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基于自主移动抓取机器人的多功能实验教学平台设计
被引量：
7
1
作者
孙明晓
王潇
+2 位作者
胡军
栾添添
刘鹏飞
《实验技术与管理》
CAS
北大核心
2024年第4期140-146,共7页
为了满足新工科专业建设对机器人工程人才培养中实验教学的实际需求,该文设计了一种自主移动抓取机器人的多功能实验教学平台。平台由装配激光雷达的机器人运动底盘、末端装配深度相机及柔性夹爪的六轴伺服机械臂组成,集成了基于粒子滤...
为了满足新工科专业建设对机器人工程人才培养中实验教学的实际需求,该文设计了一种自主移动抓取机器人的多功能实验教学平台。平台由装配激光雷达的机器人运动底盘、末端装配深度相机及柔性夹爪的六轴伺服机械臂组成,集成了基于粒子滤波的Gmapping算法场景建图、A*算法+TEB(time elastic band)算法的路径规划和自主导航、基于Aruco_detect算法的视觉识别与抓取功能,实现了基于机器人操作系统(ROS)的仿真场景搭建、数据仿真等。基于该平台,学生可掌握ROS、定位与建图、自主导航、物体识别与抓取等前沿技术,通过仿真与实物相结合的教学方式,学生可深入理解机器人的实际运行机制,掌握机器人系统的开发方式,提升学习效果和应用能力。
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关键词
机器人实验平台
机器人操作系统
同时定位与建图技术
自主导航
视觉抓取
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职称材料
动态环境下基于深度图的无人车激光SLAM算法
2
作者
孙明晓
王鑫源
+2 位作者
栾添添
王潇
刘鹏飞
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第3期101-109,共9页
针对激光SLAM在动态环境下出现精度下降与系统鲁棒性差的问题,故提出一种动态环境下基于深度图的无人车激光SLAM算法。首先,针对激光入射光线贴近地面时,部分地面点云会被误判为动态障碍物的问题,通过角度阈值将激光点云分割为地面点云...
针对激光SLAM在动态环境下出现精度下降与系统鲁棒性差的问题,故提出一种动态环境下基于深度图的无人车激光SLAM算法。首先,针对激光入射光线贴近地面时,部分地面点云会被误判为动态障碍物的问题,通过角度阈值将激光点云分割为地面点云与非地面点云,排除地面点云的影响。其次,将非地面点云投影为深度图,把三维空间中的点云投影到二维图像上,采用图像领域的方法减少点云数据处理的复杂度。然后,针对稀疏的激光点云不能准确反映真实环境的问题,利用激光雷达的距离信息作为自适应调节深度图的权重设置深度图的分辨率,使得在不同距离区间的深度图具有不同的分辨率,在不同的距离区间都能够准确识别出动态障碍物,提高系统识别动态障碍物的效率。最后,将局部地图与激光雷达查询帧所形成的深度图进行像素相减,通过得到的视差图去除动态障碍物,并通过降低深度图的分辨率恢复被误删的静态点,得到高精度静态地图。通过实验验证,在仿真环境中,本算法的动态障碍物移除分数为94.13%。在KITTI数据集中,本算法的动态障碍物移除分数为95.22%。在小场景环境和大场景环境中,本算法的动态障碍物移除分数分别为96.43%和93.30%。算法能高效去除动态障碍物,提高地图精度与系统鲁棒性。
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关键词
SLAM
动态环境
点云分割
深度图
无人车
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职称材料
融合颜色不变量与多尺度特征的ORB充电桩定位算法研究
3
作者
栾添添
顾雯莉
+2 位作者
孙明晓
李斌
刘鹏飞
《仪器仪表学报》
2025年第6期361-369,共9页
充电桩是无人车的基础供电设施,准确识别其位置并进行充电是保证无人车作业的前提。目前,充电桩定位算法多以模板匹配和深度学习为主。然而,模板匹配在视角变化时识别效果欠佳,深度学习由于实时性不能满足要求而无法广泛应用。针对上述...
