检索结果-内蒙古大学图书馆

机器人 2025年第1期47卷 44-54页

作者：李秀智邓向军韩红桂杜博文北京工业大学信息科学技术学院北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124

为了应对楼宇环境中的低纹理和动态场景给机器人定位带来的巨大挑战,提出了一种面向楼宇结构化场景的多源数据融合定位方法。通过合理引入多基元视觉特征、曼哈顿世界假设约束以及惯性测量单元(IMU)预积分约束,本文定位系统能有效克服... 详细信息

为了应对楼宇环境中的低纹理和动态场景给机器人定位带来的巨大挑战,提出了一种面向楼宇结构化场景的多源数据融合定位方法。通过合理引入多基元视觉特征、曼哈顿世界假设约束以及惯性测量单元(IMU)预积分约束,本文定位系统能有效克服智能床椅机器人在工作时遇到的特征稀疏、动态人员干扰等问题。本文总体采用高频前端位姿估计和低频后端优化的并行策略来提高系统实时性。前端里程计在短时间内提供相对准确的位姿估计,而后端优化则利用曼哈顿假设对位姿估计进行进一步优化。同时针对曼哈顿世界假设在位姿估计应用中的局限性,创新性地提出使用多相机联合定位的策略。利用两个不同朝向的相机,分别捕捉地面丰富的纹理特征以及满足曼哈顿世界假设的上层空间中的平面,有效排除了非曼哈顿世界假设物体对定位的影响。实验结果表明,与现有方法相比,本方法在保证实时性的同时,显著提高了定位准确性和鲁棒性,为智能移动床椅机器人在楼宇环境中的应用提供了有力的支持。

关键词：智能床椅机器人同步定位与地图创建曼哈顿世界多特征基元多源数据融合

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数据驱动的未知线性离散系统双模模型预测控制

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控制与决策 2025年第3期40卷 813-821页

作者：刘鑫严爱军北京工业大学信息科学技术学院北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124

针对模型参数未知的线性离散系统,提出一种数据驱动的双模模型预测控制方法,无需预先对系统进行建模,能够实现在约束条件下对目标设定点的最优跟踪控制.首先,根据有限的系统历史运行数据预测系统未来一段时间的运行轨迹,并在代价函数中... 详细信息

针对模型参数未知的线性离散系统,提出一种数据驱动的双模模型预测控制方法,无需预先对系统进行建模,能够实现在约束条件下对目标设定点的最优跟踪控制.首先,根据有限的系统历史运行数据预测系统未来一段时间的运行轨迹,并在代价函数中加入实时优化的人工平衡点,通过在线求解滚动优化问题来获得控制输入,进而平稳地驱动系统进入一个控制不变集内;然后,在控制不变集内,基于系统历史运行数据,采用策略迭代的方法求解动态反馈控制器,同时可得到静态前馈控制器,实现驱动系统收敛至平衡点的局部最优跟踪控制;最后,验证所提出方法的稳定性,并将其应用于一个线性化的四容水箱系统.实验结果表明,所提出方法有效可行,具有更小的超调量和更好的收敛性能.

关键词：模型预测控制线性离散系统约束系统数据驱动最优控制稳定性分析

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挑战性环境下基于双尺度CBAM的毫米波雷达与视觉特征融合目标检测

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北京工业大学学报 2025年第3期51卷 284-294页

作者：任坤李盼韩红桂北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124

针对恶劣天气和低光照对基于深度学习的视觉目标检测算法带来的挑战,提出一种基于双尺度卷积注意力模块(convolutional block attention module,CBAM)的双模态目标检测算法,旨在通过视觉与毫米波雷达数据的特征融合,提高目标检测算法在... 详细信息

针对恶劣天气和低光照对基于深度学习的视觉目标检测算法带来的挑战,提出一种基于双尺度卷积注意力模块(convolutional block attention module,CBAM)的双模态目标检测算法,旨在通过视觉与毫米波雷达数据的特征融合,提高目标检测算法在挑战性环境下的鲁棒性和准确性。该算法采用双分支的一阶段检测结构,图像分支采用预训练的CSPDarkNet53骨干网络提取图像特征,雷达分支采用基于体素的雷达特征生成网络提取雷达特征。然后,分别在颈部网络前后利用提出的基于双尺度CBAM的特征融合模块进行雷达-视觉特征融合。最后,使用解耦检测头实现目标的分类和定位。在nuScenes数据集上,利用对比实验和消融实验验证了该特征融合检测算法在挑战性环境下的有效性和优越性。

