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基于改进人工势场的无人机编队防碰撞控制方法 被引量:24
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作者 朱旭 闫茂德 +2 位作者 张昌利 林海 屈耀红 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期961-968,共8页
针对无人机编队飞行过程中的机间防碰撞、障碍物规避问题,提出了基于改进人工势场的防碰撞控制方法。利用一致性理论,引入了通信拓扑和通信权重的概念,给出了改进的机间人工势场函数和作用区域。定义了无人机与空域障碍物的斥力势,构建... 针对无人机编队飞行过程中的机间防碰撞、障碍物规避问题,提出了基于改进人工势场的防碰撞控制方法。利用一致性理论,引入了通信拓扑和通信权重的概念,给出了改进的机间人工势场函数和作用区域。定义了无人机与空域障碍物的斥力势,构建了受二者相对运动速度影响的辅助斥力势,使无人机高效地规避障碍物,并给出了机间防碰撞、障碍物规避的总速度场。提出了防碰撞控制算法,给出了速度、俯仰角、偏航角等防碰撞指令;设计了一种飞行控制器来跟踪防碰撞指令,构建了含防碰撞控制算法、飞行控制器的完整编队系统。三维飞行仿真结果表明:所提编队防碰撞控制方法可以快速实现机间防碰撞,并能有效规避空域障碍物。 展开更多
关键词 无人机编队 机间防碰撞 障碍物规避 改进人工势场 通信拓扑 飞行控制
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基于Lévy-PSO算法的焊接机器人避障路径规划 被引量:12
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作者 王学武 严益鑫 +1 位作者 丁冬雁 顾幸生 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1517-1520,1525,共5页
针对工业机器人的运动特点并考虑机器人焊枪的避障问题,提出了较为实用的几何避障焊接路径规划策略.采用Lévy飞行与粒子群算法(PSO)相结合的算法进行全局路径规划的优化,并与其他方法进行模拟仿真比较,以验证其合理性和可行性.结... 针对工业机器人的运动特点并考虑机器人焊枪的避障问题,提出了较为实用的几何避障焊接路径规划策略.采用Lévy飞行与粒子群算法(PSO)相结合的算法进行全局路径规划的优化,并与其他方法进行模拟仿真比较,以验证其合理性和可行性.结果表明,Lévy-PSO算法能够得到避障焊接路径最优解,且其寻优效果较为稳定,可用于解决点焊机器人避障路径规划问题. 展开更多
关键词 焊接机器人 避障 路径规划 Lévy飞行 粒子群算法
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基于柱状空间和支持向量机的无人机巡线避障方法 被引量:10
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作者 张剑 王世勇 +3 位作者 陈玺 徐华东 俞登科 杨忠 《中国电力》 CSCD 北大核心 2015年第3期56-60,66,共6页
针对电力无人机巡线的避障问题,提出了基于柱状空间法和支持向量机的电力无人机巡线避障方法。首先,根据飞行区域内的障碍物,建立了柱状空间模型;引入支持向量机,从一个全新的角度实现无人机对环境的避障;最后将方法应用于无人机中,并... 针对电力无人机巡线的避障问题,提出了基于柱状空间法和支持向量机的电力无人机巡线避障方法。首先,根据飞行区域内的障碍物,建立了柱状空间模型;引入支持向量机,从一个全新的角度实现无人机对环境的避障;最后将方法应用于无人机中,并进行了相关的仿真验证。仿真结果表明,所提出的方法可以确保电力无人机巡线时安全可靠地避障。 展开更多
关键词 无人机 巡线 障碍物 避障方法 柱状空间模型 支持向量机 飞行环境
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基于无人机技术的煤矿带式输送机巡检方案 被引量:10
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作者 李标 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2020年第7期128-131,共4页
设计了一种基于无人机的煤矿井下长距离带式输送机巡检方案,应用在煤矿井下带式输送机运输系统巡检中。介绍了无人机巡检总体方案,论述了无人机机身设计、无人机导航设计、无人机避障设计、充电桩设计、飞行方案设计及相应的工作原理;... 设计了一种基于无人机的煤矿井下长距离带式输送机巡检方案,应用在煤矿井下带式输送机运输系统巡检中。介绍了无人机巡检总体方案,论述了无人机机身设计、无人机导航设计、无人机避障设计、充电桩设计、飞行方案设计及相应的工作原理;通过样机制作与现场试飞,确定了方案的可行性。 展开更多
关键词 带式输送机 无人机巡检 无人机导航 无人机避障 自主飞行
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基于三维激光雷达的无人机场景建模 被引量:8
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作者 赵猛 姚凯 +3 位作者 杨国栋 何煊 梁自泽 翟永杰 《现代电子技术》 北大核心 2020年第14期42-47,共6页
随着无人机应用领域的不断扩大,无人机对周围环境感知的需求逐渐加大,激光雷达技术的应用成为无人机研究领域的重要发展趋势。为解决无人机在飞行过程中周围环境复杂导致现场定位信号较差的问题,基于三维激光雷达,结合大疆无人机的Onboa... 随着无人机应用领域的不断扩大,无人机对周围环境感知的需求逐渐加大,激光雷达技术的应用成为无人机研究领域的重要发展趋势。为解决无人机在飞行过程中周围环境复杂导致现场定位信号较差的问题,基于三维激光雷达,结合大疆无人机的Onboard SDK技术,设计机载激光点云采集系统以及激光点云处理算法。为了降低激光采集系统的操作难度,设计避障算法,在飞行既定路线的同时结合激光点云进行避障飞行。利用激光点云SLAM算法,实现了无人机对周围环境的三维建模,以达到无人机对周围环境感知的目的,并通过实际测试验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 无人机 场景建模 三维激光雷达 激光点云采集系统 系统设计 避障飞行
