基于生物启发模型的AUV三维自主路径规划与安全避障算法 被引量：52

1

作者 朱大奇 孙兵 李利 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期798-806,共9页

针对自治水下机器人(AUV)的路径规划问题,在三维栅格地图的基础上,给出一种基于生物启发模型的三维路径规划和安全避障算法.首先建立三维生物启发神经网络模型,利用此模型表示AUV的三维工作环境,神经网络中的每一个神经元与栅格地图中... 针对自治水下机器人(AUV)的路径规划问题,在三维栅格地图的基础上,给出一种基于生物启发模型的三维路径规划和安全避障算法.首先建立三维生物启发神经网络模型,利用此模型表示AUV的三维工作环境,神经网络中的每一个神经元与栅格地图中的位置单元一一对应;然后,根据神经网络中神经元的活性输出值分布情况自主规划AUV的运动路径.静态环境与动态环境下仿真实验结果表明了生物启发模型在AUV三维水下环境中路径规划和安全避障上的有效性. 展开更多

关键词 三维栅格地图 生物启发模型 路径规划 安全避障

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基于改进人工势场法的搬运机器人避障算法研究 被引量：25

2

作者 付泽民 吴力杰 +2 位作者 乔涛涛 石博文 余奇 《机床与液压》 北大核心 2021年第5期25-29,共5页

搬运机器人作为移动机器人中的一种,应用前景十分广泛。基于搬运机器人的避障问题,对人工势场法进行研究,针对人工势场法容易出现的局部极小值问题和目标不可达问题进行分析,通过引入虚拟障碍物模型,较好地解决了人工势场法的局部极小... 搬运机器人作为移动机器人中的一种,应用前景十分广泛。基于搬运机器人的避障问题,对人工势场法进行研究,针对人工势场法容易出现的局部极小值问题和目标不可达问题进行分析,通过引入虚拟障碍物模型,较好地解决了人工势场法的局部极小值问题;修改斥力模型修正了目标不可达问题。在MATLAB软件中对改进之后的算法进行仿真,验证了该算法的可行性。 展开更多

关键词 搬运机器人 安全避障 人工势场法 虚拟障碍物

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规模化无人集群共识模型与协同控制方法

3

作者 李诗颖 丁应和 +3 位作者 孙海文 许正 李烨 唐恩博 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期113-122,共10页

针对无人系统难以应用于复杂任务场景的难题,将群体智能涌现作为研究出发点,以四旋翼无人机为研究对象,开展规模化无人集群共识模型与协同控制方法研究。设计感知视角空间剖分下的邻居优选机制和自吸引互排斥机制,生成集群空间构型,结... 针对无人系统难以应用于复杂任务场景的难题,将群体智能涌现作为研究出发点,以四旋翼无人机为研究对象,开展规模化无人集群共识模型与协同控制方法研究。设计感知视角空间剖分下的邻居优选机制和自吸引互排斥机制,生成集群空间构型,结合观点动力学中社会共识的形成机理构建观点综合机制,实现集群速度同步。提出自主分群、合群机制和主动规避与安全避障结合的避障方法,灵活调整集群规模以适应密集障碍物环境和多目标场景。验证结果表明,所提方法在仿真平台上可以应用于50架无人机的分布式集群,在多障碍物的室内、森林和城镇环境下,10架无人机集群能以5 m/s的飞行速度安全穿越障碍区;所提方法在实物平台上可以应用于4架无人机的分布式集群,同时安全穿越室内障碍物区域,验证了集群模型的有效性。 展开更多

关键词 无人集群 共识协同 主动规避 安全避障 观点综合

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基于城市超车工况的智能车辆避障规划方法研究

4

作者 唐友名 孙冠豫 +3 位作者 孙贵斌 黄雄栋 张义 陈慧勤 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期619-626,共8页

在城市道路行驶中,超车驾驶既是常见的驾驶行为,也是常见的交通事故工况之一。基于改进人工势场法(artificial potential field method)与模型预测控制(model predicition control)提出了一种避障规划控制方法。首先,构建目标点引力势... 在城市道路行驶中,超车驾驶既是常见的驾驶行为,也是常见的交通事故工况之一。基于改进人工势场法(artificial potential field method)与模型预测控制(model predicition control)提出了一种避障规划控制方法。首先,构建目标点引力势场函数、道路及车道线势场函数以及障碍物车辆势场函数;其次,基于势场函数建立统一化模型函数;最后,对系统进行模拟实验评估。结果表明,提出的避障规划控制方法能够生成安全、平滑的路径,其前轮转角变化范围在[−0.67°,1.02°],质心侧偏角变化范围在[−0.22°,0.32°],具有稳定的控制能力。 展开更多

