检索结果-内蒙古大学图书馆

控制理论与应用 2022年第5期39卷 809-818页

作者：王健发王耀南陈文锐刁强湖南大学电气与信息工程学院机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室湖南长沙410082

动态运动基元(DMPs)轨迹规划方法可以简化机械臂控制中参数调整的复杂过程,快速生成运动轨迹,但是面对姿态的流形特性以及跨零点情况,现有的DMPs很难达到预期的效果.本文提出了一种基于改进DMPs的笛卡尔空间6D轨迹规划方法.该方法采用... 详细信息

动态运动基元(DMPs)轨迹规划方法可以简化机械臂控制中参数调整的复杂过程,快速生成运动轨迹,但是面对姿态的流形特性以及跨零点情况,现有的DMPs很难达到预期的效果.本文提出了一种基于改进DMPs的笛卡尔空间6D轨迹规划方法.该方法采用四元数描述姿态,实现了位置轨迹与姿态轨迹的无奇异表示.通过解耦强迫函数与起-终点状态差值项之间的关联,消除了跨零点引起的轨迹抖动、无法生成与翻转等问题.此外,基于机械臂和障碍物间的距离与偏角建立了虚拟阻抗关系,并将其耦合到动力学模型中,实现了机械臂末端的避障控制,避免了避障行为过早问题,有利于减少消耗.机械臂6D轨迹规划仿真和实验表明,本文提出的改进DMPs方法有效.

关键词：动态运动基元轨迹规划虚拟阻抗避障

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重大装备制造多机器人任务分配与运动规划技术研究综述

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自动化学报 2024年第1期50卷 21-41页

作者：张振国毛建旭谭浩然王耀南张雪波江一鸣湖南大学电气与信息工程学院长沙 410082 机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心长沙 410082 湘江实验室长沙 410205 南开大学人工智能学院天津 300350 机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心长沙 410082 湘江实验室长沙 410205 湖南大学机器人学院长沙 410082

飞机蒙皮、船舶舱体、高铁车身等大型复杂部件高效高品质制造是航空航天、海洋舰船、轨道交通等领域重大装备发展的根基.大型复杂部件具有尺寸超大、型面复杂等特点,传统的人工、单机制造面临着效率低、一致性差、空间有限等问题,多机... 详细信息

飞机蒙皮、船舶舱体、高铁车身等大型复杂部件高效高品质制造是航空航天、海洋舰船、轨道交通等领域重大装备发展的根基.大型复杂部件具有尺寸超大、型面复杂等特点,传统的人工、单机制造面临着效率低、一致性差、空间有限等问题,多机器人具有高鲁棒性、高效性等优点,为大型复杂部件制造提供了良好的制造基础.任务分配与运动规划是多机器人制造系统的决策中枢,其性能影响整个系统的运行效率.考虑到重大装备部件制造任务分配与运动规划过程中任务工序多、冲突干涉多、精度需求高等挑战,本文首先对复杂环境下多机器人任务分配与运动规划的重要性进行了说明;然后阐述了目前主要的任务分配与运动规划方法,包括其在智能制造领域下的应用;在此基础上,对现阶段复杂场景下任务分配和运动规划存在的问题进行了分析,并使用强化学习与混合优化算法等方法提出了解决思路;最后对重大装备大型复杂部件制造过程多机器人任务分配和动态规划技术及应用的发展进行了总结与展望.

关键词：重大装备制造多机器人任务分配运动规划

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面向未知目标收集的移动机器人规划方法研究

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控制与决策 2025年

作者：陈彦杰范俊炜张丽萍江文圣赖镇南王耀南福州大学机械工程与自动化学院机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室湖南大学电气与信息工程学院

移动机器人在执行未知目标收集任务时通常面临环境未知、目标信息缺失等挑战.针对未知环境目标收集任务时容易忽视探索角落边界、过度拓展覆盖范围而产生的任务完成效率低、路径冗余等问题,本文提出一种同时探索与覆盖的运动规划方法 (S... 详细信息

