量PID算法和传统的模糊PID算法基础上,设计了改进模糊PID算法。改进模糊PID算法引入权重协调航向角控制器和横向偏差控制器对输出转向角的影响。建立铲运机自主行驶的SIMULIN... 详细信息

针对智能铲运机在井下环境中的自主行驶问题,在现有基础的多变量PID算法和传统的模糊PID算法基础上,设计了改进模糊PID算法。改进模糊PID算法引入权重协调航向角控制器和横向偏差控制器对输出转向角的影响。建立铲运机自主行驶的SIMULINK仿真模型。仿真结果表明,改进模糊PID算法在响应时间、超调量以及稳态误差等方面相比于多变量PID算法有较大优势。

关键词：智能铲运机自主行驶改进模糊PID算法

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地面无人车系统架构及自主行驶关键技术

指挥信息系统与技术 2023年第6期14卷 61-65页

作者：陈小凤史亚锋江和耀于飞中国电子科技集团公司第52研究所杭州310012 中国船舶集团有限公司第713研究所郑州450015

首先,阐述了一种面向野外特种任务的地面无人车需求;然后,详细分析了系统架构,包括地面无人车底盘、智能感知与决策控制以及任务载荷子系统的内部构成;最后,围绕无人车系统自主行驶关键技术,介绍了野外特定区域高精度路网生成、无人车... 详细信息

首先,阐述了一种面向野外特种任务的地面无人车需求;然后,详细分析了系统架构,包括地面无人车底盘、智能感知与决策控制以及任务载荷子系统的内部构成;最后,围绕无人车系统自主行驶关键技术,介绍了野外特定区域高精度路网生成、无人车平台自主行驶与全局路径规划、无人车平台智能感知与自主避障的工作原理。

关键词：无人车高精度地图自主行驶智能感知指挥控制