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- [发明专利]移动机器人混合视觉轨迹跟踪策略-CN201711438733.3有效
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闫凡雷;李宝全;师五喜;王栋伟;尹浩霖
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天津工业大学
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2017-12-22
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2022-06-14
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G05B13/04
- 本发明公开一种移动机器人混合视觉轨迹跟踪策略。针对配备有车载视觉系统的轮式移动机器人提出了视觉轨迹跟踪控制方法，其中利用2.5维视觉伺服框架使视觉特征易于维持在摄像机视野范围内，进而改善视觉轨迹跟踪的效果。首先，根据当前图像、参考图像和期望图像序列，由图像特征和机器人朝向设计出混合形式的系统误差。之后引入了新的系统误差，做相应变换后导出了开环系统误差方程。基于此，设计了一种自适应控制器以实现视觉伺服轨迹跟踪任务，其中通过参数更新机制补偿特征点深度。根据Lyapunov方法和Barbalat引理，证明出所提方法能够使系统误差在深度未知情况下渐近收敛到零。对比仿真结果表明了所提方法的性能。
- 移动机器人混合视觉轨迹跟踪策略
- [发明专利]同时优化时间偏差的视觉惯性里程计系统-CN202111297656.0在审
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李宝全;高喜天;何晓菁;师五喜
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天津工业大学
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2021-11-04
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2022-03-22
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G01C21/16
- 一种同时优化时间偏差的视觉惯性里程计系统。对于机器人系统中的视觉惯性里程计，可以通过考虑传感器的不确定性来提高定位性能。本发明针对单目视觉惯性定位提出了一种初始化策略，该策略优化了相机和惯性测量单元之间的时间偏移。在本系统中，前端流程主要涉及持续细化，后端流程主要包括优化特定状态。优化时间偏差分为三个阶段，首先，在假设惯性测量单元的时间戳有效的前提下，分析了相机和惯性测量单元的时间戳之间时间偏移的影响，其中时间偏移来自重投影误差，要根据得到的时间偏差将相机的时间戳与惯性测量单元对齐。然后，通过考虑相机采样，计算投影三维点的平移和旋转运动，并针对相应的相机关键帧分析重投影图像特征的变化。最后，通过优化重投影误差估计时间偏移和特定状态，使视觉惯性定位消除不确定时间偏移的影响，进行比较实验以验证所提出方法的性能。
- 同时优化时间偏差视觉惯性里程计系统
- [发明专利]无期望图像的移动机器人视觉镇定控制-CN201710885886.6有效
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李宝全;师五喜;宋志伟;郭利进;陈奕梅
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天津工业大学
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2017-09-21
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2021-06-08
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G05D1/02
- 一种移动机器人的无期望图像视觉伺服方法。本文提出了移动机器人的无期望图像视觉伺服方法，能够在期望图像无法事先获得的情况下，将移动机器人由当前位姿镇定至任意指定位姿处。首先，为了处理期望图像确实的情况，根据目标特征定义了参考坐标系，并引入了比例意义下的临时期望坐标系。镇定过程分为两个阶段，首先求取当前坐标系与临时期望坐标系之间的极坐标关系，即可得到以极坐标表示下的系统误差。之后根据移动机器人的运动学方程，设计基于极坐标的镇定控制律。并根据并发学习策略，设计能辨识未知特征点高度信息的自适应更新律。进而移动机器人的镇定过程中，同时将特征点高度辨识出，并可以得到机器人的全状态信息。此后在第二阶段中，利用移动机器人的全状态信息，根据极坐标控制方法，将其由临时期望坐标系镇定至任意指定的期望坐标系处。
- 期望图像移动机器人视觉镇定控制
- [发明专利]期望位姿变动的移动机器人视觉镇定控制-CN201910546416.6在审
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李宝全;冀东;高喜天;师五喜
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天津工业大学
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2019-06-24
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2020-12-25
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B25J19/00
- 一种动态场景中移动机器人的目标位姿随视觉特征变动而合理变化的设计。本文提出了一种新的视觉伺服策略，在视觉特征变动下驱动轮式移动机器人到达合理姿态。在现有方法中，通常认为期望的位姿是恒定的。然而，在许多情况下，需要根据特征点的变化来改变移动机器人的期望位姿。为满足这一需求，设计了以下策略。首先根据已知模型的平面特征点信息，计算出期望位姿与特征点坐标系之间的旋转和平移关系，以及当前位姿和特征点坐标系之间的变换关系。之后根据当前位姿和变化后期望位姿之间的旋转和平移关系，合理设计出目标位姿。之后利用基于极坐标的镇定控制律，使移动机器人由当前位姿运动到目标位姿处。仿真和实验结果验证了该策略的有效性。
- 期望变动移动机器人视觉镇定控制
- [发明专利]具有深度恢复能力的无人机单目SLAM可扩展框架-CN202010471313.0在审
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李宝全;安晨亮;高喜天;师五喜
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天津工业大学
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2020-05-29
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2020-08-25
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G01C21/20
- 仅使用单目传感器，就为DJI自主无人机设计了具有深度恢复功能的可扩展的同时定位与建图(SLAM)框架，该无人机利用机器人操作系统(ROS)集成在机载计算机中。具体地，基于知识库ORB‑SLAM2，获得了车载单目视觉的具有比例的姿态信息，并且利用AprilTag2进行融合操作以恢复场景深度信息。另外，基于单目传感器，姿态转换模块和姿态释放模块被设计为允许无人机直接使用的相应的姿态信息。利用所提供的姿态信息，用于无人机的外环几何跟踪控制器被设计出来，通过计算期望的推力和姿态来完成从轨迹规划模块生成的飞行任务。由于在ROS中明确定义了通信接口，因此可以轻松实现所提出的框架，从而使无人飞行器仅凭单目视觉即可稳定，准确地自主执行轨迹跟踪和着陆任务。进行实际实验以验证所提出框架的有效性。
- 具有深度恢复能力无人机slam扩展框架
- [发明专利]四旋翼飞行器有界输出控制-CN201910029808.5在审
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李康利;师五喜;陈奕梅;李宝全
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天津工业大学
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2019-01-11
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2020-07-21
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G05D1/08
- 一种四旋翼飞行器有界输出控制方法。本发明针对四旋翼飞行器实际起飞时输出值超调过大问题，设计了一种基于障碍Lyapunov函数(barrier Lyapunov function，BLF)的有界输出控制方法，该方法不仅能使四旋翼飞行器的实际输出值跟踪上期望输出值，还能够使实际输出值始终保持在预先设定的安全范围内。该方法采用BLF与滑模控制相结合设计控制器，利用BLF将传统滑模面约束在一定的范围内，从而保证四旋翼飞行器输出值保持在一定的范围内，最后证明了该控制系统是稳定的，同时能保证实际输出值有界。
- 四旋翼飞行器输出控制
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