充电桩是无人车的基础供电设施,准确识别其位置并进行充电是保证无人车作业的前提。目前,充电桩定位算法多以模板匹配和深度学习为主。然而,模板匹配在视角变化时识别效果欠佳,深度学习由于实时性不能满足要求而无法广泛应用。针对上述问题,提出一种融合去模糊与图像彩色信息且具有尺度不变性的ORB特征匹配算法用于充电桩定位。在预处理阶段,基于多尺度金字塔与模糊层分割对图像进行去模糊处理;其次使用颜色不变量模型对模板图像及待检测图像进行进一步预处理,求出颜色不变量;随后对颜色不变量建立尺度空间,利用Fast-Hession矩阵检测极值点,提取尺度不变特征点,然后通过rBRIEF算法计算特征描述符,并结合汉明距离和筛选内点以加速的RANSAC算法去除误匹配点,计算两幅图像间的映射矩阵。在此基础上,通过合作目标的尺寸信息以及PnP算法求解出充电桩的位姿信息,实现对充电桩的定位。实验结果表明,多尺度金字塔融合模糊分割的非盲去模糊效果较传统算法有明显提升,且相较传统的ORB算法,提出的ORB算法改善了在颜色不同而对应灰度值相同区域无法提取到特征点且正确匹配率低的问题,并且使算法具备尺度不变性,解决了特征点分布不均匀的情况,有效地提高了充电桩定位的精准性。
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关键词
尺度不变性
去模糊
ORB算法
充电桩定位
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职称材料
题名
基于自主移动抓取机器人的多功能实验教学平台设计
被引量：
7
1
作者
孙明晓
王潇
胡军
栾添添
刘鹏飞
机构
哈尔滨理
工
大学自动化学院
黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室
合肥哈工图南智控机器人有限公司
出处
《实验技术与管理》
CAS
北大核心
2024年第4期140-146,共7页
基金
黑龙江省高等教育教学改革工程项目(SJGY20210391)
教育部产学合作协同育人-新工科建设项目(202102658003,202102019001)。
文摘
为了满足新工科专业建设对机器人工程人才培养中实验教学的实际需求,该文设计了一种自主移动抓取机器人的多功能实验教学平台。平台由装配激光雷达的机器人运动底盘、末端装配深度相机及柔性夹爪的六轴伺服机械臂组成,集成了基于粒子滤波的Gmapping算法场景建图、A*算法+TEB(time elastic band)算法的路径规划和自主导航、基于Aruco_detect算法的视觉识别与抓取功能,实现了基于机器人操作系统(ROS)的仿真场景搭建、数据仿真等。基于该平台,学生可掌握ROS、定位与建图、自主导航、物体识别与抓取等前沿技术,通过仿真与实物相结合的教学方式,学生可深入理解机器人的实际运行机制,掌握机器人系统的开发方式,提升学习效果和应用能力。
关键词
机器人实验平台
机器人操作系统
同时定位与建图技术
自主导航
视觉抓取
Keywords
robot experimental platform
ROS
SLAM
autonomous navigation
visual capture
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
动态环境下基于深度图的无人车激光SLAM算法
2
作者
孙明晓
王鑫源
栾添添
王潇
刘鹏飞
机构
哈尔滨理
工
大学自动化学院
合肥哈工图南智控机器人有限公司
出处
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第3期101-109,共9页
基金
国家自然科学基金青年项目(62103120)
黑龙江省自然科学基金项目(YQ2024E047)
+2 种基金
黑龙江省优秀青年教师基础研究支持计划项目(YQJH2024067)
黑龙江省博士后面上项目(LBH-Z22197)
黑龙江省复合材料高效成型及智能装备技术创新中心开放课题面上项目(HPTIC202204)资助。
文摘