移动机器人在执行未知目标收集任务时通常面临环境未知、目标信息缺失等挑战.针对未知环境目标收集任务时容易忽视探索角落边界、过度拓展覆盖范围而产生的任务完成效率低、路径冗余等问题,本文提出一种同时探索与覆盖的运动规划方法 (Simultaneous Exploration and Coverage Path Planning, SECPP).首先, SECPP算法通过由环境信息量与移动代价构成的信息增益函数,从边界采样的候选探索点中选择信息增益最大的为实际探索点.其次,考虑机器人探索后地图信息的变化,搭建平衡框架判断局部环境探明情况.若局部环境未探明,使机器人持续根据选定探索点执行环境探索任务.若局部环境已探明,提取任务区域信息,通过由路径探索因子与覆盖引导点构成的覆盖奖励函数,生成区域覆盖路径,使机器人沿路径移动并同步执行目标采集,实现区域目标的完全收集.最后,本文将SECPP算法与其他同类先进算法进行了仿真与实验对比,结果表明SECPP能以更短的重复路径长度、更少的转角数量以及更短的时间完成未知目标收集任务.

关键词：未知环境目标收集自主探索全覆盖路径规划栅格地图移动机器人

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融合改进SuperPoint网络的鲁棒单目视觉惯性SLAM

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仪器仪表学报 2021年第1期42卷 116-126页

作者：余洪山郭丰郭林峰王佳龙付强湖南大学电气与信息工程学院机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室长沙410082

单目视觉惯性SLAM系统通过追踪人工设计的点特征来恢复位姿,如Shi-Tomasi, FAST等。然而光照或视角变化等挑战性场景中人工特征提取鲁棒性差,易导致位姿计算精度低甚至失败。启发于SuperPoint网络在特征提取的强鲁棒性,提出一种基于改进... 详细信息

单目视觉惯性SLAM系统通过追踪人工设计的点特征来恢复位姿,如Shi-Tomasi, FAST等。然而光照或视角变化等挑战性场景中人工特征提取鲁棒性差,易导致位姿计算精度低甚至失败。启发于SuperPoint网络在特征提取的强鲁棒性,提出一种基于改进SuperPoint网络的单目VINS系统—CNN-VINS,旨在提升挑战性环境下VINS系统的鲁棒性。主要贡献包括:提出改进SuperPoint特征提取网络,通过动态调整检测阈值实现图像特征点均匀检测和描述,构建鲁棒精确的特征关联信息;将改进SuperPoint特征点提取网络与VINS系统的后端非线性优化、闭环检测模块融合,提出一个完整的单目视觉惯性SLAM系统;对网络的编码层和损失函数优化调整,并验证网络编码层对VINS系统定位精度的影响。在公共评测数据集EuRoc实验结果表明,相比国际公认的VINS-Mono系统,所提系统在光照剧烈变化的挑战性场景中定位精度提升15%;对光照变化缓慢的简单场景,绝对轨迹误差均值保持在0.067~0.069 m。

关键词：单目视觉惯性系统特征提取网络同时定位与建图位姿估计特征编码

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智能无人系统技术应用与发展趋势

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中国舰船研究 2022年第5期17卷 9-26页

作者：王耀南安果维王传成莫洋缪志强曾凯湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室湖南长沙410082

智能无人系统作战正在从概念走向实战应用。着眼于未来战场智能无人系统作战任务的需要,在总结陆地无人系统、空中无人系统与海洋无人系统发展现状的基础上,重点阐述其在军用领域的应用,并针对智能无人系统面临的关键难题,以及在未来战... 详细信息

智能无人系统作战正在从概念走向实战应用。着眼于未来战场智能无人系统作战任务的需要,在总结陆地无人系统、空中无人系统与海洋无人系统发展现状的基础上,重点阐述其在军用领域的应用,并针对智能无人系统面临的关键难题,以及在未来战场上将面临的实际困难,分析智能无人系统所需要的关键技术,包括复杂环境下自主感知与理解、行为决策与轨迹规划、自主导航与定位、多场景自主技能学习与智能控制、无人集群协同控制与自然人机交互等。同时,针对未来战场上智能无人系统进一步发展将要遇到的问题,从个体增强与集群增强这2个方面出发,详细分析智能无人系统的发展趋势。

