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静态障碍物下的遍历多任务目标机器人路径规划 被引量:10
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作者 杨帆 薛亚冲 李靖 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2018年第4期65-71,共7页
针对粒子群-遗传算法存在计算成本过高并且单一算法不能解决有障碍物存在的地图上遍历多任务目标点的移动机器人避障行走问题,提出一种分级粒子群、遗传和A*算法相结合的遍历多任务路径规划新方法.规划时,首先使用分级粒子群-遗传算法... 针对粒子群-遗传算法存在计算成本过高并且单一算法不能解决有障碍物存在的地图上遍历多任务目标点的移动机器人避障行走问题,提出一种分级粒子群、遗传和A*算法相结合的遍历多任务路径规划新方法.规划时,首先使用分级粒子群-遗传算法计算出执行任务的最优顺序,然后使用A*算法按照目标执行顺序进行无碰撞路径规划.该方法将遗传算法中的交叉、变异应用到粒子群算法中,提高粒子群算法的全局寻优能力和稳定性,并对粒子群进行了等级划分,不同等级的粒子在下次迭代中采用不同的操作.仿真实验证明:该算法能够规划出更优的任务目标执行顺序,并且同等目标情况下,相比于粒子群-遗传算法,迭代次数降低约25%,规划时间降低约10%. 展开更多
关键词 静态障碍 分级粒子群-遗传算法 交叉和变异 A*算法 多任务目标 机器人 路径规划
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基于图像变化的AGV障碍物单目视觉测距研究
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作者 马铭远 石宇强 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第7期100-106,共7页
在单目视觉测距中,相机运动引起相机外参变化,从而增加测量误差。为避免相机在AGV运动过程中产生俯仰角变化,利用训练后的YOLO网络对采集图像进行实例分割,从而获取目标掩膜信息。基于不同时刻的障碍物掩膜信息、轮式里程计位移读数以... 在单目视觉测距中,相机运动引起相机外参变化,从而增加测量误差。为避免相机在AGV运动过程中产生俯仰角变化,利用训练后的YOLO网络对采集图像进行实例分割,从而获取目标掩膜信息。基于不同时刻的障碍物掩膜信息、轮式里程计位移读数以及相机成像原理,建立了时序成像测距模型。通过对不同尺寸包装盒进行测距实验,与传统相机内参测距法相比,文中方法测量误差降低了1.47 cm。 展开更多
关键词 AGV 静态障碍 视觉测距 时序成像 YOLO网络 掩膜
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障碍空间中基于Voronoi图的不确定数据聚类算法 被引量:6
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作者 万静 崔美玉 +1 位作者 何云斌 李松 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期977-991,共15页
为了有效解决障碍空间中的不确定数据聚类的问题,引入计算几何中的Voronoi图对数据空间进行划分,提出障碍空间中基于Voronoi图的不确定数据聚类算法.根据Voronoi图的性质,提出4项聚类规则.利用KL距离进行相似性度量.根据障碍集合是否发... 为了有效解决障碍空间中的不确定数据聚类的问题,引入计算几何中的Voronoi图对数据空间进行划分,提出障碍空间中基于Voronoi图的不确定数据聚类算法.根据Voronoi图的性质,提出4项聚类规则.利用KL距离进行相似性度量.根据障碍集合是否发生变化,提出了静态障碍环境下和动态障碍环境下的不确定数据聚类算法.理论研究和实验表明:静态障碍物环境中的不确定精炼聚类算法(简称STAO_RVUBSCAN算法)、障碍物动态增加情况下的不确定聚类算法(简称DYNOC_VUBSCAN算法)、障碍物动态减少情况下的不确定聚类算法(简称DYNOR_VUBSCAN算法)和障碍物动态移动情况下的不确定数据聚类算法(简称DYNOM_VUBSCAN算法)都具有较高的效率. 展开更多
关键词 静态障碍 动态障碍 KL距离 不确定数据 VORONOI图
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障碍空间中基于网格的不确定数据聚类算法 被引量:2
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作者 崔美玉 万静 +1 位作者 何云斌 李松 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2019年第3期408-417,共10页
