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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘凉 宋会 杨秀萍 赵新华 武刚 张涛
机器人的构型优化设计与运动控制是提高制造业生产效率和水平的核心技术。文章设计了一种开放性同型异构机器人运动控制实验教学平台，提供了不同类型的静平台基座、关节构件、偏置构件和末端执行器，以及可回读位置的舵机、外部传感器和基于STM32构建的运动控制器。根据自由度数要求，学生可利用该平台自主设计并实现类型相同、结构互异的机器人本体模型，采用三维软件和MATLAB对运动学模型、工作空间进行仿真并验证其可行性，设计机器人运动轨迹插补算法，并实现规定场景运动控制。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李颀 强华
针对工业机器人系统复杂、学习难度大等问题,设计了基于机器视觉的五子棋人机对弈实验教学平台。通过机器视觉实验,学生可以学习相机标定、棋子快速识别与定位的图像算法。通过对弈搜索算法实验,学生可以学习树状智能搜索算法的原理。最后进行机器人程序控制实验,了解机器人轨迹规划的基本原理,通过修改机器人程序可得到不同的机器人运动轨迹。利用开发的人机交互界面,可进行对弈实验测试。该实验达到了预期实验目的。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孙明晓 王潇 胡军 栾添添 刘鹏飞
为了满足新工科专业建设对机器人工程人才培养中实验教学的实际需求，该文设计了一种自主移动抓取机器人的多功能实验教学平台。平台由装配激光雷达的机器人运动底盘、末端装配深度相机及柔性夹爪的六轴伺服机械臂组成，集成了基于粒子滤波的Gmapping算法场景建图、A*算法+TEB（time elastic band）算法的路径规划和自主导航、基于Aruco＿detect的视觉识别与抓取功能。在虚拟仿真环境中，完成了基于机器人操作系统（ROS）的仿真场景搭建、数据仿真等工作，进一步优化和提升了实验平台的性能。该平台运行稳定，支持二次开发，可以满足学生探索不同方法的需要，培养学生对不同学科知识的综合应用，使学生掌握ROS、同时定位与建图技术、自主导航技术、物体识别与抓取等前沿技术应用。仿真与实物相结合的方式，便于学生深入理解机器人的实际运行机制，掌握机器人系统的开发方式，提升学生学习效果和应用能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
樊兆峰 鲍蓉 邵晓根
设计了一种以飞行机器人为实验对象的综合性实验教学平台。通过传感器6轴运动处理组件MPU6050接口实现位姿的测量实验;采用嵌入式ARM处理器STM32F103RE为控制器,经电子调速器控制机器人的4个直流电机,实现PID控制算法实验;摄像头OV2640采集视频图像,通过WiFi无线传输模块传送给上位机并显示出来,实现无线网络图像传输实验。实验结果表明,平台运行稳定可靠,适合作为测控类专业学生的综合性实验。
关键词：
飞行机器人 综合性实验 测控 实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
黄弢 施妙辉 汪迪 王峻峰
为了实现工业机器人实验教学的多元化发展与创新,文章设计了一种基于TwinCAT控制系统与Qt图形界面的仿真-实物实验平台。采用开源的Bullet物理引擎实现了机器人的三维显示,利用自动化设备规范(automation device specification,ADS)技术实现了TwinCAT平台与Qt之间的数据通信。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李寿杰 宋华军 兴雷 李郑 刘东凯
设计了一种基于机器视觉和步进电机快速控制系统的气冰球机器人实验教学系统。该系统利用高速摄像头对气冰球的运动图像进行采集和透视变换,对变换后的图像使用HSV颜色阈值分割,利用去噪点、Hough变换轮廓检测等算法得到气冰球的中心坐标。为了控制机械臂对气冰球的撞击,并减少系统响应时间、提高反应速度,使用轨迹预测和碰撞分析算法对气冰球的运动轨迹进行了建模。还针对步进电机丢步问题,提出了位置矫正算法。最后,对气冰球机器人的反应速度和轨迹预测精度进行了分析。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
金晶 姜宇 李丹丹 沈毅
冰壶运动被称作"冰上的国际象棋"。文章结合冰壶运动和机器人技术自制冰壶机器人实验教学设备,分别搭建了数字冰壶、桌上冰壶、陆地冰壶等人工智能实验教学平台,支撑机器学习、深度学习、强化学习等与人工智能相关的实验教学工作,加快了DIGITS、ISAAC等国际最新高质量成果向实验教学课程的转化,完善和优化了人工智能实验教学体系、结构和内容。
关键词：
冰壶机器人 深度学习 强化学习 实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
颜兵兵 牛昊维 刘启生 郭士清
