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基于改进卷积神经网络的机器人避障路径规划
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作者 王思越 宋骊颖 刘俊森 《电子设计工程》 2025年第1期27-30,35,共5页
由于机器人在运动过程中,无法及时更新机器人位置方向和坐标,使得目标不是全局最小点,导致机器人无法有效避障。为此,提出了基于改进卷积神经网络的机器人避障路径规划方法。使用基于改进卷积神经网络的双线性内插方法,计算目标点坐标... 由于机器人在运动过程中,无法及时更新机器人位置方向和坐标,使得目标不是全局最小点,导致机器人无法有效避障。为此,提出了基于改进卷积神经网络的机器人避障路径规划方法。使用基于改进卷积神经网络的双线性内插方法,计算目标点坐标。通过动态窗口法评估函数,计算扩展距离。构建极大值损失函数,通过递减学习,使类别内的特征聚合度和类别间差异性达到最大。通过机器人在环境中的运动来估计机器人位置,计算机器人的平移速度、角速度,并更新机器人位置方向和坐标。构建改进后排斥函数,计算神经元中心点到目标神经元中心点的距离,规划避障路径。实验结果表明,该方法能够避过全部障碍物,且规划的起始点和目标点之间距离与实际距离一致。 展开更多
关键词 改进卷积神经网络 机器人避障 路径规划 全局最小点
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基于深度学习的巡检机器人避障轨迹自动控制系统设计 被引量:4
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作者 乔道迹 《计算机测量与控制》 2024年第5期129-136,共8页
为了提高巡检机器人在复杂环境下的避障能力,使机器人能够安全地完成巡检任务,设计基于深度学习的巡检机器人避障轨迹自动控制系统;设计由CCD传感器、信号处理芯片等设备组成的工业智能视觉CCD相机,基于FPGA和USB2.0的视频采集卡传输采... 为了提高巡检机器人在复杂环境下的避障能力,使机器人能够安全地完成巡检任务,设计基于深度学习的巡检机器人避障轨迹自动控制系统;设计由CCD传感器、信号处理芯片等设备组成的工业智能视觉CCD相机,基于FPGA和USB2.0的视频采集卡传输采集数据,完成硬件部分的设计;在软件设计中,对采集的图像实施目标分割、双目目标匹配等预处理,通过对摄像头实施双目视觉标定获取障碍物空间位置三维信息,基于深度学习中的CRNN设计机器人自主避障规划网络模型,并设计模糊轨迹控制器,实现避障中的轨迹自动控制;系统测试结果表明,设计系统最终成功避开了3个动态障碍物,最大轨迹控制误差的最大值为1.45°,最小轨迹控制误差的最大值为0.62°,动态避障巡检速度始终在3.5 m/s左右,表现出了精准而稳定的轨迹控制效果。 展开更多
关键词 深度学习 视频采集卡 双目视觉标定 巡检机器人避障 轨迹控制
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基于视觉定位的仓储搬运机器人避障控制方法
3
作者 毕海婷 付龙海 任大伟 《测控技术》 2024年第9期79-85,共7页
为保证仓储搬运机器人的工作效率和安全,在动态环境下,提出基于视觉定位的仓储搬运机器人避障控制方法。利用视觉定位技术,通过环境图像生成、预处理、特征提取、障碍物识别等步骤,确定动态环境中的障碍物位置。检测仓储搬运机器人实时... 为保证仓储搬运机器人的工作效率和安全,在动态环境下,提出基于视觉定位的仓储搬运机器人避障控制方法。利用视觉定位技术,通过环境图像生成、预处理、特征提取、障碍物识别等步骤,确定动态环境中的障碍物位置。检测仓储搬运机器人实时位姿,考虑障碍物实时位置和搬运目标地点,规划出机器人移动路径。根据机器人位姿与规划路径之间的偏差,计算仓储搬运机器人避障控制量,在控制器的支持下,实现仓储搬运机器人避障控制工作。实验结果表明:与传统方法相比,采用优化设计的避障控制方法后,仓储搬运机器人在动态环境中的碰撞次数明显减少,位置和姿态角控制误差均值分别为0.08 m和0.029°,所提方法的控制数据优于传统控制方法。 展开更多
关键词 动态环境 视觉定位 仓储搬运机器人 机器人避障控制