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基于前馈控制人工势场法的无人机群系统设计 被引量:6
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作者 丁佳宇 王茂森 戴劲松 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第5期114-117,120,共5页
针对人工势场法中产生的振荡与停滞问题,提出一种前馈控制的改进方法。通过对上一状态的分析,计算出当前状态的期望值,再结合当前路径规划算法的解算值,得到当前状态的最终控制量,使得无人机(UAV)的行进路线更为平滑,局部最优问题也得... 针对人工势场法中产生的振荡与停滞问题,提出一种前馈控制的改进方法。通过对上一状态的分析,计算出当前状态的期望值,再结合当前路径规划算法的解算值,得到当前状态的最终控制量,使得无人机(UAV)的行进路线更为平滑,局部最优问题也得到解决。为解决机群间的碰撞问题,对斥力场函数分层处理,并实时将它机作为障碍点。在群飞系统设计中,主机运行该算法,实时计算出无人机群的路径点,发送给相应的从机,从而完成机群的避障飞行。结果表明:该方案能满足无人机群飞的安全性、实时性与稳定性要求。 展开更多
关键词 人工势场法 前馈控制 路径规划 串口 避障飞行
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一种基于几何关系的无人机航迹规划方法
7
作者 张敬 李彤 +2 位作者 杨钧 朱得糠 张士峰 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期288-295,共8页
为适应现有飞控算力,提高计算效率,提出一种基于几何关系的无人机航迹规划方法。该方法通过计算几何和向量操作快速解决二维区域避障问题,避免全局地图栅格化表示问题,有效减小计算时间,并且保证优化水平,规划时间能够达到毫秒级。同时... 为适应现有飞控算力,提高计算效率,提出一种基于几何关系的无人机航迹规划方法。该方法通过计算几何和向量操作快速解决二维区域避障问题,避免全局地图栅格化表示问题,有效减小计算时间,并且保证优化水平,规划时间能够达到毫秒级。同时,该方法支持障碍区域实时上传,在线规划动态计算,并且考虑了无人机转弯半径,无需对规划航迹进行平滑。数值仿真和飞行试验对比充分验证了该方法的可行性和有效性,规划航迹达到了优化水平。 展开更多
关键词 无人机 航迹规划 避障 计算几何 飞行控制
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仿生扑翼飞行机器人自主导航系统研究进展
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作者 蒋济州 徐文福 潘尔振 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期66-84,共19页
仿生扑翼飞行机器人模仿自然界鸟类和昆虫等生物的飞行方式,具有安全性强、迷惑性好等优点,在灾害救援、反恐防暴等方面具有极其重要的应用前景。为实现其在未知复杂环境下的自主飞行并执行探测任务,需研制一套集感知建图、规划避障与... 仿生扑翼飞行机器人模仿自然界鸟类和昆虫等生物的飞行方式,具有安全性强、迷惑性好等优点,在灾害救援、反恐防暴等方面具有极其重要的应用前景。为实现其在未知复杂环境下的自主飞行并执行探测任务,需研制一套集感知建图、规划避障与飞控制导等功能模块为一体的导航系统。本文首先对扑翼飞行机器人的导航系统进行了概述,按照翼展大小将扑翼飞行机器人分为微小型和大中型两类,其次对比分析了国内外在微小型、大中型扑翼飞行机器人导航系统方面的主要研究进展。接着对自主导航系统所涉及到的感知定位与建图、运动规划与避障、轨迹跟踪与飞控制导等关键技术进行了分析总结,指出其局限性及亟待解决的问题。最后,对未来的研究趋势进行了展望,包括提升机载嵌入式计算能力、多模态信息融合、面向多模态飞行的流场感知、仿生视觉系统研究、群体感知与编队控制等热点方向。 展开更多
关键词 扑翼飞行机器人 自主导航系统 感知与建图 规划与避障 飞控制导
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歼击机边界保护的动态矩阵控制方法 被引量:3
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作者 郑馨睿 吴庆宪 叶辉 《电光与控制》 北大核心 2016年第11期27-32,共6页
针对新一代歼击机,基于避障思想研究了一种边界保护控制方法。首先运用动态逆控制器对飞机进行稳定控制;在此基础上利用避障思想生成关键飞行参数的安全边界,并用参数在线调节的动态矩阵控制方法修正飞机的控制量,确保飞机在安全边界内... 针对新一代歼击机,基于避障思想研究了一种边界保护控制方法。首先运用动态逆控制器对飞机进行稳定控制;在此基础上利用避障思想生成关键飞行参数的安全边界,并用参数在线调节的动态矩阵控制方法修正飞机的控制量,确保飞机在安全边界内飞行;最后将所设计的飞行控制系统用于新一代歼击机的机动飞行仿真。仿真结果证明了该边界保护控制系统的有效性。 展开更多
关键词 歼击机 避障边界保护 动态矩阵控制 飞行控制
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用于旋翼无人机避障的数据预处理系统设计 被引量:3
10
作者 辛守庭 杜轻 徐超 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2018年第5期82-85,91,共5页
旋翼无人机通过激光雷达探测障碍物的位置信息,据此自动避开障碍物。为了解决激光雷达的原始数据冗余问题,设计了一种数据处理系统,使激光雷达探测到的数据经过微处理器的硬件辅助处理、软件滤除、模式识别算法辨认障碍物等技术手段综... 旋翼无人机通过激光雷达探测障碍物的位置信息,据此自动避开障碍物。为了解决激光雷达的原始数据冗余问题,设计了一种数据处理系统,使激光雷达探测到的数据经过微处理器的硬件辅助处理、软件滤除、模式识别算法辨认障碍物等技术手段综合处理后,冗余数据量不但大幅减少,而且还能构建出激光雷达原始数据中不存在的障碍物的宽度信息。该系统大大减小了无人机飞行控制器的负担,可以减少多达80%的冗余数据量。 展开更多
关键词 无人机 自动避障 激光雷达 模式识别 飞行安全技术
原文传递
基于Pixhawk的无人机室内通道自主避障研究 被引量:1
