传染病隔离屋、病房、手术室等高危交叉感染区,以及教室、会议室、报告厅、车站候车厅等人员密集流动场所需要定期消毒,这部分工作目前主要由人工完成。为了降低人工成本、减少对消毒操作人员的危害,提出并设计了一款新型的绿色消毒智能机器人。该机器人绿色消毒的原理是基于酸性氧化电位水淋雾沉降实现空气消毒,机器人的行走机构可以在复杂室内环境下自主导航。进一步研究了基于Rao-Blackwellized粒子滤波器的自主导航算法,并在教室、病房、手术等多种环境下进行了巡航模拟,结果表明控制系统运行良好,可以实现复杂室内空间消毒的绿色化和自动化。

针对无人潜航器（unmanned underwater vehicle,UUV）在多普勒计程仪（Doppler velocity log,DVL）的量测噪声以及安装角偏离误差影响下,自主航行时不能满足长时间导航定位的问题,一方面基于Mallat算法的小波分解和单层重构方法对DVL量测速度进行滤波;另一方面,利用UUV湖试数据对传感器的安装偏离误差进行了校正。针对UUV在高纬度、长时间航行特点,采用地球参考椭球体作为地球几何形状的数学描述。最后对提出的导航算法进行了算法验证及自主导航控制试验,结果表明UUV的自主导航定位精度均小于0.5%,满足设计要求,并优于改进前的航位推算算法。

针对深空探测任务中，与小行星交会段的自主导航问题，首先建立探测器在交会段的轨道动力学模型，并提出了2种导航观测方案：1）利用目标天体图像作为观测量；2）利用目标天体视线方向和目标天体夹角作为观测量。然后结合动力学模型和观测模型推导了2种导航方法的滤波算法公式。最后通过蒙特卡罗数值仿真分析方法，估算了2种导航方法的误差值，结果表明误差值在可接受精度范围内，验证了2种自主导航方法是可行的。

为研究长航时无人机发展趋势及面临的技术难题,对长航时无人机的发展现状及关键技术进行了分析与总结.长航时无人机留空时间长,作业覆盖区域广,在高空巡航作业时受天气和大气上下对流的影响小,具备广阔的应用前景.首先以常规动力和新能源动力分类,总结了当前国内外长航时无人机的主要型号,回顾了长航时无人机的发展历程.然后,根据长航时无人机高升力、高升阻比和缓失速气动需求,复合材料大展弦比机翼大柔性特征以及长航时无人机任务环境复杂等特点,总结了长航时无人机发展过程中亟需解决的关键技术难题,包括高效气动综合设计技术、大展弦比机翼气动弹性分析和主动控制技术、复合材料气动弹性剪裁技术、柔性飞行动力学建模和控制技术以及无人机自主导航技术等.最后,结合国外长航时无人机的发展特点,提出了我国长航时无人机的发...

在机器人两轮差速运动模型分析的基础上,根据运动模型的航迹演算公式可实时计算机器人轨迹姿态。基于机器人操作系统架构平台设计了机器人本体、机器人底座、驱动液压马达、导向轮、激光雷达等7个关节和连接的结构模型。各机器人关节坐标系变换关系经过Tf实时发布,用于计算机器人位置坐标信息。针对液压机器人没有配备编码器和视觉系统的不足,系统采用2D平面激光里程计模型(RF2O),通过建立连续激光扫描点对距离的流约束方程获得机器人平面运动估计,进而得出激光雷达的速度和机器人实际运行轨迹。设计了自主导航软件系统,实现了导航地图构建、定点任务导航和多机器人管理等功能,并对机器人定位导航精度进行了测试,分析对比多次指定位置和导航位置的数据差异,结果表明机器人导航定位精度达到设计要求。

为实现未知环境下,移动机器人自主定位和导航,构建精准的环境地图,提出移动机器人导航系统设计方法。采用蒙特卡洛算法对机器人进行定位,通过栅格地图扫描匹配方法进行地图构建,利用Dijkstra算法对当前地图进行路径规划。将上位机和下位机串口通信,把上位机路径规划的Twist消息发送给下位机,采用底层控制器来控制电机,实现移动机器人自主运动。实验结果表明:在实际环境中,移动机器人能够从起始点出发,自主绕过障碍物到达目的地,验证了该移动机器人自主导航系统设计方法的有效性。

定位技术是机器人技术中导航控制和路径规划的关键问题,传统定位方式采用全球定位系统(GPS),难以完成精准的定位导航功能,不依赖于GPS的定位导航方法是目前机器人领域的研究热点。提出一种基于激光雷达采集的点云信息帧间匹配方法,根据改进式激光点云数据的位姿估计算法,结合非线性优化进行了校正和优化,完成移动机器人对未知环境的精确定位。通过ROS机器人操作系统搭建实验平台,对改进算法进行验证,证明改进后帧间匹配算法的建图和定位效果对应的鲁棒性与定位精度效果更佳,可满足工程要求。

基于新冠疫情之下消毒防疫的需求,设计一款具有减振缓冲移动底盘的消毒防疫机器人。集成紫外线和喷雾消毒功能的消毒模块可自动升降,以满足不同高度区域的消毒需求。移动底盘可完成地图构建和自主导航,消毒模块可以满足消毒彻底、不留死角和较高位置消毒的需求。分析并建立移动消毒防疫机器人速度运动模型;搭建仿真环境,得到仿真环境地图,并在该环境下进行自主导航实现。结果表明:所设计的导航系统安全、可靠,可以实现室内空间消毒的绿色