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变电站智能四足巡视机器人避障轨迹自动规划研究
4
作者 武文博 张建良 卫毓玲 《中国新技术新产品》 2024年第22期1-4,共4页
当规划机器人避障轨迹时仅考虑其单一的运动学特性,导致在实际执行的过程中机器人不能有效跟踪生成的避障路径,影响避障效果和效率,因此本文研究变电站智能四足巡视机器人的避障轨迹自动规划技术。需要明确避障势场区域,构建障碍物的精... 当规划机器人避障轨迹时仅考虑其单一的运动学特性,导致在实际执行的过程中机器人不能有效跟踪生成的避障路径,影响避障效果和效率,因此本文研究变电站智能四足巡视机器人的避障轨迹自动规划技术。需要明确避障势场区域,构建障碍物的精确位置与范围。建立机器人运动学模型,为轨迹规划提供理论基础,在这个基础上实时计算障碍信息。采用智能算法规划避障轨迹,保障路径安全。试验结果表明,与现有方法相比,本文方法显著提高了路径规划效率,生成更短、更精准的避障路径,为变电站智能化巡视提供了关键技术支持。 展开更多
关键词 智能四足巡视机器人 变电站巡视机器人 机器人避障轨迹
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基于光流的非结构化环境中移动机器人避障方法 被引量:9
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作者 于乃功 郑宇凌 +1 位作者 徐丽 蔡建羡 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期65-69,共5页
为了解决在复杂非结构化环境中的避障问题,提出了一种基于光流的适用复杂非结构化环境的移动机器人避障方法.首先,引入梯度守恒假设和局部加权对光流算法进行改进,减少了光照变化不均和噪声对光流算法的影响,提高了算法的计算精度和鲁棒... 为了解决在复杂非结构化环境中的避障问题,提出了一种基于光流的适用复杂非结构化环境的移动机器人避障方法.首先,引入梯度守恒假设和局部加权对光流算法进行改进,减少了光照变化不均和噪声对光流算法的影响,提高了算法的计算精度和鲁棒性.然后,使用光流散度来计算相碰撞时间(time-to-contact,TTC),并利用TTC构建障碍地图.设计的航向决策算法能在机器人与障碍物发生碰撞危险时,为机器人选择最优的前进方向.对提出的避障方法进行了仿真及物理实验,实验结果表明:利用该避障方法可以实现移动机器人在复杂非结构化环境中无碰撞地行走. 展开更多
关键词 移动机器人避障 光流 碰撞时间 碍地图
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基于势场栅格法的移动机器人避障路径规划 被引量:74
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作者 欧阳鑫玉 杨曙光 《控制工程》 CSCD 北大核心 2014年第1期134-137,共4页
针对传统人工势场法应用于移动机器人避障路径规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型,通过在障碍物的斥力势场函数中增加最小安全距离,同时考虑机器人与目标点的相对距离,成功地解决了障碍物附近目标不可达(Good Nonreachable with O... 针对传统人工势场法应用于移动机器人避障路径规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型,通过在障碍物的斥力势场函数中增加最小安全距离,同时考虑机器人与目标点的相对距离,成功地解决了障碍物附近目标不可达(Good Nonreachable with Obstacles Nearby GNRON)的问题。此外,针对传统人工势场法的局部极小点和障碍物附近目标不可达同时存在的问题,提出了以改进人工势场法为主,栅格法为辅的方案来实施避障,使得机器人能够尽快地脱离局部极小并成功地绕过障碍物到达目标点。采用栅格法对改进人工势场法做辅助决策,弥补了改进人工势场法的不足,使机器人能够顺利到达势场的全局最小点,提高了避障路径规划的安全性和可达性。论文利用Matlab进行了算法仿真,结果证明了所提方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 势场栅格法 人工势场法 机器人避障 GNRON