文章以果实采摘为研究背景,基于ROS机器人仿真平台提出了一个橘类果实采摘机器人系统设计实验教学方案。使用SolidWorks软件建立6自由度机械臂三维实体模型,借助插件生成URDF文件,并在ROS环境中通过MoveIt!配置了机械臂运动学参数,使用Rviz实现了机械臂运动仿真可视化。基于果实颜色特征和霍夫变换原理,提取果实轮廓以获取果实圆心坐标,采用Realsense D415深度相机获取果实深度信息,从而获得相机坐标系下果实的位置。采用串口通信方式及舵机数据传输协议,构建了机械臂运动控制的信息交互通道;基于ROS节点与话题机制,构建了机械臂运动规划架构;基于采样算法进行IK求解,实现了果实采摘机器人运动规划仿真与控制的同步。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵地 杜玉红 丁振宇 谢广明
设计了一个自追踪摄像头云台控制机器人实验。文章从人体的检测定位及云台控制方面阐述了系统的设计思路，利用机器视觉技术得到了人体目标在视角中的坐标，又对舵机进行了目标控制。追踪目标的过程最终以Mobile Net-SSD网络模型为基础，通过深度可分离的整合设计，改善了现有整合网络的复杂参数问题，从而优化了网络结构。后期将引导学生从改进本实验模型结构和图像预处理等方面提高最终算法的检测速度、检测准确率、识别准确率等。该实验设计涉及学科较为综合，功能扩展性好，实用性强，是机器人教学、机器学习实践与嵌入式系统相融合的创新实验项目。
关键词：
实验教学改革 机器视觉 目标识别与追踪
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王军 唐义文 李恩鹏
轮履复合机器人实验平台是在分析现有移动平台形式的基础上,针对工业现场和教学实践的双重需要,设计的一种可二次开发的通用机器人实验平台。该设计采用模糊逻辑控制器控制电机驱动单元实现机器人的自主移动,采用轮履复合式的机械结构极大地提高了机器人的灵活性和机动性,拓展了机器人的活动空间。软硬件均采用模块化设计,使机器人实验平台的通用性和开发便捷性进一步增强,可广泛应用于教学、救援、巡检、军事以及勘探等领域。
关键词：
实验平台 机器人 轮履复合 模糊逻辑
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李晋芳 苏键聪 肖立宝 何汉武 李振贤
工业机器人教学实训平台运行机理较为复杂抽象，学生无法在有限的实训时间内完全理解平台整体运行机理，难以安全高效地完成实训任务。针对上述问题，提出以多层次架构设计实训平台AR可视化应用，在Unity3D中实现原型系统开发。通过KEPServerEX获取多源设备数据，以标志物注册配合空间锚点技术实现平台模型的跟踪注册。在Holo Lens2设备上将平台结构信息、运行状态以及操作指引等内容实现AR可视化，学生可通过手势、视点等多元手段获悉平台状态与实训指引。实践表明，工业机器人教学实训平台AR可视化应用能帮助学生把控平台运行状态，安全高效地完成实训任务。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
吴双双 杨根健 刘梦晨 王一群 陈雯柏
以农业采摘为背景，针对当前番茄属果实采摘机器人采摘效率低、难以分级分期采收问题，设计开发了一个面向番茄属果实采摘机器人视觉算法及实验的多学科综合与创新实践教学方案。基于改进YOLOv5算法和MobileNetV3算法设计了级联的多任务视觉检测方案，实现了番茄属果实的自动识别、成熟度检测和果实位置信息判定，为番茄属果实的智能化采摘提供视觉支持，并通过机器人平台的番茄属果实采摘实验验证了所提视觉方案的有效性。该实验教学有助于深化学生对理论知识的理解和应用能力，提升学生的独立思考与创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈胜利 包晓霖
为满足自动化课程由入门到精讲的渐进式实验教学需要,开发出占用空间小、功能全面、性能稳定的工业自动化多功能控制系统实验教学平台。该实验教学平台分为PLC与模拟量扩展模块区、现场总线信号采集器区等12个区,涉及PLC、PLC RS485通信扩展板、步进电机等32种元器件。作为实例,给出电压输入模拟量控制伺服调速实验的电气原理图和控制程序。
关键词：
工业自动化 多功能控制 实验教学平台
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
唐鹏 张艳来
建立了基于MATLAB的航空飞行器气动设计与分析、飞行动力学建模与操稳特性分析的综合实验教学平台。平台融合了基于开源工具包Tornado的气动设计模块、Simulink动力学分析与建模模块、控制器设计模块,以及外接操纵杆和视景系统的人在环仿真模块,实现了航空飞行器气动初步设计和操稳分析的核心环节,实现了将空气动力学、飞行力学、控制理论等相关知识与实践的结合,有助于学生加深对理论知识的理解,提高对理论知识的综合运用能力。
关键词：
气动 建模 控制 人在环仿真 实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张波涛 王坚 吴秋轩
针对"机器人技术"实验教学中所存在的问题,从实验内容组织、机器人实验平台构建、教学方法等方面提出了"机器人技术"课程的实验教学改革的思路。利用模块化的实验降低实验入门的难度,采用了学生自制实验平台与高级通用实验平台相结合的方法,建立了一种分层训练实验模式。以项目教学法为主,将机器人技术实验课程变成实验技能训练、项目训练、理论与实践相结合的交互平台,从而达到了提高学生理论应用能力与综合实验技能的目标。
关键词：
移动机器人 项目教学法 分层训练实验平台
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