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輪/履式仿人機器人在非結構化環(huán)境中自主作業(yè)關鍵技術

輪/履式仿人機器人在非結構化環(huán)境中自主作業(yè)關鍵技術

作者：樊澤明
出版社：科學出版社出版時間：2023-12-01
開本： B5 頁數： 204
中 圖 價:¥93.4(7.3折) 定價  ¥128.0 登錄后可看到會員價
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輪/履式仿人機器人在非結構化環(huán)境中自主作業(yè)關鍵技術 版權信息

  • ISBN：9787030771995
  • 條形碼：9787030771995 ; 978-7-03-077199-5
  • 裝幀：精裝
  • 冊數：暫無
  • 重量：暫無
  • 所屬分類：>

輪/履式仿人機器人在非結構化環(huán)境中自主作業(yè)關鍵技術 內容簡介

本書針對適應非結構化環(huán)境中機器人的作業(yè)需求，從輪/履式仿人機器人作業(yè)的非結構化環(huán)境真實世界特征出發(fā)，采用獨辟蹊徑的研究思路，提出了一種大尺度非結構化場景下三維環(huán)境的自主重建機制和輪/履式仿人機器人上身、腰部及下身分離與協調機制，已完成：①為提高三維環(huán)境構建精度，研究不同幾何約束條件下圖像特征匹配算法，提高特征點匹配性能和運動估計精度；②借助小樣本目標訓練集，利用深度學習進行目標識別，并結合語義、顏色和區(qū)域信息進行圖像分割，獲得目標區(qū)域關系，進而引入光束平差BA優(yōu)化算法提高相機的狀態(tài)估計；運用光影分析增強場景各區(qū)域間約束，并基于動態(tài)點檢測和語義分割相結合的動態(tài)點過濾法，增強三維環(huán)境的抗動態(tài)干擾特性，提高環(huán)境的可視化效果和解釋能力；③構建上身碰撞檢測模型并設計小車路徑規(guī)劃算法；建立適應下身穩(wěn)定作業(yè)的上身逆運動學求解模型。設計基于作業(yè)目標的手部運動規(guī)劃算法；建立基于碰撞檢測的上身逆運動學求解模型；④研究適應上身穩(wěn)定作業(yè)的腰部及下身逆運動學求解方法。⑤研制上身、腰部、下身有機協調的輪/履式仿人機器人行走與作業(yè)的運動規(guī)劃、碰撞檢測、穩(wěn)定判據約束下的逆運動學求解系統。

輪/履式仿人機器人在非結構化環(huán)境中自主作業(yè)關鍵技術 目錄

目錄“新一代人工智能理論、技術及應用叢書”序前言第1章緒論11.1研究背景及意義11.2研究現狀41.2.1逆運動學研究現狀41.2.2運動規(guī)劃算法研究現狀51.2.3碰撞檢測算法研究現狀61.2.4仿人機器人穩(wěn)定性研究現狀71.2.5同時定位和地圖構建研究現狀8第2章輪/履式仿人機器人平臺介紹102.1引言102.2結構分析102.3硬件系統112.3.1雙臂作業(yè)系統122.3.2腰部3-RPS并聯機構132.3.3移動小車平臺142.3.4RealsenseD435攝像頭介紹162.4軟件系統172.4.1機器人模型182.4.2機器人通信192.5本章小結21第3章視覺SLAM三維環(huán)境構建223.1引言223.2相機的模型223.2.1坐標系之間的轉換關系233.2.2RealsenseD435坐標轉換關系253.2.3攝像機的標定263.3視覺里程計273.3.1常見的特征點檢測算法273.3.2圖像特征點匹配及對比分析303.3.3誤匹配特征點剔除的實驗及改進方法353.4相機的運動估計373.5關鍵幀選取策略及閉環(huán)檢測393.5.1關鍵幀選取393.5.2閉環(huán)檢測403.5.3詞袋模型413.6位姿圖優(yōu)化433.7環(huán)境構建及實驗結果分析453.7.1建圖的要求及分類453.7.2八叉樹地圖463.8本章小結47第4章非結構化環(huán)境重構及目標識別484.1引言484.2YOLOv3算法介紹484.2.1YOLOv3網絡模型結構494.2.2邊界框的預測504.2.3損失函數524.2.4多種網絡對比效果534.3網絡改進的方法544.3.1增加網絡層數544.3.2重構網絡結構554.3.3先驗框優(yōu)化564.3.4樹枝的三維重構574.3.5圖像背景分割574.3.6枝干重構原理594.3.7離散精確框的相關性判斷步驟634.3.8多項式擬合枝干*線654.4本章小結65第5章輪/履式仿人機器人運動規(guī)劃675.1引言675.2基于圖的搜索算法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動態(tài)路徑規(guī)劃算法735.3.1人工勢場法735.3.2動態(tài)窗口法755.4基于采樣的路徑規(guī)劃算法785.4.1RRT算法785.4.2RRT*算法815.5智能規(guī)劃算法845.6路徑平滑處理845.7本章小結85第6章輪/履式仿人機器人模型建立及運動學研究876.1引言876.2空間描述和變換876.2.1位置和姿態(tài)的描述876.2.2坐標變換886.3機器人運動學描述916.4正運動學分析926.4.1感知系統正運動學946.4.2主作業(yè)系統正運動學986.4.3輔助作業(yè)系統正運動學1006.4.43-RPS并聯機構正運動學1026.5逆運動學研究分析1056.5.1主作業(yè)系統逆運動學1066.5.2輔助作業(yè)系統逆運動學1186.5.33-RPS并聯機構逆運動學1206.6輪/履式仿人機器人穩(wěn)定判據及行走與作業(yè)的逆運動學1226.6.1穩(wěn)定判據1226.6.2上身與腰部適應下身穩(wěn)定的行走逆運動學1236.6.3下身與腰部適應上身避障的作業(yè)逆運動學1256.7本章小結127第7章輪/履式仿人機器人作業(yè)臂避障軌跡規(guī)劃研究1297.1引言1297.2作業(yè)臂避障規(guī)劃1307.2.1作業(yè)臂及障礙物幾何模型的表達1317.2.2作業(yè)臂與障礙物的碰撞檢測1347.2.3作業(yè)臂昀終路徑的確定1377.2.4直線運動軌跡插值1417.3關節(jié)空間下的軌跡規(guī)劃1427.3.1三次多項式插值法1437.3.2高階多項式插值法1447.4機器人雙臂協調運動規(guī)劃1457.4.1工作空間分析1457.4.2雙臂協調摘取任務1477.5本章小結150第8章輪/履式仿人機器人在非結構化環(huán)境中自主作業(yè)驗證1518.1引言1518.2SLAM系統性能分析1518.2.1Tum數據集性能測試分析1518.2.2建圖實驗1548.3水果識別及枝干重建實驗1578.3.1實驗數據集及相關參數說明1578.3.2蘋果、枝干識別效果1598.3.3神經網絡性能測試1608.3.4枝干重建實驗1628.4二維空間內路徑規(guī)劃實驗1638.5三維空間內路徑仿真實驗1658.5.1RRT*算法的仿真分析1658.5.2三維空間路徑規(guī)劃1668.6機器人作業(yè)仿真實驗1688.6.1仿真模型建立1688.6.2正運動學仿真1698.6.3笛卡兒空間軌跡規(guī)劃1708.6.4關節(jié)空間軌跡規(guī)劃1718.7作業(yè)臂避障規(guī)劃實驗1728.8蘋果采摘實驗1768.8.1采摘實驗示例1768.8.2誤差校正1798.8.3雙臂作業(yè)實驗1828.9本章小結183參考文獻184
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