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多传感器信息融合在四足机器人避障中的应用 被引量:8
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作者 张天 杨晨曦 +2 位作者 朱颖 宋明辉 张地 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第5期150-153,共4页
为提高仿生四足机器人在复杂、动态环境下对障碍物位置信息的感知能力,针对机器人在结构化路面上以Walk步态行走的情况,对双目视觉传感器和超声测距传感器获取的障碍物距离信息进行融合研究。首先,对两种传感器获取的障碍物距离信息进... 为提高仿生四足机器人在复杂、动态环境下对障碍物位置信息的感知能力,针对机器人在结构化路面上以Walk步态行走的情况,对双目视觉传感器和超声测距传感器获取的障碍物距离信息进行融合研究。首先,对两种传感器获取的障碍物距离信息进行卡尔曼滤波,降低环境中杂波的影响,然后,根据STF融合算法,利用滤波后得到的两组状态向量的估计值和协方差矩阵进行融合处理。仿真结果表明:滤波后的距离信息的估计值曲线很好地跟踪了真实值曲线,说明卡尔曼滤波算法发挥了良好的滤波作用;与融合前相比,融合后的距离信息估计值的方差明显减小,说明融合后的障碍物位置信息更加准确,满足了仿生四足机器人在复杂、动态环境下作业和行进的精度要求。 展开更多
关键词 双目视觉传感器 超声测距传感器 卡尔曼滤波算法 匀速模型 STF算法 机器人避障
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基于TCS230的颜色检测装置及其在智能装配机器人避障中的应用 被引量:9
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作者 谢发忠 邹华东 吴年祥 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期60-64,共5页
为使机器人躲避路障,开发了基于TCS230的颜色检测装置.红外传感器或色标传感器作为检测颜色的手段无法实现场景中多种颜色分辨,而颜色检测装置中的传感器TCS230能够将颜色信号转变成为相对应的频率信号并传递给单片机,单片机获取频率信... 为使机器人躲避路障,开发了基于TCS230的颜色检测装置.红外传感器或色标传感器作为检测颜色的手段无法实现场景中多种颜色分辨,而颜色检测装置中的传感器TCS230能够将颜色信号转变成为相对应的频率信号并传递给单片机,单片机获取频率信号后,应用测频程序分辨物体颜色,适用于多颜色分辨场合.该颜色检测装置装配到智能装配机器人上进行动态避障应用时,受到临界位置和振动等多种因素的影响,检测准确率不高.采用并行双测法和延时检测法解决了临界位置影响产生的误判,研发出T型槽联结双传感器结构和软件均值滤波方法,减少了运动过程中振动引起的测量误差.该装置应用到智能装配机器人的避障策略中,取得了良好的效果.该颜色检测装置的开发应用可以推广到工业生产相关的颜色分辨场合. 展开更多
关键词 颜色分辨 TCS230 机器人避障 单片机测频 T型槽结构
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激光雷达和神经网络相融合的机器人避障轨迹规划研究 被引量:9
9
作者 刘祎 刘萍 李守军 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第9期175-178,共4页
机器人避障轨迹规划研究当前是人工智能研究领域的热点,当前机器人避障轨迹规划方法对环境信息敏感,机器人避障轨迹规划偏差大,在短时间难以找到最优机器人避障轨迹规划结果,为了获得理想的机器人避障轨迹规划结果,提出了基于激光雷达... 机器人避障轨迹规划研究当前是人工智能研究领域的热点,当前机器人避障轨迹规划方法对环境信息敏感,机器人避障轨迹规划偏差大,在短时间难以找到最优机器人避障轨迹规划结果,为了获得理想的机器人避障轨迹规划结果,提出了基于激光雷达和神经网络相融合的机器人避障轨迹规划方法。首先分析当前机器人避障轨迹规划方法的局限性,并采用测量范围广、精度高的激光雷达对机器移动的环境信息,然后将环境信息作为BP神经网络的输入,对环境信中障碍物进行分类,最后根据障碍物分类结果采用人工势场方法找到机器人避障轨迹规划结果,并与其他机器人避障轨迹规划方法进行了对比测试,结果表明,本方法可以在短时间内找到最优的机器人移动最优避障轨迹规划路径,可以避开各种障碍物,保障机器人安全到达目的地,相对对比方法,本方法获得更理想的机器人移动最优避障轨迹规划结果。 展开更多