针对激光SLAM在动态环境下出现精度下降与系统鲁棒性差的问题,故提出一种动态环境下基于深度图的无人车激光SLAM算法。首先,针对激光入射光线贴近地面时,部分地面点云会被误判为动态障碍物的问题,通过角度阈值将激光点云分割为地面点云与非地面点云,排除地面点云的影响。其次,将非地面点云投影为深度图,把三维空间中的点云投影到二维图像上,采用图像领域的方法减少点云数据处理的复杂度。然后,针对稀疏的激光点云不能准确反映真实环境的问题,利用激光雷达的距离信息作为自适应调节深度图的权重设置深度图的分辨率,使得在不同距离区间的深度图具有不同的分辨率,在不同的距离区间都能够准确识别出动态障碍物,提高系统识别动态障碍物的效率。最后,将局部地图与激光雷达查询帧所形成的深度图进行像素相减,通过得到的视差图去除动态障碍物,并通过降低深度图的分辨率恢复被误删的静态点,得到高精度静态地图。通过实验验证,在仿真环境中,本算法的动态障碍物移除分数为94.13%。在KITTI数据集中,本算法的动态障碍物移除分数为95.22%。在小场景环境和大场景环境中,本算法的动态障碍物移除分数分别为96.43%和93.30%。算法能高效去除动态障碍物,提高地图精度与系统鲁棒性。
关键词
SLAM
动态环境
点云分割
深度图
无人车
Keywords
SLAM
dynamic environment
point cloud segmentation
depth map
unmanned vehicle
分类号
TH85 [机械工程—精密仪器及机械]
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
融合颜色不变量与多尺度特征的ORB充电桩定位算法研究
3
作者
栾添添
顾雯莉
孙明晓
李斌
刘鹏飞
机构
哈尔滨理
工
大学自动化学院
出处
《仪器仪表学报》
2025年第6期361-369,共9页
基金
国家自然科学基金青年项目(62103120)
黑龙江省博士后面上资助项目(LBH-Z22195)
+2 种基金
黑龙江省自然科学基金资助项目(YQ2024E047)
黑龙江省优秀青年教师基础研究支持计划项目(YQJH2024067)
黑龙江省复合材料高效成型及智能装备技术创新中心开放课题面上项目(HPTIC202204)资助。
文摘
充电桩是无人车的基础供电设施,准确识别其位置并进行充电是保证无人车作业的前提。目前,充电桩定位算法多以模板匹配和深度学习为主。然而,模板匹配在视角变化时识别效果欠佳,深度学习由于实时性不能满足要求而无法广泛应用。针对上述问题,提出一种融合去模糊与图像彩色信息且具有尺度不变性的ORB特征匹配算法用于充电桩定位。在预处理阶段,基于多尺度金字塔与模糊层分割对图像进行去模糊处理;其次使用颜色不变量模型对模板图像及待检测图像进行进一步预处理,求出颜色不变量;随后对颜色不变量建立尺度空间,利用Fast-Hession矩阵检测极值点,提取尺度不变特征点,然后通过rBRIEF算法计算特征描述符,并结合汉明距离和筛选内点以加速的RANSAC算法去除误匹配点,计算两幅图像间的映射矩阵。在此基础上,通过合作目标的尺寸信息以及PnP算法求解出充电桩的位姿信息,实现对充电桩的定位。实验结果表明,多尺度金字塔融合模糊分割的非盲去模糊效果较传统算法有明显提升,且相较传统的ORB算法,提出的ORB算法改善了在颜色不同而对应灰度值相同区域无法提取到特征点且正确匹配率低的问题,并且使算法具备尺度不变性,解决了特征点分布不均匀的情况,有效地提高了充电桩定位的精准性。
关键词
尺度不变性
去模糊
ORB算法
充电桩定位
Keywords
scale invariance
deblurring
ORB algorithm
charging pile positioning
分类号
TH74 [机械工程]
TP391 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于自主移动抓取机器人的多功能实验教学平台设计
孙明晓
王潇
胡军
栾添添
刘鹏飞
《实验技术与管理》
CAS
北大核心
2024
7
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
动态环境下基于深度图的无人车激光SLAM算法
孙明晓
王鑫源
栾添添
王潇
刘鹏飞
《仪器仪表学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
融合颜色不变量与多尺度特征的ORB充电桩定位算法研究
栾添添
顾雯莉
孙明晓
李斌
刘鹏飞
《仪器仪表学报》
2025
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职称材料
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