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基于扩展卡尔曼滤波的清仓机器人位姿识别方法 被引量:2
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作者 李贵虎 高贵军 +1 位作者 李军霞 贾雪峰 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第5期99-106,共8页
煤矿水仓巷道光照强度不均匀且结构化特征明显,传统基于视觉的机器人位姿识别方法识别不准确,而单一的机器人定位技术如自适应蒙特卡洛(AMCL)方法随着清仓机器人的长时间运行,输出的位姿信息存在较大累计误差,易出现煤泥清理不干净、与... 煤矿水仓巷道光照强度不均匀且结构化特征明显,传统基于视觉的机器人位姿识别方法识别不准确,而单一的机器人定位技术如自适应蒙特卡洛(AMCL)方法随着清仓机器人的长时间运行,输出的位姿信息存在较大累计误差,易出现煤泥清理不干净、与两侧巷道发生碰撞的情况。针对上述问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的多传感器融合清仓机器人位姿识别方法。首先搭建多传感器融合算法框架,建立里程计、惯性测量装置、激光雷达数据采集模型;其次基于扩展卡尔曼滤波原理,以惯性测量装置角度信息建立观测方程,结合里程计位姿信息,得到第1次融合的清仓机器人位姿矩阵,利用激光雷达的位置信息与之前的位姿矩阵进行迭代,得到第2次融合的清仓机器人位姿矩阵;最后采用互补滤波算法对融合后的清仓机器人位姿矩阵进行处理,输出最终的清仓机器人位姿矩阵。实验结果表明:在直线位姿识别中2次的最大位置误差为0.04 m,最大姿态角误差为0.05 rad;在模拟巷道实验中的最大位置误差为0.1 m,最大姿态角误差为0.085 rad;与AMCL方法相比,基于扩展卡尔曼滤波的清仓机器人位姿识别方法在减少清仓机器人运行过程中的累计误差方面表现出显著的有效性。 展开更多
关键词 煤矿水仓清理 清仓机器人 机器人位姿识别 多传感器融合 扩展卡尔曼滤波 煤泥自主清理
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主动光立体标靶检测及其在工业机器人位姿测量中的应用 被引量:7
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作者 张旭 郑泽龙 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第19期2594-2601,共8页
基于工业机器人位姿视觉测量方法提出了用主动光立体标靶进行机器人末端位姿测量的方法。以主动红外光代替反光标志点,以主动光图案特征代替亮度特征作为表达位置信息的形式,设计了六面体主动光标靶。通过合理设置特征面图案,使立体标... 基于工业机器人位姿视觉测量方法提出了用主动光立体标靶进行机器人末端位姿测量的方法。以主动红外光代替反光标志点,以主动光图案特征代替亮度特征作为表达位置信息的形式,设计了六面体主动光标靶。通过合理设置特征面图案,使立体标靶特征面提供蕴含空间几何约束的信息,并在此基础上设计了特征面识别算法。在室内环境、室外环境、混合光环境等实验条件下,该算法可实现对主动标靶健壮的识别和定位。在高精度四轴移动平台上的测量误差评价实验表明:运用该标靶的立体视觉系统在0.5~3m工作范围内平均位置误差为0.0857mm,平均姿态误差为0.1086°,满足机器人位姿测量的要求。最后在YASKAWA的Motoman-MH80六轴机械臂上进行了机器人末端位姿的测量实验,验证了该方法的可行性和高效性。 展开更多
关键词 机器人位姿测量 视觉测量 特征识别 主动光立体标靶
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结合扩展卡尔曼滤波与基于点线的最近点迭代扫描匹配算法的机器人位姿自适应估计 被引量:7
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作者 岳胜杰 王红旗 +1 位作者 刘群坡 赵荣亮 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2022年第7期49-53,共5页
针对机器人利用单一位姿估计方法累积误差大、精度低的问题,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波算法(EKF)和基于点线的最近点迭代扫描匹配算法(PL-ICP)的机器人位姿自适应估计方法。为了减少轮式里程计造成的累积误差,利用Mahony算法对... 针对机器人利用单一位姿估计方法累积误差大、精度低的问题,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波算法(EKF)和基于点线的最近点迭代扫描匹配算法(PL-ICP)的机器人位姿自适应估计方法。为了减少轮式里程计造成的累积误差,利用Mahony算法对陀螺仪和加速度计进行姿态解算,进而基于扩展卡尔曼滤波融合轮式里程计初步估计机器人位姿;为了减少轮子变形、打滑等对机器人位姿的影响,利用PL-ICP点云匹配算法构建单线激光里程计,对机器人位姿再次进行估计;为了提高位姿估计的准确度,提出了一种基于两种位姿总均方差和前后时刻位姿误差构建累积误差的自适应修正算法,通过分析两种位姿总均方差及前后时刻位姿误差,得到全局最优权重因子和局部动态权重因子,实现累积误差修正因子的自适应调整,得到机器人更精确的位姿估计。试验结果表明,该方法可对机器人的位姿累积误差进行修正,显著提高机器人的位姿估计精度。 展开更多
关键词 激光里程计 EKF 机器人位姿估计 PL-ICP 多源信息融合
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打磨机器人不同位姿下的刚度特性研究 被引量:3
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作者 吴超群 尹绪伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第9期18-21,共4页