关键词：无人系统人工智能人机协作无人作战

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基于中心点搜索的无锚框全卷积孪生跟踪器

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自动化学报 2021年第4期47卷 801-812页

作者：谭建豪郑英帅王耀南马小萍湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室长沙410082

为解决孪生网络跟踪器鲁棒性差的问题,重新设计了孪生网络跟踪器的分类与回归分支,提出一种基于像素上直接预测方式的高鲁棒性跟踪算法—无锚框全卷积孪生跟踪器(Anchor-free fully convolutional siamese tracker,AFST).目前高性能的... 详细信息

为解决孪生网络跟踪器鲁棒性差的问题,重新设计了孪生网络跟踪器的分类与回归分支,提出一种基于像素上直接预测方式的高鲁棒性跟踪算法—无锚框全卷积孪生跟踪器(Anchor-free fully convolutional siamese tracker,AFST).目前高性能的跟踪算法,如SiamRPN、SiamRPN++、CRPN都是基于预定义的锚框进行分类和目标框回归.与之相反,提出的AFST则是直接在每个像素上进行分类和预测目标框.通过去掉锚框,大大简化了分类任务和回归任务的复杂程度,并消除了锚框和目标误匹配问题.在训练中,还进一步添加了同类不同实例的图像对,从而引入了相似语义干扰物,使得网络的训练更加充分.在VOT2016、GOT-10k、OTB2015三个公开的基准数据集上的实验表明,与现有的跟踪算法对比,AFST达到了先进的性能.

关键词：孪生跟踪器像素预测相似语义干扰物无锚框中心得分

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引入全局上下文特征模块的DenseNet孪生网络目标跟踪

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电子与信息学报 2021年第1期43卷 179-186页

作者：谭建豪殷旺刘力铭王耀南湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室长沙410082

近年来,采用孪生网络提取深度特征的方法由于其较好的跟踪精度和速度,成为目标跟踪领域的研究热点之一,但传统的孪生网络并未提取目标较深层特征来保持泛化性能,并且大多数孪生网络只提取局部领域特征,这使得模型对于外观变化是非鲁棒... 详细信息

近年来,采用孪生网络提取深度特征的方法由于其较好的跟踪精度和速度,成为目标跟踪领域的研究热点之一,但传统的孪生网络并未提取目标较深层特征来保持泛化性能,并且大多数孪生网络只提取局部领域特征,这使得模型对于外观变化是非鲁棒和局部的。针对此,该文提出一种引入全局上下文特征模块的DenseNet孪生网络目标跟踪算法。该文创新性地将DenseNet网络作为孪生网络骨干,采用一种新的密集型特征重用连接网络设计方案,在构建更深层网络的同时减少了层之间的参数量,提高了算法的性能,此外,为应对目标跟踪过程中的外观变化,该文将全局上下文特征模块(GC-Model)嵌入孪生网络分支,提升算法跟踪精度。在VOT2017和OTB50数据集上的实验结果表明,与当前较为主流的算法相比,该文算法在跟踪精度和鲁棒性上有明显优势,在尺度变化、低分辨率、遮挡等情况下具有良好的跟踪效果,且达到实时跟踪要求。

关键词：目标跟踪孪生网络全局上下文特征 DenseNet网络

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基于自适应空间正则化的视觉目标跟踪算法

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计算机研究与发展 2021年第2期58卷 427-435页

作者：谭建豪张思远湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室(湖南大学) 长沙410082

为解决相关滤波类视觉跟踪算法中的边界效应问题,提出一种基于自适应空间正则化的视觉跟踪算法.在经典滤波模型中引入自适应空间正则化项,通过建立正则权重在相邻帧之间的关联,自适应调整当前帧的模型正则化权重,减小边界效应的影响.采... 详细信息

