国内外智能车研究现状 - 图文(3)

2019-05-24 09:43

还成功开发了多项总线式工业控制计算机系统,如TH-STD-7000、TH-IPC-7000、TH-104-7000以及嵌入式测控机模板,如TH-MCS-7855、TH-MCS-7816和TH-MCS-7845等,它们已分别应用于玻璃窑炉控制、农药生产过程控制、邮政物料运输车控制、自动摊铺机控制、智能机器人控制以及汽车安全辅助驾驶系统等。

清华大学成功研制智能车THMR-V,驶出了全球极速。THMR-V能够实现结构化环境下的车道线自动跟踪,准结构化环境下的道路跟踪,复杂环境下的道路避障、道路停障以及视觉临场感遥控驾驶等功能。在车道线自动跟踪研究中,THMR课题组提出了基于扩充转移网络的道路理解技术和基于混合模糊逻辑的控制方法,实现了车道线的自动跟踪,平均时速为每小时100公里,最高时速达到每小时150公里。

多年来,何克忠教授带领THMR课题组先后获得国家科技进步三等奖1项、省部级科技进步一等奖3项、二等奖2项,获得国家专利2项。

(2)关键技术

车速每小时150公里相当于在1秒钟内,智能车要开出40米,因此对车道线识别技术、车体的控制技术以及方向盘转角的检测技术提出了快速、精确、灵敏的极高要求。

针对车道线的识别技术,课题組进行了大量的实验研究,提出了基于扩充转移网络的道路理解技术。这种方法对于车道检测的贡献在于大幅度降低了道路图像处理和车道线识别的计算量,提高了整个车道检测过程的速度,保证了车道检测和道路环境理解的实时性,而且能够有效避免路面上其它车道标志的干扰。实验结果表明,在车道线跟踪阶段全部计算过程的周期缩短到不足20毫秒,完全可以满足高速移动机器人自主行驶的实时性需求。

对于车体控制技术提出了基于混合模糊逻辑的控制方法。该方法是把传统的PID控制与模糊逻辑控制的优点结合起来,提出了一种混合模糊逻辑控制算法,经过大量的实验研究表明,该算法具有很高的实时性、控制精度和鲁棒性,滿足了智能车高速自主导航的需要。

对于方向盘转角的检测,课题组选择了精密的绝对光码盘,设计了合适的传动比,配置了精密的传动机构。

南京理工大学

2012年5月26日,在南京理工大学智能机器人研究所里,由该校承担的国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目“乡村道路环境下无人驾驶车辆关键技术与集成验证平台研究”刚通过国家自然科学基金委现场检查。南理工计算机学院学院长,某型号总设计师唐振民教授,带着该校的大学生,共同对国内外的各种智能机器人的进行了一次神奇的揭秘并现场展示了该校研制的各种高科技系列地面智能机器人。

无人驾驶车

能避让,会变速的神奇无人驾驶汽车

这是一条普通的乡村道路上,因为刚下过雨,路面布满积水,路边还有各种杂物。一辆普通的白色吉普车出发了,不过,这辆车的驾驶座位上空无一人。这辆吉普车准确识别出不规整的路面,匀速行驶,灵活避让过一条突然出现在路上的自行车。前面有辆行驶很慢的拖拉机,这辆车拐弯、加速,慢慢超越了这个障碍物。突然,一段百米长的人为设置的S弯出现在这个大家伙面前。减速,左拐,右拐,它像一个老练的驾驶员一样,用不了几分钟,它就成功过了这段数S弯,没有碰到任何一个障碍物。

“这就是南理工研制的‘乡村道路环境下无人驾驶车辆关键技术与集成验证平台研究’。这个项目是由国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目。”唐教授介绍,相比城市道路比较规范,乡村道路驾驶平台受阳光、天气、路面等各种因素的影响比较大,这个无人驾驶平台其实就等同于一个大的地面智能机器人。唐教授说,这个平台前几天在接受国家自然科学基金委现场检查时,国家自然科学基金委的专家在宝华山乡村道路实地环境下乘上南理工为主研制的智能车,亲身体验了在无人驾驶条件下智能车对复杂道路的环境理解能力。通过现场测试,专家组对该项目取得的阶段性成果给予了充分肯定和高度评价。

