目錄
“新一代人工智能理論、技術(shù)及應(yīng)用叢書”序
前言
第1章緒論1
1.1研究背景及意義1
1.2研究現(xiàn)狀4
1.2.1逆運(yùn)動(dòng)學(xué)研究現(xiàn)狀4
1.2.2運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法研究現(xiàn)狀5
1.2.3碰撞檢測(cè)算法研究現(xiàn)狀6
1.2.4仿人機(jī)器人穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀7
1.2.5同時(shí)定位和地圖構(gòu)建研究現(xiàn)狀8
第2章輪/履式仿人機(jī)器人平臺(tái)介紹10
2.1引言10
2.2結(jié)構(gòu)分析10
2.3硬件系統(tǒng)11
2.3.1雙臂作業(yè)系統(tǒng)12
2.3.2腰部3-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)13
2.3.3移動(dòng)小車平臺(tái)14
2.3.4RealsenseD435攝像頭介紹16
2.4軟件系統(tǒng)17
2.4.1機(jī)器人模型18
2.4.2機(jī)器人通信19
2.5本章小結(jié)21
第3章視覺SLAM三維環(huán)境構(gòu)建22
3.1引言22
3.2相機(jī)的模型22
3.2.1坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系23
3.2.2RealsenseD435坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系25
3.2.3攝像機(jī)的標(biāo)定26
3.3視覺里程計(jì)27
3.3.1常見的特征點(diǎn)檢測(cè)算法27
3.3.2圖像特征點(diǎn)匹配及對(duì)比分析30
3.3.3誤匹配特征點(diǎn)剔除的實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)方法35
3.4相機(jī)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)37
3.5關(guān)鍵幀選取策略及閉環(huán)檢測(cè)39
3.5.1關(guān)鍵幀選取39
3.5.2閉環(huán)檢測(cè)40
3.5.3詞袋模型41
3.6位姿圖優(yōu)化43
3.7環(huán)境構(gòu)建及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析45
3.7.1建圖的要求及分類45
3.7.2八叉樹地圖46
3.8本章小結(jié)47
第4章非結(jié)構(gòu)化環(huán)境重構(gòu)及目標(biāo)識(shí)別48
4.1引言48
4.2YOLOv3算法介紹48
4.2.1YOLOv3網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)49
4.2.2邊界框的預(yù)測(cè)50
4.2.3損失函數(shù)52
4.2.4多種網(wǎng)絡(luò)對(duì)比效果53
4.3網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)的方法54
4.3.1增加網(wǎng)絡(luò)層數(shù)54
4.3.2重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)55
4.3.3先驗(yàn)框優(yōu)化56
4.3.4樹枝的三維重構(gòu)57
4.3.5圖像背景分割57
4.3.6枝干重構(gòu)原理59
4.3.7離散精確框的相關(guān)性判斷步驟63
4.3.8多項(xiàng)式擬合枝干曲線65
4.4本章小結(jié)65
第5章輪/履式仿人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃67
5.1引言67
5.2基于圖的搜索算法67
5.2.1Dijkstra算法67
5.2.2A*算法68
5.2.3LPA*搜索算法71
5.2.4D*Lite算法73
5.3動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃算法73
5.3.1人工勢(shì)場(chǎng)法73
5.3.2動(dòng)態(tài)窗口法75
5.4基于采樣的路徑規(guī)劃算法78
5.4.1RRT算法78
5.4.2RRT*算法81
5.5智能規(guī)劃算法84
5.6路徑平滑處理84
5.7本章小結(jié)85
第6章輪/履式仿人機(jī)器人模型建立及運(yùn)動(dòng)學(xué)研究87
6.1引言87
6.2空間描述和變換87
6.2.1位置和姿態(tài)的描述87
6.2.2坐標(biāo)變換88
6.3機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)描述91
6.4正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析92
6.4.1感知系統(tǒng)正運(yùn)動(dòng)學(xué)94
6.4.2主作業(yè)系統(tǒng)正運(yùn)動(dòng)學(xué)98
6.4.3輔助作業(yè)系統(tǒng)正運(yùn)動(dòng)學(xué)100
6.4.43-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)正運(yùn)動(dòng)學(xué)102
6.5逆運(yùn)動(dòng)學(xué)研究分析105
6.5.1主作業(yè)系統(tǒng)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)106
6.5.2輔助作業(yè)系統(tǒng)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)118
6.5.33-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)120
6.6輪/履式仿人機(jī)器人穩(wěn)定判據(jù)及行走與作業(yè)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)122
6.6.1穩(wěn)定判據(jù)122
6.6.2上身與腰部適應(yīng)下身穩(wěn)定的行走逆運(yùn)動(dòng)學(xué)123
6.6.3下身與腰部適應(yīng)上身避障的作業(yè)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)125
6.7本章小結(jié)127
第7章輪/履式仿人機(jī)器人作業(yè)臂避障軌跡規(guī)劃研究129
7.1引言129
7.2作業(yè)臂避障規(guī)劃130
7.2.1作業(yè)臂及障礙物幾何模型的表達(dá)131
7.2.2作業(yè)臂與障礙物的碰撞檢測(cè)134
7.2.3作業(yè)臂昀終路徑的確定137
7.2.4直線運(yùn)動(dòng)軌跡插值141
7.3關(guān)節(jié)空間下的軌跡規(guī)劃142
7.3.1三次多項(xiàng)式插值法143
7.3.2高階多項(xiàng)式插值法144
7.4機(jī)器人雙臂協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃145
7.4.1工作空間分析145
7.4.2雙臂協(xié)調(diào)摘取任務(wù)147
7.5本章小結(jié)150
第8章輪/履式仿人機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中自主作業(yè)驗(yàn)證151
8.1引言151
8.2SLAM系統(tǒng)性能分析151
8.2.1Tum數(shù)據(jù)集性能測(cè)試分析151
8.2.2建圖實(shí)驗(yàn)154
8.3水果識(shí)別及枝干重建實(shí)驗(yàn)157
8.3.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集及相關(guān)參數(shù)說明157
8.3.2蘋果、枝干識(shí)別效果159
8.3.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試160
8.3.4枝干重建實(shí)驗(yàn)162
8.4二維空間內(nèi)路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)163
8.5三維空間內(nèi)路徑仿真實(shí)驗(yàn)165
8.5.1RRT*算法的仿真分析165
8.5.2三維空間路徑規(guī)劃166
8.6機(jī)器人作業(yè)仿真實(shí)驗(yàn)168
8.6.1仿真模型建立168
8.6.2正運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真169
8.6.3笛卡兒空間軌跡規(guī)劃170
8.6.4關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃171
8.7作業(yè)臂避障規(guī)劃實(shí)驗(yàn)172
8.8蘋果采摘實(shí)驗(yàn)176
8.8.1采摘實(shí)驗(yàn)示例176
8.8.2誤差校正179
8.8.3雙臂作業(yè)實(shí)驗(yàn)182
8.9本章小結(jié)183
參考文獻(xiàn)184