关键词 未知环境 机器人避障 激光雷达 轨迹规划 验证性测试 环境信息
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基于改进的人工势场法的机器人避障控制及其MATLAB实现 被引量:17
10
作者 杨一波 王朝立 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2013年第5期496-500,共5页
针对传统人工势场法存在局部极小点,而且容易导致路径规划失效的问题,通过改进的人工势场法,可以解决局部极小问题,使机器人尽快跳出局部极小点.从而有效地克服了机器人在障碍物附近出现的反复震荡或停止不前等问题,使机器人运动轨迹更... 针对传统人工势场法存在局部极小点,而且容易导致路径规划失效的问题,通过改进的人工势场法,可以解决局部极小问题,使机器人尽快跳出局部极小点.从而有效地克服了机器人在障碍物附近出现的反复震荡或停止不前等问题,使机器人运动轨迹更平滑,从而更接近最优路径.仿真实验结果说明此方法有效. 展开更多
关键词 人工势场 路径规划 局部极小点 机器人避障
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基于产生式规则多传感器数据融合方法的移动机器人避障 被引量:9
11
作者 许芬 咸宝金 李正熙 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2009年第10期73-79,共7页
在分析机器人多传感器数据融合技术的基础上,采用基于产生式规则的分布式多传感器数据融合方法,设计了面向多路不同类反射式传感器的数据融合规则库和移动机器人的避障决策规则库,并利用VisualC++编程实现了二级规则库及推理机制,在移... 在分析机器人多传感器数据融合技术的基础上,采用基于产生式规则的分布式多传感器数据融合方法,设计了面向多路不同类反射式传感器的数据融合规则库和移动机器人的避障决策规则库,并利用VisualC++编程实现了二级规则库及推理机制,在移动机器人平台上进行了实验。设计了不同场景的室内环境,结果机器人都能有效避免碰撞。实验表明多传感器信息融合能够在不提高单个传感器性能要求的情况下较好地改善移动机器人的自主避障能力。 展开更多
关键词 产生式规则 多传感器融合 机器人避障
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未知环境下基于VFH+物理仿真耦合模型的机器人避障 被引量:6
12
作者 孙远敬 王帅 +1 位作者 李鑫 郭鹰 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第5期460-465,共6页
针对传统机器人避障实验流程繁琐、实验成本高等问题,基于改进的向量场直方图算法建立算法模型,再将算法模型与动态仿真(Simulink)模块下建立的物理仿真模型相耦合,实现耦合模型的机器人避障仿真.基于改进前后两种算法的耦合模型,控制... 针对传统机器人避障实验流程繁琐、实验成本高等问题,基于改进的向量场直方图算法建立算法模型,再将算法模型与动态仿真(Simulink)模块下建立的物理仿真模型相耦合,实现耦合模型的机器人避障仿真.基于改进前后两种算法的耦合模型,控制相同机器人在同一障碍物环境下进行避障实验.研究结果表明:该模型成功实现了未知环境下机器人系统对障碍物的及时预警和有效规避,缩短了路径;物理仿真耦合模型的建立使机器人避障性能得到优化,同时简化了机器人避障实验流程. 展开更多
关键词 机器人避障 VFH+算法 耦合模型 动力学模型
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基于多目标遗传算法的机器人避障研究 被引量:3
13
作者 闵华清 毕盛 陈亚鹏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期914-917,共4页