为了解决已有研究成果无法有效解决动态障碍空间中的不确定数据聚类问题,根据障碍集合是否发生变化,分别解决静态障碍和动态障碍空间下的聚类问题。提出了静态障碍空间中的不确定数据聚类算法(DBSCAN clustering algorithm for static o... 为了解决已有研究成果无法有效解决动态障碍空间中的不确定数据聚类问题,根据障碍集合是否发生变化,分别解决静态障碍和动态障碍空间下的聚类问题。提出了静态障碍空间中的不确定数据聚类算法(DBSCAN clustering algorithm for static obstacles in grid space,STA_GOBSCAN)、障碍物动态增加情况下的不确定数据聚类算法(DBSCAN clustering algorithm for dynamic increase of obstacles in grid space,DYN_GOCBSCAN)、障碍物动态减少情况下的不确定数据聚类算法(DBSCAN clustering algorithm for dynamicreduction of obstacles in grid space,DYN_GORBSCAN)和障碍物动态移动情况下的不确定数据聚类算法(DBSCAN clustering algorithm for dynamic movement of obstacles in grid space,DYN_GOMBSCAN),采用KL距离对不确定数据进行相似性度量,并利用网格对数据空间进行划分。理论研究和实验结果表明所提出的算法具有较高的效率和准确率。 展开更多
关键词 静态障碍 动态障碍 KL距离 不确定数据 网格
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基于群智能优化算法的船舶最优运输路线规划 被引量:1
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作者 孙琳 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第12期166-169,共4页
为规避海洋运输环境中潜在的静态障碍风险区域,并进行平滑、动态避障,降低船舶碰撞风险,研究基于群智能优化算法的船舶最优运输路线规划方法。利用正六边形网格划分方法构建船舶运输所处海洋环境模型;建立基于群智能优化算法的运输航线... 为规避海洋运输环境中潜在的静态障碍风险区域,并进行平滑、动态避障,降低船舶碰撞风险,研究基于群智能优化算法的船舶最优运输路线规划方法。利用正六边形网格划分方法构建船舶运输所处海洋环境模型;建立基于群智能优化算法的运输航线规划模型,在构建的正六边形网格海洋环境中,动态规划运输避障路径,规划目标为避障过程航行距离与复航路径长度最小化,使用蜘蛛猴算法,求解满足目标函数以及约束条件的本船航行至动态避障转向点的时间、动态避障航向变动量、动态避障转向行为至复航的时间、复航时航向变动量4个规划变量,作为船舶最优运输路线规划方案,实现船舶最优运输路线规划。经测试,所研究方法在存在静态障碍、动态障碍的海况中,规划运输路线后,船舶未出现碰撞风险,且路线平滑。 展开更多
关键词 群智能优化算法 船舶运输路线 最优规划 静态障碍 动态障碍 蜘蛛猴算法
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非合作目标自主交会对接的椭圆蔓叶线势函数制导 被引量:16
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作者 张大伟 宋申民 +1 位作者 裴润 段广仁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2259-2268,共10页
针对非合作式航天器自主交会对接任务的安全性要求,提出了一种基于椭圆蔓叶线的人工势函数制导方法。首先根据视线坐标系建立了相对动力学方程与状态方程。进而应用人工势函数制导方法解决了非合作目标航天器自主交会对接与静态障碍物... 针对非合作式航天器自主交会对接任务的安全性要求,提出了一种基于椭圆蔓叶线的人工势函数制导方法。首先根据视线坐标系建立了相对动力学方程与状态方程。进而应用人工势函数制导方法解决了非合作目标航天器自主交会对接与静态障碍物躲避问题,并且把势函数方法与椭圆蔓叶线函数相结合,解决了追踪航天器在接近目标航天器时运行在安全走廊中的安全性要求。应用Lyapunov稳定性理论证明了在所提出的制导方法控制下系统的稳定性。最后,用精确的数学模型进行了计算机数值仿真,验证了所提出的制导控制方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 自主交会对接 非合作目标 人工势函数制导 椭圆蔓叶线 静态障碍物躲避 安全走廊
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基于单目视觉的静止目标定位方法 被引量:12
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作者 邵校 陶建武 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期122-129,共8页
以无人机感知与避障为背景,提出了基于运动的单目视觉测距方法.选择摄像机运动过程中在不同位置对同一目标获取的两幅图像,然后利用尺度不变特征变换算法对所选图像进行特征检测和匹配,通过分析同一目标特征点在两幅图像中不同成像位置... 以无人机感知与避障为背景,提出了基于运动的单目视觉测距方法.选择摄像机运动过程中在不同位置对同一目标获取的两幅图像,然后利用尺度不变特征变换算法对所选图像进行特征检测和匹配,通过分析同一目标特征点在两幅图像中不同成像位置的变化,结合无人飞行器自身的运动参数,求解出无人飞行器与障碍目标之间的位置信息.采用该方法对不同位置的目标进行定位实验,结果表明该算法的测量精度和时效性可以满足实际避障的要求. 展开更多