针对机器人在加工应用中的弱刚性问题,对串联机器人打磨过程中的位姿进行优化以提高操作刚度。文章以ABB公司IRB6700六自由度串联机器人为研究对象,研究了该机器人在不同位姿下的刚度特性。首先以该型号机器人的连杆及结构参数,建立机... 针对机器人在加工应用中的弱刚性问题,对串联机器人打磨过程中的位姿进行优化以提高操作刚度。文章以ABB公司IRB6700六自由度串联机器人为研究对象,研究了该机器人在不同位姿下的刚度特性。首先以该型号机器人的连杆及结构参数,建立机器人各连杆坐标系,推导出其运动学方程及雅克比矩阵。其次忽略机器人臂杆刚度,建立了考虑关节刚度的机器人末端静刚度模型。最后研究了机器人在不同位姿下的刚度特性,以优化机器人末端刚度为目的,得到了该型号机器人在本打磨工况下的最优加工位姿。 展开更多
关键词 6自由度工业机器人 静刚度模型 机器人位姿 机器人打磨
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多位姿下肢康复机器人床身高度自动调整算法 被引量:1
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作者 陈琳 张学涛 +3 位作者 李浪 王号 李泰薇 潘海鸿 《中国康复理论与实践》 CSCD 北大核心 2021年第11期1241-1246,共6页
目的设计多位姿下肢康复机器人床身高度自动调整算法,以适应患者腿长和训练模式的差异,避免康复机器人与地面碰撞。方法根据多位姿下肢康复机器人的6种训练模式和人体关节约束条件,建立不同模式下机器人床身高度与患者腿长和床身翻转角... 目的设计多位姿下肢康复机器人床身高度自动调整算法,以适应患者腿长和训练模式的差异,避免康复机器人与地面碰撞。方法根据多位姿下肢康复机器人的6种训练模式和人体关节约束条件,建立不同模式下机器人床身高度与患者腿长和床身翻转角度的数学模型,分析机械间隙和挠变以及运动过程中腿部支架的抖动误差可能造成的影响;开发相关软件实现床身自动调整。招募志愿者10例进行实测。结果床身高度实验测试数据与理论计算数据一致,间隙及挠变不影响床身高度理论计算。训练过程中,机器人下肢末端始终与地面保持在设定的安全距离以上。结论建立的算法能根据患者腿长、训练模式、床身翻转角度实现床身自动调整,保证设备运行在安全范围。 展开更多
关键词 姿下肢康复机器人 床身高度 自动调整
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一种新型多位姿康复机器人机构设计与分析 被引量:2
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作者 任刚跃 姜礼杰 +1 位作者 张方双 王勇 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第8期1020-1027,共8页
针对临床缺少多位姿康复训练设备的现状,文章研制了一种新型多位姿康复机器人,该机器人能够满足偏瘫患者在卧、坐、站等不同位姿下进行康复训练。首先介绍了机器人各部分组成及机构设计方案,通过多位姿座椅、脚踏式训练机及运动底座的... 针对临床缺少多位姿康复训练设备的现状,文章研制了一种新型多位姿康复机器人,该机器人能够满足偏瘫患者在卧、坐、站等不同位姿下进行康复训练。首先介绍了机器人各部分组成及机构设计方案,通过多位姿座椅、脚踏式训练机及运动底座的有机结合,实现了多种位姿的转换与训练轨迹的规划;然后在矢状面内建立了人-机模型,对其运动学、工作空间进行了分析;最后通过样机试验验证了该机器人工程实践的可行性。 展开更多
关键词 姿康复机器人 机构设计 机构分析 运动学分析 工作空间
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变电站巡检机器人转弯运动自平衡控制方法
7
作者 李景景 魏彦飞 范建德 《机械设计与制造》 2025年第10期345-349,356,共6页
变电站巡检机器人在转弯运动过程中容易受到外界环境干扰以及自身动力学特性的影响,存在自平衡控制稳定性不佳、响应速度较慢等问题。为解决这一问题,本次提出变电站巡检机器人转弯运动自平衡控制方法研究。该方法先建立工作平面空间和... 变电站巡检机器人在转弯运动过程中容易受到外界环境干扰以及自身动力学特性的影响,存在自平衡控制稳定性不佳、响应速度较慢等问题。为解决这一问题,本次提出变电站巡检机器人转弯运动自平衡控制方法研究。该方法先建立工作平面空间和巡检机器人坐标系,得到巡检机器人运动模型;然后,基于机器人运动模型,通过差速驱动转向方法,获得车轮速度与转向间的关系,分析机器人转弯运动状态;最后,基于滑动模态结构,完成巡检机器人转弯运动自平衡控制设计。实验结果表明,所提方法能显著提升巡检机器人转弯运动的自平衡能力,有效提高稳定性和转弯响应速度,应用效果较好。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 转弯运动 机器人运动模型 滑模控制 机器人位姿
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基于强跟踪UKF的自适应PHD-SLAM算法
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作者 邹晗 吴孙勇 +1 位作者 薛秋条 李明 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第10期1875-1883,共9页