提出了在势场法斥力场函数中引入目标点和障碍物的距离、障碍物和机器人的速度矢量及最小安全距离的一种新的动态势场(NDAPF)方法,建立了考虑运动路径长度、移动步数、动态相对距离的避障评价函数,进一步提出了根据遗传算法个体适应度... 提出了在势场法斥力场函数中引入目标点和障碍物的距离、障碍物和机器人的速度矢量及最小安全距离的一种新的动态势场(NDAPF)方法,建立了考虑运动路径长度、移动步数、动态相对距离的避障评价函数,进一步提出了根据遗传算法个体适应度不同情况下变异概率自适应调整的一个改进算法,利用多目标遗传算法(MOGA)对NDAPF方法进行寻优.在一个移动机器人仿真平台中分别对传统的静态势场(TAPF)方法、无参数优化NDAPF和利用MOGA参数优化的NDAPF方法(MOGANDAPF)进行仿真实验,实验结果证明,MOGANDAPF方法可进一步应用于足球机器人避碰模型研究中. 展开更多
关键词 机器人避障 多目标遗传算法 动态势场 最小安全距离 评价函数
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基于双目视觉的移动机器人避障算法仿真研究 被引量:11
14
作者 何燚 张翼飞 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2013年第2期282-285,共4页
针对当前超声波定位的机器人避障技术中,只能感知外围的单一信息,在多机器人通信或者外围存在信号串扰的前提下,信息转化测距结果存在较大误差,存在避障盲区的问题,提出一种视觉多图像信息融合的机器人避障算法,通过双目立体视觉采集机... 针对当前超声波定位的机器人避障技术中,只能感知外围的单一信息,在多机器人通信或者外围存在信号串扰的前提下,信息转化测距结果存在较大误差,存在避障盲区的问题,提出一种视觉多图像信息融合的机器人避障算法,通过双目立体视觉采集机器人的实际图像信息,运用像素自适应融合方法最大程度的采集视觉信息,归一化后的视觉信息带入A*算法进行最优路径的选择,克服单一信息选择中路径计算的弊端,建立多信息约束的路径搜索模型,最大化的解决视觉避障中的干扰问题。后期的计算机仿真结果表明,与传统的测距避障算法相比,有效提高了算法的抗噪性能和避障准确性,为移动机器人避障优化提供了依据。 展开更多
关键词 超声波定位 机器人避障 视觉信息
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基于优化向量场直方图法的机器人避障方法 被引量:3
15
作者 张锋 周生 +1 位作者 张金 高安同 《四川兵工学报》 CAS 2013年第10期102-104,共3页
为解决移动机器人在未知环境下的路径规划问题,从多传感器信息融合入手,研究了基于向量场直方图法的移动机器人避障方法,分析了向量场直方图法的特点,并对向量场直方图法进行了优化;仿真结果表明:该方法能在复杂未知环境中避开障碍物并... 为解决移动机器人在未知环境下的路径规划问题,从多传感器信息融合入手,研究了基于向量场直方图法的移动机器人避障方法,分析了向量场直方图法的特点,并对向量场直方图法进行了优化;仿真结果表明:该方法能在复杂未知环境中避开障碍物并寻找最优路径,验证了该优化算法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 机器人避障 向量场直方图 多传感器信息融合
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机器人避障行走的最短路径 被引量:4
16
作者 吴彬 朱文辉 《南通职业大学学报》 2013年第3期58-63,共6页
机器人避障行走的路径必须由相切的直线段和圆弧组成,故建立了从圆外点向圆作切线和作两圆公切线的计算切点坐标的显式公式。针对众多组合绕行方案,设计出寻求最佳方案的计算简便且筛选全面的折线过滤法;指出紧贴障碍线的路径是最短路径... 机器人避障行走的路径必须由相切的直线段和圆弧组成,故建立了从圆外点向圆作切线和作两圆公切线的计算切点坐标的显式公式。针对众多组合绕行方案,设计出寻求最佳方案的计算简便且筛选全面的折线过滤法;指出紧贴障碍线的路径是最短路径,并给出了完整的证明。机器人在指定点处转弯需走圆弧,为确定圆心坐标,构建基于角平分线的近似方法,同时建立优化模型,并通过搜索求解,验证了该近似方法具有极高的精度。 展开更多
