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机器人导航方法新动向

 圣人小童 2015-10-09
机器人导航方法新动向
上海大学   翁霞    2010-06-09
关键字:机器人  导航  视觉  自主  实时  浏览量:638

导航系统是移动机器人的重要组成部分之一,它能够提供给机器人正确的位置和姿态信息,从而使得机器人能在一定的环境中进行工作,完成指定的任务,也是实现移动机器人路径规划,避障避碰,智能自主控制的基础。目前常见的导航系统方式有:电磁导航、光反射导航、GPS导航等。本文介绍现今最新的几种导航方式。

 方案1
[技术目的]:提供一种基于颜色路标的移动机器人视觉导航方法。
[技术方案]:方法涉及智能控制领域。本发明设计了带有两个不同颜色环的圆柱体作为机器人视觉导航的路标,在HSI(HSI:Hue,Saturation,Intensity,色调,饱和度,亮度)颜色空间下,以H为主阈值,I为辅助阈值的阈值分割法和基于S分量边缘点数量统计的分割法相结合,有效地实现了彩色路标的分割;通过色环的图像信息,实现了机器人对路标的识别和对准技术。引入改进的灰度相关匹配法,优化了两色环中心垂直距离值。通过建立机器人坐标系和路标的成像模型,得到了路标的全局坐标,并最终引入粒子群算法对其优化。建立数学模型,完成了基于路标的机器人视觉重定位。
 
[技术效果]:大大提高了机器人环境适应和生存能力,使人机交互更加方便自然。(CN 200910104460.8)。

 方案2
[技术目的]:提供一种基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法。
[技术方案]:通过SLAM技术实时地采集机器人所在的室内外环境的地形地貌状况,进行环境特征提取,对采集的信息进行拓扑地图的创建,并且在此基础上根据服务机器人的姿态变化制定出所需的不同的拓扑点的尺寸,将这些不同的尺寸作为输入量,对于拓扑地图进行重构,生成符合移动机器人姿态变化的拓扑点自适应性的拓扑地图。
 
[技术效果]:对于较为复杂的环境生成的拓扑图不仅精度高、劳动强度小,而且地图的可用性高,效率也提高了。(CN 200910055970.0)。

 方案3
[技术目的]:提供一种未知环境下移动机器人导航安全的方法。
[技术方案]:一种未知环境下移动机器人导航安全的方法,其步骤为:1)建立当前环境的局部栅格地图,确定每个栅格的占用概率;2)构建模糊神经网络控制器结构;3)模糊神经网络控制器根据当前局部栅格地图、机器人当前位置信息、移动机器人自主导航系统的当前输出移动速度与转向角,输出移动机器人正确的速度命令。
 
[技术效果]:本发明能够克服单一的导航决策系统可靠性不高,避免移动机器人因自主导航系统的错误决策发生碰撞等事故,确保移动机器人在未知环境下探索、运动过程中的安全。
(CN 200910044273.5)。

 方案4
[技术目的]:提供一种非360°探测机器人的定目标导航方法。
[技术方案]:本发明公开了一种非360°探测机器人的定目标导航方法,通过机器人定位系统得到任意时刻机器人的位置;根据机器人上的测距传感器的测量数据,分析机器人前方特定区域内障碍物的有无和分布情况以及路径历史情况;根据不同的障碍物分布信息,机器人选择纯直线或纯转向行走两种方式,即正对目标点直线前进模式和遇到障碍物时绕行障碍物边缘行走模式,实现在障碍物分布未知环境中定目标点无碰撞导航。
 
[技术效果]:本发明不要求机器人具有360°障碍探测范围,考虑了机器人的实际尺寸,且对未知环境中障碍物没有任何限制(如其边缘形状等),适用范围广。(CN 200910192447.2)。

 方案5
[技术目的]:提供一种基于视觉信息校正的室内移动机器人实时导航方法。
[技术方案]:基于视觉信息校正的室内移动机器人实时导航方法,包括步骤一:初始化机器人导航系统,启动里程计和视觉传感器;步骤二:里程计和视觉传感器得到机器人当前位资,构造卡尔曼滤波器,获得里程计滤波估计值和视觉传感器滤波估计值;步骤三:里程计滤波估计值和视觉传感器滤波估计值融合;步骤四:参数重置。
 
[技术效果]:本发明充分利用了视觉信息和里程计信息的各自优点,将视觉信息的精确性和里程计信息的实时性相结合起来,在大部分时间下,利用里程计自身信息进行递推计算,获得导航数据,保证了导航系统的实时性要求,同时利用视觉信息来矫正里程计航迹推算过程中产生的累积误差,从而大大提高了导航系统的准确性。(CN 200910087237.7)。

 

参考文献
1. 重庆邮电大学. 一种基于颜色路标的移动机器人视觉导航方法.CN200910104460.8.
2. 上海交通大学. 基于可变形拓扑地图的服务机器人自主导航方法.CN200910055970.0
3. 湖南大学. 未知环境下移动机器人导航安全的方法.CN200910044273.5.
4. 华南农业大学. 一种非360°探测机器人的定目标导航方法. CN200910192447.2.
5. 北京航空航天大学. 一种基于视觉信息校正的室内移动机器人实时导航方法.CN200910087237.7. 

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