为解决相关滤波类视觉跟踪算法中的边界效应问题,提出一种基于自适应空间正则化的视觉跟踪算法.在经典滤波模型中引入自适应空间正则化项,通过建立正则权重在相邻帧之间的关联,自适应调整当前帧的模型正则化权重,减小边界效应的影响.采用自适应宽高比的尺度估计策略,以及基于颜色直方图相似度的模型更新策略,抑制模型漂移,提高跟踪准确性.实验显示,该算法在UAV123,OTB2013,OTB2015这3个数据集上的跟踪成功率和精确度均高于所有对比的算法,且即使在复杂场景中也能保持良好的跟踪效果.特别是在出现运动模糊和目标在平面内旋转2种情况时,该算法的跟踪成功率较排名第2的算法分别提升了9.72个百分点和9.03个百分点,说明所提出的算法具有较好的适应性.

关键词：视觉跟踪相关滤波自适应空间正则化自适应宽高比颜色直方图

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基于改进RRT^(*)FN算法的机器人路径规划

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控制与决策 2021年第8期36卷 1834-1840页

作者：谭建豪潘豹王耀南崔昊韵湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室长沙410082

针对固定节点数的渐近最优快速扩展随机数算法(RRT^(*)FN)精度低、收敛到最优值速度慢等问题,提出一种改进的RRT^(*)FN路径规划算法,并用于解决二维静态环境下的移动机器人全局路径规划问题.首先,改进算法使用与RRT^(*)FN算法相同的均... 详细信息

针对固定节点数的渐近最优快速扩展随机数算法(RRT^(*)FN)精度低、收敛到最优值速度慢等问题,提出一种改进的RRT^(*)FN路径规划算法,并用于解决二维静态环境下的移动机器人全局路径规划问题.首先,改进算法使用与RRT^(*)FN算法相同的均匀采样方法进行路径搜索,当搜索到一条初始路径时,在之后的路径规划中使用启发式采样方法.在之后的每次迭代中,改进算法在椭圆子集采样方法与路径点邻近区域采样方法中随机选择一种作为当前采样方法.然后,当树中的总节点数达到预设值时,对树中的叶子结点采用加权方法进行删除.通过给予采样区域内的叶子结点更高的权重,从而将采样区域外的叶子结点以更高概率删除,得以保留树中的高性能节点,以便提高算法性能.最后,通过仿真实验验证改进算法的有效性.

关键词：移动机器人路径规划改进RRT^(*)FN 启发式采样初始路径节点权重

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基于混合并行混沌优化算法的铸造生产线两阶段协同调度

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湖南大学学报（自然科学版） 2021年第10期48卷 161-169页

作者：袁小芳杨育辉谭伟华尹柏鑫湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室湖南长沙410082

高效的生产调度策略是铸造企业提高生产效率、降低生产成本的重要手段.目前,铸造生产优化调度的相关研究通常是针对熔炼浇铸加工与机加工两阶段分别进行的,制约了铸造生产线全流程优化调度的效果.针对铸造生产线生产过程当中熔炼浇铸加... 详细信息

高效的生产调度策略是铸造企业提高生产效率、降低生产成本的重要手段.目前,铸造生产优化调度的相关研究通常是针对熔炼浇铸加工与机加工两阶段分别进行的,制约了铸造生产线全流程优化调度的效果.针对铸造生产线生产过程当中熔炼浇铸加工与机加工协同调度问题,建立了以最小化总完工时间为目标的铸造生产线全流程优化调度模型.为了有效地解决该调度模型,提出一种混合并行混沌优化算法(HPCOA).HPCOA中设计了并行混沌搜索用于高效的全局搜索,并引入基于关键路径的变邻域搜索用于增强算法的局部搜索能力.通过在实际案例的对比试验,证明了HPCOA算法的有效性.

关键词：铸造生产线协同调度优化算法变邻域搜索交叉变异

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