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作者 杨旗 崔玉博 +1 位作者 陈杰 王家楠 《内燃机与配件》 2019年第7期172-174,共3页
针对目前的无人机自主避障研究,以及无人机穿越的需求,提出了一套能完成避障穿越的四旋翼无人机避障系统。其中采用了Pixhawk作为无人机的飞行控制器,树莓派3B+上来运行MAVROS和避障算法,以及连接超声波传感器,通过超声波传感器来判断... 针对目前的无人机自主避障研究,以及无人机穿越的需求,提出了一套能完成避障穿越的四旋翼无人机避障系统。其中采用了Pixhawk作为无人机的飞行控制器,树莓派3B+上来运行MAVROS和避障算法,以及连接超声波传感器,通过超声波传感器来判断无人机当前位置,通过MAVLINK发布安全航点给无人机,进行避障穿越飞行。 展开更多
关键词 无人机避障 室内飞行 通道穿越 MAVROS 超声波测距
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A Study on Development of a Hybrid Aerial/Terrestrial Robot System for Avoiding Ground Obstacles by Flight 被引量:2
12
作者 Chinthaka Premachandra Masahiro Otsuka +2 位作者 Ryo Gohara Takao Ninomiya Kiyotaka Kato 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 EI CSCD 2019年第1期327-336,共10页
To date, many studies related to robots have been performed around the world. Many of these studies have assumed operation at locations where entry is difficult, such as disaster sites, and have focused on various ter... To date, many studies related to robots have been performed around the world. Many of these studies have assumed operation at locations where entry is difficult, such as disaster sites, and have focused on various terrestrial robots, such as snake-like, humanoid, spider-type, and wheeled units. Another area of active research in recent years has been aerial robots with small helicopters for operation indoors and outdoors. However,less research has been performed on robots that operate both on the ground and in the air. Accordingly, in this paper, we propose a hybrid aerial/terrestrial robot system. The proposed robot system was developed by equipping a quadcopter with a mechanism for ground movement. It does not use power dedicated to ground movement, and instead uses the flight mechanism of the quadcopter to achieve ground movement as well. Furthermore, we addressed the issue of obstacle avoidance as part of studies on autonomous control. Thus, we found that autonomous control of ground movement and flight was possible for the hybrid aerial/terrestrial robot system, as was autonomous obstacle avoidance by flight when an obstacle appeared during ground movement. 展开更多
关键词 GROUND movement/flight control HYBRID aerial/terrestrial robot obstacle avoidance by flight obstacle recognition
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无人机物资运输与智能避障系统设计
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作者 王正琳 付宇 +1 位作者 宋澳举 王路茗 《自动化与仪表》 2023年第7期5-9,共5页
该文在开源飞控的基础上,探讨多旋翼无人机在多传感器的配合下实现自主避障功能。传感器与飞控之间通过Mavlink协议进行沟通与数据传输,通过人工势场法建立数学模型对传感器反馈的数据进行综合处理,经过系列假设与运算找到多旋翼障碍物... 该文在开源飞控的基础上,探讨多旋翼无人机在多传感器的配合下实现自主避障功能。传感器与飞控之间通过Mavlink协议进行沟通与数据传输,通过人工势场法建立数学模型对传感器反馈的数据进行综合处理,经过系列假设与运算找到多旋翼障碍物与航标点对多旋翼作用的平衡位置,同时找出对于多旋翼规避障碍的影响参数,最后通过Dronekit-python工具对多旋翼路线进行标定。 展开更多
关键词 多旋翼避障 人工势场法 无人机开源飞控 Dronekit-python多旋翼控制
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