关键词：深度学习目标检测毫米波雷达特征融合多模态注意力机制

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基于点云处理的仿人机器人楼梯障碍物识别与剔除方法

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工程科学学报 2025年第2期47卷 339-350页

作者：于乃功谢秋生李洪政北京工业大学信息科学技术学院北京100124 北京市计算智能与智能系统重点实验室北京100124 教育部数字社区工程研究中心北京100124

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人... 详细信息

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人获取不准确的楼梯参数而出现踏空、摔跤等问题.本文结合区域生长和平面构造方法识别和剔除楼梯障碍物点云,基于剔除障碍物后的楼梯进行三维参数估计.首先利用相邻点的投影之和最小原理准确完成对楼梯水平面的提取;其次根据区域生长算法判定楼梯障碍物聚类情况,构造平面并分析平面内点数以完成对障碍物点云的快速识别与剔除工作;最后对有障碍物楼梯与剔除障碍物楼梯进行楼梯三维感知实验.实验结果表明,本文剔除楼梯障碍物的平均精度为92.43%,且剔除后的楼梯参数感知误差仅为有障碍物时的0.5倍.总体表明所提算法能提高机器人在复杂楼梯环境中的楼梯参数估计精度,能够有效提高仿人机器人在复杂楼梯环境下的感知能力.

关键词：仿人机器人复杂环境感知楼梯区域生长参数估计

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隔离型热管换热节能系统稳态的判定

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北京工业大学学报 2012年第12期38卷 1786-1791页

作者：王瑞华王普北京工业大学数字社区教育部工程研究中心北京100124

针对系统在线稳态优化中对关键输出变量相对稳态的判定要求,基于假设检验提出了一种样本数据稳态判定方法,该方法能实现隔离型热管换热节能系统中数据稳态判定.同时,利用现场数据进行实验研究,所选数据总体服从正态分布,通过判断样本数... 详细信息

针对系统在线稳态优化中对关键输出变量相对稳态的判定要求,基于假设检验提出了一种样本数据稳态判定方法,该方法能实现隔离型热管换热节能系统中数据稳态判定.同时,利用现场数据进行实验研究,所选数据总体服从正态分布,通过判断样本数据的方差变化完成数据稳态判定,得到优化周期大于4 min的结论.

关键词：热管换热空调节能稳态优化稳态判定

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基于混合特征的机器人定位与地图创建

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仪器仪表学报 2018年第12期39卷 198-206页

作者：贾松敏郑泽玲张国梁李秀智李明爱北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124

针对原始ORB-SLAM算法仅依靠点特征进行位姿估计,在点特征不足场景下会导致算法精度和鲁棒性降低的问题,对原有算法进行改进。首先,构建二进制环境词典用于提高算法加载词典速度;其次,在剔除特征误匹配时,提出一种改进随机采样一致算法(... 详细信息

针对原始ORB-SLAM算法仅依靠点特征进行位姿估计,在点特征不足场景下会导致算法精度和鲁棒性降低的问题,对原有算法进行改进。首先,构建二进制环境词典用于提高算法加载词典速度;其次,在剔除特征误匹配时,提出一种改进随机采样一致算法(RANSAC)以提高剔除效率;然后,构建混合特征模型估计位姿;最后,根据图优化模型,提出基于最大共视权重帧的全局Bundle Adjustment算法用于位姿优化并实现稠密和稀疏地图创建。结果表明,混合特征模型能有效减少算法误差。采用二进制环境词典加载时间由14.945 s减小至0.420 s;改进RANSAC算法执行时间由0.803 s减小到0.078 s;采用TUM数据集对算法进行检验,均方根误差分别下降2.27、4.87 cm。根据数据集上的实验结果证明了所提算法有效性。

关键词：地图创建位姿估计混合特征位姿图优化

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实时的移动机器人语义地图构建系统

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仪器仪表学报 2017年第11期38卷 2769-2778页

作者：李秀智李尚宇贾松敏单吉超北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124

语义信息可以使机器人更充分地理解未知环境,为更高级的人机交互和完成更复杂的任务奠定基础。为了能够使移动机器人实时地创建语义地图,在Jetson TX1嵌入式电脑上开发了一种轻量级的深度学习目标检测模型,在保证了检测精度的同时,实现... 详细信息