关键词 自动驾驶 人工势场法 模型预测控制 超车工况 轨迹规划 安全距离 车辆动力学 避障策略

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基于二分试探的平面冗余机械臂碰撞检测与避障 被引量：3

5

作者 张建华 任宝珍 +2 位作者 赵岩 徐永强 刘璇 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期113-122,共10页

针对协作机械臂与未知环境安全交互问题,提出基于二分试探的平面冗余机械臂碰撞位置检测与虚拟碰撞空间估计方法,基本思想为碰撞臂杆绕选定二分点旋转微小角位移,期间根据关节电流信息判断是否发生进一步碰撞,从而确定碰撞位置所处二分... 针对协作机械臂与未知环境安全交互问题,提出基于二分试探的平面冗余机械臂碰撞位置检测与虚拟碰撞空间估计方法,基本思想为碰撞臂杆绕选定二分点旋转微小角位移,期间根据关节电流信息判断是否发生进一步碰撞,从而确定碰撞位置所处二分区间,以此迭代试探缩小碰撞位置估计误差至可接受范围。建立冗余机械臂碰撞臂杆以选定二分点为不动点的逆运动学模型,解决机械臂二分试探运动控制问题;通过简化改进二阶前馈外力观测器,建立基于关节电流的快速碰撞检测算法;根据碰撞位置与碰撞臂杆位姿信息,建立基于包络法的虚拟碰撞空间模型,以近似表征障碍物空间信息。仿真与实验结果表明,所提出的基于二分试探的碰撞位置检测与虚拟碰撞空间估计方法,可为主从任务转化闭环控制避障算法提供有效的障碍物信息,实现平面冗余机械臂安全避障,提高协作机械臂与环境交互安全性。 展开更多

关键词 冗余机械臂 二分试探 碰撞检测 安全避障

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基于模糊控制的井下自主铲运机的安全导航 被引量：3

6

作者 李晓梅 贾明涛 +1 位作者 李宁 陈忠强 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期22-26,共5页

针对井下自主铲运机导航中的安全问题,研究了基于模糊控制的安全导航方法。以反应式导航为基本原理,采用模糊逻辑法,利用基于拓扑地图的结点追踪方法和基于导航线的识别及障碍物的定位技术,实现了井下自主铲运机的安全导航。研究结果可... 针对井下自主铲运机导航中的安全问题,研究了基于模糊控制的安全导航方法。以反应式导航为基本原理,采用模糊逻辑法,利用基于拓扑地图的结点追踪方法和基于导航线的识别及障碍物的定位技术,实现了井下自主铲运机的安全导航。研究结果可为铲运机提供一种安全实用的导航手段,有效提高铲运机导航的工作效率,提高了井下作业的安全性。 展开更多

关键词 井下自主铲运机 安全导航 模糊控制 路径跟踪 安全避障

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基于人工智能算法的采摘机器人最优路径规划研究 被引量：3

7

作者 翟睿 《成都工业学院学报》 2022年第1期52-54,共3页

在复杂多变的工作环境,特别是在多丘陵等特殊地理位置,快速选择最优路径,避开障碍物,完成作业,需要进行采摘机器人的路径规划。基于改进蚁群算法对拣选机器人路径进行规划,搜索效率较低,存在早熟收敛的可能,基于此,提出基于人工智能算... 在复杂多变的工作环境,特别是在多丘陵等特殊地理位置,快速选择最优路径,避开障碍物,完成作业,需要进行采摘机器人的路径规划。基于改进蚁群算法对拣选机器人路径进行规划,搜索效率较低,存在早熟收敛的可能,基于此,提出基于人工智能算法的采摘机器人最优路径规划方法。构建环境模型,为减少初始寻路时间,提高搜索速度,增强全局优化能力,全面查看搜索路径上的当前节点、下一个节点和目标节点,增加路径选择的多样性,提高收敛速度,实现采摘机器人最优路径规划。实验结果表明,设计方法能有效地解决特殊地理环境下,采摘机器人拾取器的最优避障规划问题,具有较高的效率和优越性。 展开更多

关键词 人工智能算法 采摘机器人 最优路径规划 安全避障 环境模型 收敛速度

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基于数据融合的电力线巡检无人机安全距离研究 被引量：2

8

作者 王兆辉 《机械设计与制造工程》 2022年第11期53-56,共4页

针对电力线巡检中的安全距离问题,提出了基于数据融合的电力巡线无人机安全距离确认的算法,将数据应用到无人机安全距离确认过程,以提升其安全距离确认效率。考虑到无人机机载嵌入板的算力冗余,该算法使用7层神经网络模块进行数据融合,... 针对电力线巡检中的安全距离问题,提出了基于数据融合的电力巡线无人机安全距离确认的算法,将数据应用到无人机安全距离确认过程,以提升其安全距离确认效率。考虑到无人机机载嵌入板的算力冗余,该算法使用7层神经网络模块进行数据融合,在传统逻辑算法的基础上融入了基于机器学习的人工智能功能,提升了无人机避障能力。仿真结果表明,该算法较大程度缩小了传统算法下无人机安全距离保护区的范围,使无人机安全距离平均缩小3.5 m,缩小比例为9.8%,为无人机作业空间提供了一定数据支持。 展开更多