传统概率假设密度同时定位与建图(Probability Hypothesis Density-Simultaneous Localization and Mapping,PHD-SLAM)方法缺乏在线自适应调整能力,容易受到不确定噪声、初始系统参数选择以及线性化近似误差的影响,从而导致粒子退化问题... 传统概率假设密度同时定位与建图(Probability Hypothesis Density-Simultaneous Localization and Mapping,PHD-SLAM)方法缺乏在线自适应调整能力,容易受到不确定噪声、初始系统参数选择以及线性化近似误差的影响,从而导致粒子退化问题,进而影响机器人位姿和地图特征点的估计精度。针对这一问题,本文提出了一种基于强跟踪和无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF),并融合最新观测数据来产生重要性密度的PHD-SLAM算法(Strong Tracking UKF PHD-SLAM,SUPHD-SLAM)。所提算法在重要性采样阶段将上一时刻的机器人位姿和地图特征点增广为联合向量,为了避免传统PHD-SLAM中扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)引入的线性化误差,利用UKF对粒子进行预测,并通过引入强跟踪滤波中的渐消因子修正UKF预测后不精确的位姿状态协方差,保持量测新息正交,从而抑制不确定噪声和不精确初始系统参数设置对状态估计的影响。随后通过UKF更新每个位姿粒子,引导粒子向高似然区域移动,以获得更准确的位姿的重要性密度,从而避免粒子退化。从重要性密度中采样新的位姿粒子,针对每个位姿粒子使用基于UKF的PHD滤波计算地图特征点,并用单簇(Single-Cluster,SC)策略更新每个位姿粒子的权重。最后,提取权重最大的位姿粒子及其对应的地图作为状态估计。仿真实验表明,SUPHD-SLAM相较于PHD-SLAM 1.0和PHD-SLAM 2.0,保证计算效率的同时,能够有效的提高机器人位姿和地图特征点的估计精度。 展开更多
关键词 无迹卡尔曼滤波 强跟踪 机器人位姿 地图
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Solving position-posture deviation problem of multi-legged walking robots with semi-round rigid feet by closed-loop control 被引量:1
9
作者 陈刚 金波 陈鹰 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第11期4133-4141,共9页
The semi-round rigid feet would cause position-posture deviation problem because the actual foothold position is hardly known due to the rolling effect of the semi-round rigid feet during the robot walking. The positi... The semi-round rigid feet would cause position-posture deviation problem because the actual foothold position is hardly known due to the rolling effect of the semi-round rigid feet during the robot walking. The position-posture deviation problem may harm to the stability and the harmony of the robot, or even makes the robot tip over and fail to walk forward. Focused on the position-posture deviation problem of multi-legged walking robots with semi-round rigid feet, a new method of position-posture closed-loop control is proposed to solve the position-posture deviation problem caused by semi-round rigid feet, based on the inverse velocity kinematics of the multi-legged walking robots. The position-posture closed-loop control is divided into two parts: the position closed-loop control and the posture closed-loop control. Thus, the position-posture control for the robot which is a tight coupling and nonlinear system is decoupled. Co-simulations of position-posture open-loop control and position-posture closed-loop control by MATLAB and ADAMS are implemented, respectively. The co-simulation results verify that the position-posture closed-loop control performs well in solving the position-posture deviation problem caused by semi-round rigid feet. 展开更多
关键词 position-posture deviation semi-round rigid feet closed-loop control multi-legged walking robots
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