语义信息可以使机器人更充分地理解未知环境,为更高级的人机交互和完成更复杂的任务奠定基础。为了能够使移动机器人实时地创建语义地图,在Jetson TX1嵌入式电脑上开发了一种轻量级的深度学习目标检测模型,在保证了检测精度的同时,实现了高效的目标检测功能。并利用了视频流中的帧间光流信息,使用运动信息指导传播算法降低检测算法的漏检率。对于Kinect传感器生成的深度图像有黑边、黑洞等缺陷,使用统一计算设备架构(CUDA)技术开发了一种实时的深度图像修复算法。利用即时定位与地图构建(SLAM)技术,实现移动机器人底层的定位、导航、地图创建功能,并在此基础上使用贝叶斯推理框架,同时融合了环境的度量信息与视觉识别信息完成了语义地图的创建。经过实验表明,所提出的方法在实际的、复杂的室内环境下可以使移动机器人实时地创建语义地图。

关键词：深度学习图像修复语义地图贝叶斯推理统一计算设备架构

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基于MKECA的非高斯性和非线性共存的间歇过程监测

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化工学报 2018年第3期69卷 1200-1206页

作者：常鹏乔俊飞王普高学金李征北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124

多向核独立成分分析(multiway kernel independent component analysis,MKICA)在监测间歇过程非高斯性和非线性方面取得了广泛应用,其仅仅是将线性独立成分分析(independent component analysis,ICA)方法利用核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)白化扩展到非线性领域,但数据经KPCA白化后只考虑数据信息最大化未考虑数据簇结构信息的不足,为解决此问题,采用核熵成分分析(kernel entropy component analysis,KECA)代替KPCA白化的过程监测方法。该方法首先利用AT展开方法将过程三维数据变为二维数据;其次用KECA进行白化处理的同时解决数据的非线性;然后建立ICA监测模型用于非高斯生产过程监测;最后将该方法应用到青霉素发酵仿真和实际的工业过程并与MKICA方法进行对比,验证该方法的有效性。

关键词：间歇过程多向核独立成分分析多向核熵成分分析多向核熵独立成分分析

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基于视觉测量的智能轮椅床自动对接

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仪器仪表学报 2019年第4期40卷 189-197页

作者：李秀智梁兴楠贾松敏李明爱北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124

为了提高智能轮椅床系统对接的自主性,提出了一种基于视觉测量的自动对接架构。轮椅床对接过程分为远程导引阶段和近程对接阶段。在远程导引阶段,室内天花板视觉系统采集并识别轮椅上的新型人工标志,利用卡尔曼滤波(KF)的跟踪检测路标特... 详细信息

为了提高智能轮椅床系统对接的自主性,提出了一种基于视觉测量的自动对接架构。轮椅床对接过程分为远程导引阶段和近程对接阶段。在远程导引阶段,室内天花板视觉系统采集并识别轮椅上的新型人工标志,利用卡尔曼滤波(KF)的跟踪检测路标特征,继而采用P3P的视觉定位方法确定路标与相机的相对位姿,根据轮椅坐标系与远程阶段的世界坐标系的变换关系确定轮椅的姿态。在近程对接阶段,车载单目视觉系统采集对接目标的引导标志,利用引导标志的角点估计轮椅与床的相对位姿,最后根据实时的视觉反馈实现床椅的自动对接。多次实验结果表明所提出的视觉对接方法具有可行性和有效性。

关键词：智能轮椅床系统人工路标视觉定位自动对接路标跟踪

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一种室内移动机器人自主探索方法

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控制与决策 2019年第6期34卷 1227-1233页

作者：李秀智龚月张祥银贾松敏梁兴楠北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学数字社区教育部工程研究中心北京100124

研究室内未知环境下的移动机器人自主探索问题,并提出改进策略.首先,提出一种基于可通行区域的探索目标点快速提取方法,以补充原有方法在特殊环境结构下出现的提取探索目标点失败的缺陷;然后,提出一种基于激光数据和栅格地图信息的实时... 详细信息

研究室内未知环境下的移动机器人自主探索问题,并提出改进策略.首先,提出一种基于可通行区域的探索目标点快速提取方法,以补充原有方法在特殊环境结构下出现的提取探索目标点失败的缺陷;然后,提出一种基于激光数据和栅格地图信息的实时拓扑地图构建与优化方法,使得探索地图更加精简,探索过程更加高效;最后,通过改进的避障模块实现机器人的运动控制,以到达机器人安全探索的目标.同时,该系统采取机器人操作系统(Robot operating system, ROS)下的分布式结构,将整体算法合理分配到客户端和服务器,降低系统实现的硬件要求.现场实验表明,所提出方法具有良好的自主导航性能,在较复杂的室内未知环境下,仍能保持良好的地图构建能力和避障能力.

关键词：自主探索拓扑地图优化目标点提取避障机器人操作系统分布式结构移动机器人

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