关键词 电力巡线 无人机 安全距离 数据融合 自主避障

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逼近无控旋转目标航天器的混合势函数安全制导

9

作者 刘将辉 李海阳 +1 位作者 陆林 赵剑 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期179-191,共13页

研究了追踪航天器逼近无控旋转目标航天器的安全制导问题,逼近过程中,追踪航天器需要躲避空间中的障碍物,同时需要避免与目标航天器的太阳能电池帆板和天线等附件发生碰撞。建立了视线坐标系下的两航天器间的相对运动方程,采用四元数描... 研究了追踪航天器逼近无控旋转目标航天器的安全制导问题,逼近过程中,追踪航天器需要躲避空间中的障碍物,同时需要避免与目标航天器的太阳能电池帆板和天线等附件发生碰撞。建立了视线坐标系下的两航天器间的相对运动方程,采用四元数描述目标航天器的姿态运动。将参考位置设为引力源,设计了吸引势函数。针对安全逼近问题,建立了球面安全区和锥面安全走廊,设计了安全势函数。将障碍物假设为具有一定半径的球体,设计了障碍物势函数。吸引势函数、安全势函数和障碍物势函数一起组成了混合势函数。为了解决整个势场中除参考位置外还可能存在其他局部极小点问题,对混合势函数进行了修正,保证参考位置位于混合势函数的最低点。利用Lyapunov稳定性理论对混合势函数进行了稳定性分析,推得符合要求的控制加速度,使追踪航天器沿着混合势函数的负梯度方向逼近无控旋转目标航天器。最后通过数值仿真验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 势函数 安全逼近 安全走廊 避障 无控旋转

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风电叶片自动转运车设备设计开发

10

作者 陈晓亮 李国良 +1 位作者 颜晨 崔俊伟 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第10期101-106,共6页

随着风电叶片大型化的发展,叶片在风叶厂厂区内的转运难度越来越大。当前叶片转运仍采用传统的无动力小车,即叶根小车以叉车为牵引动力源进行驱动及转向,叶尖小车以人工手动掌舵为转向动力,以叶片摩擦拖动为牵引力。整个转运过程用工人... 随着风电叶片大型化的发展,叶片在风叶厂厂区内的转运难度越来越大。当前叶片转运仍采用传统的无动力小车,即叶根小车以叉车为牵引动力源进行驱动及转向,叶尖小车以人工手动掌舵为转向动力,以叶片摩擦拖动为牵引力。整个转运过程用工人数多、安全风险大、转运操作难度大、转运效率低。在此情况下,风电叶片自动转运车的开发成为各风电叶片生产企业的一致目标。本文主要讨论了一种新的风电叶片自动转运车设备,该设备主要包括叶根与叶尖转运小车车体、小车驱动系统、两车控制系统、两车联动纠偏系统、液压自动升降系统、安全避障系统等部分。自动转运车设备的应用可有效降低风电叶片的转运难度、降低叶片转运的安全风险、降低风电叶片制造成本、提升叶片制造行业的智能化水平。 展开更多

关键词 风电叶片 自动转运 两车联动 自动升降 纠偏 安全避障 复合材料

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基于横向安全距离模型的主动避障算法 被引量：7

11

作者 胡朝辉 黄顺霞 +2 位作者 杜展鹏 郭星 高鹤萱 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期581-587,共7页

现有的安全距离模型是基于纵向相对车速或减速度值建立的,没有考虑移动目标的横向运动特性。本文利用移动目标横穿马路的速度、相对位置,建立横向安全距离模型,并提出一种基于横向安全距离模型的主动避障算法。首先,根据横向移动目标横... 现有的安全距离模型是基于纵向相对车速或减速度值建立的,没有考虑移动目标的横向运动特性。本文利用移动目标横穿马路的速度、相对位置,建立横向安全距离模型,并提出一种基于横向安全距离模型的主动避障算法。首先,根据横向移动目标横穿马路的速度、相对位置和自车的制动距离建立横向安全距离模型,设计主动避障算法。接着,为计及路面条件对制动效果的影响,引入当前行驶路面估算的附着系数峰值估算最大制动减速度,约束目标避障减速度,并调整制动强度,以适应不同路况的安全避障行驶。最后,以典型横向移动目标骑行者作为研究对象,通过PreScan/Simulink/CarSim联合仿真验证避障算法的有效性。结果表明:基于横向安全距离模型的主动避障算法能有效避免与骑行者碰撞,提高行车的主动安全性。 展开更多