关键词 机器人避障 绕行方案 最短路径 圆弧转向 切点坐标
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基于改进变色龙算法的移动机器人避障研究 被引量:2
17
作者 季云 曹弋 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第11期48-51,共4页
针对标准变色龙算法(CSA)在避障过程中易陷入局部极值、寻路速度慢等不足,提出了一种改进的变色龙算法。首先在种群初始化阶段,使用Bernoulli混沌映射代替随机分布,从而丰富群体的多样性。另外,为了均衡变色龙算法的全局及局部性能,设... 针对标准变色龙算法(CSA)在避障过程中易陷入局部极值、寻路速度慢等不足,提出了一种改进的变色龙算法。首先在种群初始化阶段,使用Bernoulli混沌映射代替随机分布,从而丰富群体的多样性。另外,为了均衡变色龙算法的全局及局部性能,设计了一种种群记忆机制,具体通过邻域搜索策略、基于经验的交叉策略和贪婪选择策略跟踪迭代过程中的最优解,从而对变色龙的搜索加以引导。最后在三种环境下进行仿真,结果表明改进的变色龙算法较对比的其他算法,路径距离更短且规划效率更高。实物实验也验证了改进变色龙算法的有效性。 展开更多
关键词 变色龙算法 Bernoulli映射 记忆机制 机器人避障
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连续状态空间下机器人避障方法研究 被引量:1
18
作者 顾玉宛 杨秋媛 +1 位作者 竺智华 徐守坤 《常州大学学报(自然科学版)》 CAS 2023年第1期68-77,共10页
针对机器人避障研究在连续状态空间下的环境泛化问题,提出一种基于深度强化学习的机器人避障方法。该方法引入像素点碰撞检测模块,并结合像素点碰撞模拟距离传感器,获得机器人与任意形态障碍物之间的距离和是否碰撞等信息。在深度强化... 针对机器人避障研究在连续状态空间下的环境泛化问题,提出一种基于深度强化学习的机器人避障方法。该方法引入像素点碰撞检测模块,并结合像素点碰撞模拟距离传感器,获得机器人与任意形态障碍物之间的距离和是否碰撞等信息。在深度强化学习过程中,移动机器人面对未知环境,通过行走获得经验数据训练神经网络,更新网络参数,优化机器人行为决策,实现避障任务。实验结果表明,在机器人避障过程中引入像素点碰撞检测能有效解决环境泛化问题,且动静态环境中训练出的网络模型具有较好的泛化能力。 展开更多
关键词 深度强化学习 像素点碰撞检测 机器人避障 环境泛化
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机器人避障问题的最优设计探索 被引量:1
19
作者 周玮 王栋 《大学数学》 2014年第4期12-19,共8页
对静态机器人避障问题进行了全面分析,对最短路的设计进行了理论分析和证明,建立了机器人避障最短路径的几何模型,对最短时间路径问题通过建立非线性规划模型,有效地解决了转弯半径、圆弧圆心位置和行走时间等问题.
关键词 机器人避障 最短路径 DIJKSTRA算法 几何模型 非线性规划模型
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机器人避障路径优化模型 被引量:2
20
作者 陈恩水 《南通职业大学学报》 2013年第3期53-57,共5页
研究机器人避障行走问题,即在一个区域中存在多个障碍物,由出发点到不同的终点,根据机器人的运动特点精确设计最短路径或最短时间的路径。建立了一次避障最短路长模型,得到路径长度和切点坐标的计算公式;提供了将多次避障转化为一次避... 研究机器人避障行走问题,即在一个区域中存在多个障碍物,由出发点到不同的终点,根据机器人的运动特点精确设计最短路径或最短时间的路径。建立了一次避障最短路长模型,得到路径长度和切点坐标的计算公式;提供了将多次避障转化为一次避障的方法以及路径选择的一般过程。针对4个不同特性的最短路径问题实施计算,给出了数值结果;针对1个最短时间路径问题,建立了时间优化模型,并运用MATLAB获得数值结果。 展开更多
关键词 机器人避障 最短路径 最短时间路径
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