摘要：与常规水下机器人不同,全海深水下机器人面临万米的垂直剖面水深,当前全海深水下机器人的潜浮过程占据了其入水后的大部分时间,导致全海深水下机器人运动效率不高。本文通过对潜浮运动模式及低阻构形方式的分析,结合变形—变结构水下机器人的设计思想,构建了一种适应于水下水平面与垂直面的高效运动模式,提出一种面向全海深高效运动的自变形水下机器人的实现方法。在对自变形水下机器人潜浮阶段与海底直航阶段运动进行模型分析的基础上,提出基于有效工作时间的运动效率评价方法。最后结合流体仿真软件Fluent对阻力系数的辨识,对自变形水下机器人的运动效率进行评估,验证了该自变形的构形方式相较于传统回转外形构形方式在面向全海深工作环境的高效性。

摘要：自主/遥控水下机器人(ARV)是一种综合自主水下机器人和遥控水下机器人特点的新型水下机器人,融合ARV自主控制和操作人员遥控的共享控制是ARV控制的关键问题。针对ARV在环境探索任务中和目标观察任务中的共享控制,采用基于行为的控制思想,提出一种基于行为的ARV共享控制方法,包括实现环境探索的遥控行为、自主避障行为、以及实现目标观察的人机协同路径跟踪控制行为,通过设计的基于优先级的行为组织和融合方法,实现了ARV基于设计的行为以"人主机辅"模式执行环境探索继而以"机主人辅"模式执行目标观察过程的有效共享控制。基于构建的水下机器人共享控制仿真环境对设计的共享控制方法进行仿真实验,验证了提出的共享控制方法的有效性。

摘要：空间绳系系统需进行地面试验,以验证其理论研究结果的正确性。针对其非线性动力学模型较为复杂、地面难以模拟太空复杂情况而不易开展全物理试验的问题,设计了系绳拖曳地面半物理仿真试验装置。仿真系统中系绳收放与张力控制部分以实物的方式引入仿真回路,拖曳过程中系统动力学部分以数学模型描述并转化为仿真计算模型,与实物部分构建成半物理仿真闭合回路。采用基于模糊比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)的主从位置闭环控制器对张力控制器进行控制,搭建半物理试验装置拖曳过程Simulink仿真模型,对闭合回路实现仿真计算以验证半物理试验装置方案设计的可行性。仿真结果表明:张力控制器满足半物理加载机构对模拟被动星的系绳控制指令要求;半物理试验装置设计方案原理正确,可通过模拟不同工况下动力学模型特性,考核系绳收放装置性能。

摘要：本文提出一种PUS-PRS-S并联机构形式的螺旋桨矢量推进器。对矢量推进器进行具体的结构设计,使其能够很容易地作为一个整体安装在AUV尾部。建立矢量推进器的的运动学和动力学模型,通过数值计算与仿真,结果表明,设计的矢量推进器具有良好的运动性能,能够流畅地完成俯仰、偏摆运动。通过对推力矢量的分析,可知矢量推进器在AUV前进方向上始终能提供不低于75%的推力,在偏转方向上最大能提供50%的推力,且推力大小与AUV姿态和航速均无关。对比与传统的以鳍舵作为控制面的AUV,矢量推进AUV在慢速航行状态下具有更好的操纵性。

摘要：为在提高SLAM中地图对环境的表示能力的同时保证系统定位的实时性,提出一种室外大场景下的全局点云地图与局部面元地图相结合的语义SLAM系统架构。定位模块的帧间匹配使用基于几何特征提取的方法,点云的语义分割部分使用全卷积网络基于球面投影完成,在局部面元地图中利用泊松重建建立三角形面元地图同时渲染语义信息,增强局部面元地图对环境表示能力。通过KITTI数据集与MaiCity数据集验证了系统的实时性与全局语义地图、局部面元地图的建图效果。

摘要：为提高三维激光传入点云算法框架的点云质量,减少移动物体对点云地图精度的影响,提出一种能够在框架前端基于环境特征的实时去除动态物体的方法。将点云投影得到深度矩阵和高度矩阵(z值矩阵),并从z值矩阵中提取出环境特征;利用环境特征将前后帧点云快速对齐;利用对齐后的前后帧点云得到z值差分矩阵进行筛选,并标记动态点云;以动态点云为中心,利用深度矩阵进行聚类,并将聚类得到的未标记点云进行标记,传入后端时舍弃标记的点云。分别在Ours数据集上以及KITTI数据集上验证了该方法的效果。

摘要：针对移动机器人局部动态避障路径规划问题开展优化研究。基于动态障碍物当前历史位置轨迹,提出动态障碍物运动趋势预测算法。在移动机器人的动态避障路径规划过程中,考虑障碍物当前的位置,评估动态障碍物的移动轨迹;提出改进的D*Lite路径规划算法,大幅提升机器人动态避障算法的效率与安全性。搭建仿真验证环境,给出典型的单动态障碍物、多动态障碍物场景,对比验证了避障路径规划算法的有效性。

摘要：为提高自动化物料运输系统生产运输效率,根据晶圆厂的混合式布局建立轨道的图网络模型,提出一种基于强化学习的动态调度策略。将调度过程划分为运输任务指派与运输路径规划两个阶段。任务指派使用基于实时交通信息的匈牙利算法求解。将运输路径规划问题表述为路径决策问题,使用基于离线策略的Q-Learning算法与玻尔兹曼探索策略构建的强化模型来求解路径决策问题。实验结果表明,所提方法可以有效提高自动化物料运输系统运输效率。

摘要：针对智能叉车能否精确到达目标点的问题,设计了一种基于多项式螺旋线优化的路径规划算法。首先,分析了叉车的作业流程,明确了叉车路径规划的任务;然后,研究了叉车的运动学模型和多项式螺旋线的基本性质,利用多项式螺旋线的对称性、缩放性,将目标点变换至第一象限单位圆上,利用多项式系数的线性关系减少了优化变量的数目;考虑路径的起终点状态约束和叉车的运动学约束,构建了基于多项式螺旋线的曲率代价最小化目标函数;最后,在MATLAB环境中,通过选取23种典型规划场景对算法进行了仿真实验,并对实验结果进行了分析。研究结果表明:叉车路径满足起点和目标点的状态约束,符合叉车的作业需求;路径曲率符合叉车的运动学约束;该算法对规划起点的转向角无特殊要求,对于目标点横向距离和航向角偏差较大的场景仍然适用,该结果验证了该算法的可行性。

摘要：针对因大视差和曝光差异导致拼接图像产生重影与亮度不一致的问题,提出一种结合增强最优缝合线与亮度优化的图像拼接算法。首先,采用基于投影偏差最小化的形变模型配准图像,以精确对齐重叠区域;其次,设计了一种搜索重叠区域两交点之间的增强最优缝合线算法,避免拼接图像出现信息缺失;最后,在泊松融合图像的基础上构造理想拼接图像梯度与非均匀光照拟合模型的能量泛函优化拼接图像的亮度,提升拼接图像的亮度一致性。实验结果表明:在消除大视差方面,所提算法的结构相似性(SSIM)相比于文献[11]提出的算法提高了5.58%,峰值信噪比(PSNR)提高了9.55%;在消除曝光差异方面,所提算法的亮度成分平均梯度(AGIC)相比优化前降低了14.90%,平均梯度(AG)提高了12.09%,可用于大视差和曝光差异场景下的图像拼接。