关键词 横向移动目标 横向安全距离模型 主动避障算法 附着系数峰值 主动安全

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安全性A*融合DWA的分布式多移动机器人路径规划方法

12

作者 杨振 李俊丽 +1 位作者 杨立炜 王倩 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期2284-2295,共12页

针对传统A*算法规划的路径距离障碍物过近的问题提出了安全性A*算法,并与结合优先级避障策略改进的动态窗口法(dynamic window approach,DWA)相融合应用于分布式多机器人系统。首先,改进A*算法的节点扩展方式,避免斜穿障碍物以保证全局... 针对传统A*算法规划的路径距离障碍物过近的问题提出了安全性A*算法,并与结合优先级避障策略改进的动态窗口法(dynamic window approach,DWA)相融合应用于分布式多机器人系统。首先,改进A*算法的节点扩展方式,避免斜穿障碍物以保证全局路径的安全性,并提出安全性冗余节点删除策略来优化路径;其次,在局部路径规划中,提出自适应航路点追踪策略改进DWA,为机器人提供了精确的方位指引;同时,改进了DWA的评价函数,增强了机器人在动态环境下的局部避障能力;最后,在融合算法中引入了优先级避障策略,以更好地协调分布式多机器人的动态避障能力。实验结果表明,所提算法能够为每个机器人规划出安全的全局路径,并能成功避开动态障碍物及其他的机器人。 展开更多

关键词 多机器人 路径规划 安全性A* 动态窗口法 优先级避障策略

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基于极大化思想的无人机安全避障域识别算法

13

作者 王家亮 董楷 +2 位作者 顾兆军 陈辉 韩强 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1267-1276,共10页

为提高四轴飞行器避障的准确性与实时性,提出一种结合LK (Lucas-Kanade)光流法和极大化思想的四轴飞行器避障算法.首先,对四轴飞行器采集的视频流进行预处理,得到图像帧;其次,通过LK光流法剔除图像帧中光流小于阈值的角点,采用基于角点... 为提高四轴飞行器避障的准确性与实时性,提出一种结合LK (Lucas-Kanade)光流法和极大化思想的四轴飞行器避障算法.首先,对四轴飞行器采集的视频流进行预处理,得到图像帧;其次,通过LK光流法剔除图像帧中光流小于阈值的角点,采用基于角点距离的聚类算法对角点进行分组,并计算出每组角点的外包轮廓;然后,利用基于极大化思想的安全避障域算法计算最优通行区域,进一步根据避障域求得偏差数据;最后,将偏差数据输入比例微分(PD)控制器得到控制信息,并发送控制指令使四轴飞行器及时调整飞行姿态,完成避障飞行.通过特洛(Tello)四轴飞行器进行不同场景的实验表明,本文所提出的算法计算每帧图像最优安全避障域平均所需时间为0.17 s,既满足无人机避障实时性要求,又解决了识别障碍物区域与计算安全避障域问题. 展开更多

关键词 极大化思想 安全避障域 四轴飞行器

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空间冲突下起重作业安全迹线规划模型 被引量：2

14

作者 晋良海 李佳炘 +2 位作者 郑霞忠 陈述 陈雁高 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期47-52,共6页

为保证起重作业的安全高效性,减少起重作业空间冲突的风险,设计起重作业Manhattan平面,剖析起重作业空间冲突因素、机械运行条件与施工组织条件,构建吊物迹线的避障最小直角Steiner树(OARMST)模型,集成Dijkstra启发式算法和无载波通信(U... 为保证起重作业的安全高效性,减少起重作业空间冲突的风险,设计起重作业Manhattan平面,剖析起重作业空间冲突因素、机械运行条件与施工组织条件,构建吊物迹线的避障最小直角Steiner树(OARMST)模型,集成Dijkstra启发式算法和无载波通信(UWB)定位技术,开发起重作业迹线规划系统,求解多就位点、多障碍物下吊物的安全移动迹线。研究表明:OARMST模型求解的最优起重吊装安全迹线避免了起重作业的空间冲突风险,通过减少吊物转弯次数和位移,可防止吊物多次骤停摆动和驾驶员多余操作,提高起重作业的安全调度水平。 展开更多

关键词 起重作业 安全迹线 空间冲突 Manhattan距离 避障最小直角Steiner树(OARMST)

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