关键词 单目视觉 静态障碍 目标定位
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煤矿井下多旋翼飞行器避障控制方法研究 被引量:3
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作者 郭爱军 王妙云 +4 位作者 马宏伟 张旭辉 薛旭升 杜昱阳 张超 《工矿自动化》 北大核心 2022年第12期93-100,共8页
多旋翼飞行器以其机械结构简单、可悬停和多方向飞行的优点,在煤矿井下生产巡检方面具有良好的应用前景。但多旋翼飞行器移动速度较快,飞行时易受外界各种因素的影响,难以建立精确的数学模型,使得飞行控制算法的设计较为复杂,现有基于... 多旋翼飞行器以其机械结构简单、可悬停和多方向飞行的优点,在煤矿井下生产巡检方面具有良好的应用前景。但多旋翼飞行器移动速度较快,飞行时易受外界各种因素的影响,难以建立精确的数学模型,使得飞行控制算法的设计较为复杂,现有基于激光雷达的同步定位与地图构建方法难以满足多旋翼飞行器快速飞行的实时性要求。针对上述问题,研究了一种利用虚拟远程操控技术对煤矿井下多旋翼飞行器进行避障的控制方法。构建了煤矿井下巷道多旋翼飞行器虚拟远程操控系统,根据煤矿巷道初始信息在虚拟远程操控系统中建立虚拟巷道模型及全局导航地图,获得飞行器移动过程中已知的静态障碍物信息,建立已知的静态环境模型,减少多旋翼飞行器运动过程中对环境感知建模的任务量,提高虚拟远程操控的运行效率。在巡检过程中,多旋翼飞行器通过自身携带的传感设备检测移动方向的动态障碍物信息,虚拟远程操控系统将动态障碍物信息实时重建于初始虚拟巷道模型中,对虚拟环境状态进行实时更新,为飞行器局部避障控制提供可靠的环境依据;虚拟远程操控系统通过读取障碍物与飞行器的位置数据和移动速度信息,采用复合虚拟势场(CVFF)避障控制算法进行避障路径规划,如果检测到前方障碍物对飞行器移动产生较大威胁,远程操控人员可根据规划的避障路径对飞行器进行远程干预,实现了自主避障飞行和人为远程干预控制。为提高飞行器对动态障碍物的感知效率和精度,在虚拟势场(VFF)算法的基础上引入飞行器与障碍物、目标点之间的相对速度影响,提出了一种CVFF避障控制算法。从静态和动态障碍物避障路径2个方面对CVFF避障控制算法进行仿真验证,结果表明:静态情况下,相比VFF算法,CVFF避障控制算法在减少了迭代次数的同时,也缩短了飞行器的轨迹长度;动态情况下,飞行器成功避开了提前设定的2个动态障碍物,顺利到达设定目标点,验证了采用CVFF算法的煤矿井下多旋翼飞行器避障控制方法的有效性。 展开更多
关键词 煤矿安全巡检 多旋翼飞行器 自主避障 复合虚拟势场避障控制算法 虚拟远程操控 静态障碍 动态障碍
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基于新型栅格启发式算法的矿井机器人路径规划 被引量:5
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作者 王鹤 陈静 滕瑛瑶 《工矿自动化》 北大核心 2020年第8期64-69,共6页
在传统正方形栅格地图中,存在机器人遇到障碍物时沿对角线方向移动易与障碍物碰撞,其绕障和平稳性等方面的能力较差且实时探测过程中每步消耗的时间无法唯一确定等问题。针对上述问题,提出了以正六边形栅格化的工作环境为基础,采用改进... 在传统正方形栅格地图中,存在机器人遇到障碍物时沿对角线方向移动易与障碍物碰撞,其绕障和平稳性等方面的能力较差且实时探测过程中每步消耗的时间无法唯一确定等问题。针对上述问题,提出了以正六边形栅格化的工作环境为基础,采用改进的启发式路径搜索算法对多个并行移动的矿井机器人进行路径优化的方法。从绕障转角、绕障能力及最优路径3个方面,对单个机器人在正方形和正六边形栅格建模环境中的运动性能进行比较分析,结果表明:就单个机器人来说,正六边形栅格地图下的路径长度代价小于正方形栅格地图的路径长度代价;从单个机器人的路径规划来看,正六边形栅格地图更有利于获得最短路径,从而得出正六边形栅格比传统正方形栅格更适合于机器人工作环境的建模。针对多个协同操作的机器人并行移动的路径规划问题,在正六边形栅格化的工作空间建模基础上,采用改进的启发式路径搜索算法对多个机器人的路径进行优化:采用改进的启发式估计函数规划多个协同操作的机器人路径,该函数决定了当前机器人所在位置周围所有相邻栅格中哪一个即将被机器人遍历。依据机器人已经遍历的栅格数和候选栅格与该机器人目标栅格之间的变形曼哈顿距离,该启发式估计函数可评估出相邻栅格的适应度值。仿真结果表明:正六边形栅格地图在路径总长及算法运行时间上均比正方形栅格地图减少了10%以上,且有效避免了机器人与静态障碍物之间及机器人之间发生碰撞,提高了机器人的安全性;随着机器人数量的增多,改进的启发式路径搜索算法对正六边形栅格地图的机器人路径和算法运行时间的优化作用更加明显。 展开更多
关键词 矿井机器人路径规划 路径优化 启发式路径搜索算法 正六边形栅格 静态障碍 动态障碍
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