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计算机理论

轮/履式仿人机器人在非结构化环境中自主作业关键技术

作者：樊泽明

出版社：科学出版社出版时间：2023-12-01

开本： B5 页数： 204

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版权信息
内容简介
目录

轮/履式仿人机器人在非结构化环境中自主作业关键技术版权信息

ISBN：9787030771995
条形码：9787030771995 ; 978-7-03-077199-5
装帧：精装
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
计算机/网络
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计算机理论

轮/履式仿人机器人在非结构化环境中自主作业关键技术内容简介

本书针对适应非结构化环境中机器人的作业需求，从轮/履式仿人机器人作业的非结构化环境真实世界特征出发，采用独辟蹊径的研究思路，提出了一种大尺度非结构化场景下三维环境的自主重建机制和轮/履式仿人机器人上身、腰部及下身分离与协调机制，已完成：①为提高三维环境构建精度，研究不同几何约束条件下图像特征匹配算法，提高特征点匹配性能和运动估计精度；②借助小样本目标训练集，利用深度学习进行目标识别，并结合语义、颜色和区域信息进行图像分割，获得目标区域关系，进而引入光束平差BA优化算法提高相机的状态估计；运用光影分析增强场景各区域间约束，并基于动态点检测和语义分割相结合的动态点过滤法，增强三维环境的抗动态干扰特性，提高环境的可视化效果和解释能力；③构建上身碰撞检测模型并设计小车路径规划算法；建立适应下身稳定作业的上身逆运动学求解模型。设计基于作业目标的手部运动规划算法；建立基于碰撞检测的上身逆运动学求解模型；④研究适应上身稳定作业的腰部及下身逆运动学求解方法。⑤研制上身、腰部、下身有机协调的轮/履式仿人机器人行走与作业的运动规划、碰撞检测、稳定判据约束下的逆运动学求解系统。

轮/履式仿人机器人在非结构化环境中自主作业关键技术目录

目录“新一代人工智能理论、技术及应用丛书”序前言第1章绪论11.1研究背景及意义11.2研究现状41.2.1逆运动学研究现状41.2.2运动规划算法研究现状51.2.3碰撞检测算法研究现状61.2.4仿人机器人稳定性研究现状71.2.5同时定位和地图构建研究现状8第2章轮/履式仿人机器人平台介绍102.1引言102.2结构分析102.3硬件系统112.3.1双臂作业系统122.3.2腰部3-RPS并联机构132.3.3移动小车平台142.3.4RealsenseD435摄像头介绍162.4软件系统172.4.1机器人模型182.4.2机器人通信192.5本章小结21第3章视觉SLAM三维环境构建223.1引言223.2相机的模型223.2.1坐标系之间的转换关系233.2.2RealsenseD435坐标转换关系253.2.3摄像机的标定263.3视觉里程计273.3.1常见的特征点检测算法273.3.2图像特征点匹配及对比分析303.3.3误匹配特征点剔除的实验及改进方法353.4相机的运动估计373.5关键帧选取策略及闭环检测393.5.1关键帧选取393.5.2闭环检测403.5.3词袋模型413.6位姿图优化433.7环境构建及实验结果分析453.7.1建图的要求及分类453.7.2八叉树地图463.8本章小结47第4章非结构化环境重构及目标识别484.1引言484.2YOLOv3算法介绍484.2.1YOLOv3网络模型结构494.2.2边界框的预测504.2.3损失函数524.2.4多种网络对比效果534.3网络改进的方法544.3.1增加网络层数544.3.2重构网络结构554.3.3先验框优化564.3.4树枝的三维重构574.3.5图像背景分割574.3.6枝干重构原理594.3.7离散精确框的相关性判断步骤634.3.8多项式拟合枝干*线654.4本章小结65第5章轮/履式仿人机器人运动规划675.1引言675.2基于图的搜索算法675.2.1Dijkstra算法675.2.2A*算法685.2.3LPA*搜索算法715.2.4D*Lite算法735.3动态路径规划算法735.3.1人工势场法735.3.2动态窗口法755.4基于采样的路径规划算法785.4.1RRT算法785.4.2RRT*算法815.5智能规划算法845.6路径平滑处理845.7本章小结85第6章轮/履式仿人机器人模型建立及运动学研究876.1引言876.2空间描述和变换876.2.1位置和姿态的描述876.2.2坐标变换886.3机器人运动学描述916.4正运动学分析926.4.1感知系统正运动学946.4.2主作业系统正运动学986.4.3辅助作业系统正运动学1006.4.43-RPS并联机构正运动学1026.5逆运动学研究分析1056.5.1主作业系统逆运动学1066.5.2辅助作业系统逆运动学1186.5.33-RPS并联机构逆运动学1206.6轮/履式仿人机器人稳定判据及行走与作业的逆运动学1226.6.1稳定判据1226.6.2上身与腰部适应下身稳定的行走逆运动学1236.6.3下身与腰部适应上身避障的作业逆运动学1256.7本章小结127第7章轮/履式仿人机器人作业臂避障轨迹规划研究1297.1引言1297.2作业臂避障规划1307.2.1作业臂及障碍物几何模型的表达1317.2.2作业臂与障碍物的碰撞检测1347.2.3作业臂昀终路径的确定1377.2.4直线运动轨迹插值1417.3关节空间下的轨迹规划1427.3.1三次多项式插值法1437.3.2高阶多项式插值法1447.4机器人双臂协调运动规划1457.4.1工作空间分析1457.4.2双臂协调摘取任务1477.5本章小结150第8章轮/履式仿人机器人在非结构化环境中自主作业验证1518.1引言1518.2SLAM系统性能分析1518.2.1Tum数据集性能测试分析1518.2.2建图实验1548.3水果识别及枝干重建实验1578.3.1实验数据集及相关参数说明1578.3.2苹果、枝干识别效果1598.3.3神经网络性能测试1608.3.4枝干重建实验1628.4二维空间内路径规划实验1638.5三维空间内路径仿真实验1658.5.1RRT*算法的仿真分析1658.5.2三维空间路径规划1668.6机器人作业仿真实验1688.6.1仿真模型建立1688.6.2正运动学仿真1698.6.3笛卡儿空间轨迹规划1708.6.4关节空间轨迹规划1718.7作业臂避障规划实验1728.8苹果采摘实验1768.8.1采摘实验示例1768.8.2误差校正1798.8.3双臂作业实验1828.9本章小结183参考文献184

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