那么这个智能机器人都是怎么工作的?“不管机器人的大小,所有的智能机器人主要由机械本体、控制系统、传感器和智能信息处理、智能决策系统等部分组成。”唐教授说,“机械本体如同人的身躯,控制系统如同人的肌肉,传感器则如同人的眼、耳等感官一样,可以感觉环境信息,通过机器人的“大脑”——智能信息处理和决策系统,进行信息的融合,作出智能决策,指挥机器人行动。”

安装在各种不同智能机器人的身上,一般都会有个蘑菇状的“小伞”是GPS定位系统,机器人在野外工作时,工作人员可以随时发现它的具体方位。机器人身上还会带有激光扫描雷达,可以检测不同的障碍。此外,机器人“长”有类似人的双眼,不仅能看到各种不同的图像,根据需要对不同的环境进行评估,机器人的四周还装有各种不同的小眼睛和方向、位置传感器,用以保证机器人能精确记忆,准备判断,从而正确行走、避让障碍,最终顺利完成自己的任务。

据介绍,除了一些特殊的应用,这个乡村道路无人驾驶平台估计5年左右的时间就能应用到城市汽车的辅助驾驶上。

小型地面机器人

有眼睛,会思考的“反恐小卫士”

这是一个长、宽、高都在一米以内的小东西,外形有点像坦克,头顶有个蓝色的小盒子,还撑着把蘑菇状的“小伞”,依靠履带行走。演示开始了,机器人挥了挥小手状的辅臂开始向前行驶,遇到人后,稍稍停顿了一下,很“礼貌”地让开路。唐教授解释,这是机器人的智能系统在起作用。机器人游历,遇到行人,能像人一样选取通途,避开障碍。前面的两只辅臂延伸开来后,能顺利上下楼梯,机器人楼梯上自如地上上下下,说话间,转了一圈又回来了。

这个小家伙别看个头不大,它还是个“反恐小卫士”,唐教授介绍,这个小家伙其实就是一个从事危险工作的平台,能针对不同环境下所需要的不同功能,可以在机器人上安装不同的作业系统,代替人执行具有危险性的工作。比如,派遣机器人进入化学污染区、核污染等危险地区检测污染程度,就可以在机器人上加上相关测量污染特性的检测仪器;派遣机器人进入灾害事故现场,可以探测伤亡人员情况,搜索通行道路,甚至可以由机器人引路,带领被困人员撤离。这样,一些原来只能由人来完成的危险工作就可以派机器人去完成,避免了恶劣环境对人体的伤害。

机器人在危险场所是怎么工作的呢?唐教授介绍,当机器人进入危险环境后,传感器可以检测到现场环境状况,并通过无线通信系统将现场情况传送给机器人的主人。机器人能够自主作出行动决策,选取可通行的道路;也可随时听从主人的指挥和召唤。如果地面状况过于复杂,还不怕摔打,可以翻跟头打滚,跋山涉水都不在话下。

唐振民教授在介绍爬壁机器人

飞檐走壁的爬壁机器人

这是一个长宽都不到50厘米的“丑”家伙,体重也不到5公斤,可不要看它其貌不扬,它可是能飞檐走壁的爬壁机器人。在定位好的墙上准确吸附,启动身上自带的各种设备,就可以开始各种不同的工作啦。小到对建筑墙壁面检测,也可以在墙壁面上进行施工。这些都还只是简单的劳动。还有一些复杂的“脑力”劳动。高层建筑失火,楼梯无法通行,消防员迅速启动爬壁机器人,对高层建筑的危险火情进行探测,并迅速将火情数据传回,为消防员准备判断火情,进行快速灭火或者救援提供最精确的帮助。

发挥这些作用的就是爬壁机器人,这个小小的丑家伙,功能却一点都不少,它要求具有吸附装置、移动机构、密封及数据采集、通讯、控制子四个子系统。其中吸附机构是爬壁机


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