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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张倩 代伟 朱美强 张坤 王军
针对机器人抓取问题进行了综合性教学实验设计，提出了基于物体点云信息的机器人跟踪抓取方法。通过阈值处理保留运动模糊光条中亮度较高的部分，改善了运动模糊情况下光条区域提取困难的问题；利用特征直方图对不同物体的点云进行特征描述，实现了由未知的点云信息查询得到实际的抓取位置的目标；采用基于位置控制的优化算法实时更新跟踪路径，完成抓取操作。通过该完整的实验设计能够帮助学生理解激光三角法、点云信息、位置逼近等基本理论和方法，培养学生理论联系实际的能力和对科学研究的兴趣。
关键词：
三维点云 激光条纹 抓取 教学实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张倩 朱美强 王惠 代伟 李海港
该文针对透明物体的抓取问题，进行了机器人抓取综合性实验设计。提出了基于几何约束的透明物体深度补全算法，研究了基于Deep Learning的深度补全，利用语义分割图对输入数据进行预处理，联合表面法线和遮挡边缘作为几何约束来预测缺失的深度值；选取基于RGBD(red green blue depth map)信息融合的抓取检测网络GR＿ConvNet对透明物体进行抓取检测。实验数据表明，Trans Lab算法体现出较好的抗干扰能力，能够很好地突显所有物体的形状和轮廓，利用补全后的深度图进行训练的模型精度更高。通过该实验设计能够帮助学生理解深度补全、语义分割等基本理论和方法，培养学生将理论联系实际的能力和对科学研究的兴趣。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
罗晶 陈金海 彭志轩 李杰 伍万能 周广兵
针对工业机器人成本高、开源性差和维护困难等问题，设计了一种基于机器视觉的机器人抓取实验系统。该系统利用机器视觉、深度学习和路径规划等技术对目标工件进行识别、定位，并完成抓取任务。机器人系统在结构设计上采用串联结构，利用无刷直流电机作为机器人关节的驱动机构。为了解决工件识别与定位问题，利用Pytorch框架下的深度学习模型，对工件图像进行处理，并利用YOLOV3算法对工件进行识别；基于机器人操作系统（ROS）实现机器人6自由度的运动学求解与运动规划；完成了系统总体与软硬件设计，并验证了机器人抓取试验系统的有效性。该系统具有成本低、灵活性好和高可靠性等优点，软硬件完全开源，便于日常实验和教学，提升了学生的动手能力和创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
周崇秋 高春甫 李林峰 王冬云
通过MV-DP090-02B激光轮廓传感器获取轨道车辆轮对踏面轮廓影像信息，再将物体表面轮廓位置转化为三维点云数据，并对数据进行降噪和特征提取，然后对踏面轮廓进行三维重建。文章结合轮对踏面动态测量实验，对轮对低速转动过程中的踏面轮廓进行了扫描。数据处理结果表明，基于MV-DP090-02B激光轮廓传感器获取的三维扫描点云数据及相关数据处理，可以动态测量轮对转动过程中的踏面轮廓；MV-DP090-02B激光轮廓传感器能够满足实验室的测量需求，操作简便，是“轨道交通车辆机械检修”课程实验中轮对踏面轮廓获取的一种新方法。
[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] 华中农业大学学报
[作者]
王懿偲 夏英凯 朱明 曾鑫 齐湘洪
为方便监测水质与水下鱼群活动，本研究设计了一款面向全水域实时监测的水产养殖机器鱼，并搭建了机器鱼控制系统，开展了机器鱼三维路径跟踪控制研究。在Serret-Frenet坐标系下建立了机器鱼三维空间路径跟踪误差模型，并基于LOS制导律和李雅普诺夫理论设计了一种模糊滑模控制器，最后利用Matlab仿真对本研究提出的控制算法的有效性进行验证。仿真结果表明：所设计的控制器能使机器鱼在模型参数不确定性、外部干扰未知的情况下实现三维路径跟踪控制，其控制精度和鲁棒性明显优于常规PID与滑模控制器。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张飞 尚伟伟 何浩源 丛爽 王大欣
该文以基于深度学习的机器人抓取研究成果为基础,利用虚拟仿真技术,开发了机器人抓取实验教学系统。该系统形成了关键基础知识的模块化学习、数据集的创建与扩增、卷积神经网络的设计与训练、工业与生活服务场景的搭建,以及机器人抓取仿真实验验证等层次递进的实验过程,融合了理论知识考核、实验实践测评以及实验报告分析等在线评价方法,降低了实验教学成本,提高了教学质量和学习效率。
关键词：
深度学习 机器人抓取 虚拟仿真 实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
钟志 郑云天 张扬 孙岩 王霖郁
以水下目标三维重建为研究背景，提出了一种基于单目视觉的水下目标三维重建实验设计方案。首先在无需提前对相机标定的情况下，通过单目相机围绕水下目标物体进行多角度旋转拍摄，产生初始图像输入集；然后针对水下图像色彩失真和对比度低等情况导致的图像特征点提取数量减少和误匹配率较高等问题，利用所提出的融合色彩信息的特征匹配SIFT-HC方法，使用双峰分布函数最小化像素之间的灰度差异和像素之间的色彩对比度，获得待匹配的灰度图像，在此基础上采用海灵格距离作为相似性度量方式进行特征匹配，以有效保持原始图像色彩对比度，提升相邻图像有效特征点的数量，同时剔除误匹配点对，提高特征点匹配率；最后对三维点云进行重构，有效地对目标物体表面细节进行还原。实验结果表明：该实验设备简单，无需提前对相机进行标定，针对水下图像色彩失真等情况能够有效恢复目标物体的三维结构及表面细节特征。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈世海 王军 代伟 牛小玲 毛会琼 李明
针对现有教学体系中大一学生缺少专业实践环节这一问题,充分考虑到大一学生专业基础薄弱的现状,选用基于Arduino UNO开源硬件平台的车形机器人套件为实验对象,以学生毕业要求为抓手,设计了面向大一学生的专业综合性实验。教学实践表明,该实验能有效增强学生专业认同感和学习兴趣,对培养学生解决复杂工程问题的能力具有积极意义。
关键词：
机器人 综合性实验 实验设计
[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] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
陈璐 关立文 刘春 陈志雄 薛俊
在制孔工艺中,垂直度很大程度上影响着飞机装配精度、飞机使用寿命和安全性。开展基于先进视觉检测技术的姿态修正研究具有十分重要的意义。该文基于机器人制孔工艺流程,提出了基准孔位置和法向量检测的改进方法,设计了机器人视觉检测系统的工作原理和主要模块,搭建了仿真平台和原理样机;建立了法向量检测模块的三维测量模型,生成了工件表面的点云数据,通过基于无迹Kalman滤波的在线手眼标定方法,将相机坐标系中的点云转换成制孔刀具坐标系中的点云。通过提取待制孔点法向量,提出了机器人制孔姿态修正方法。三维测量结果表明:法向量检测方法精度能够满足航空工业对制孔垂直度的要求。
关键词：
机器人制孔 编码结构光 孔位精度 垂直度
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
董靖川 张成君 王一成 王静涛 刘丽 卞鹏锡
开发了面向机器人抓取任务的视觉定位实验平台。该实验平台基于5自由度关节式机器人实现物料抓取,采用运动控制器及伺服电机进行控制。基于机器视觉的抓取目标定位系统采用Matlab软件开发,包含图像预处理、图像分割、目标识别、坐标计算、运动路径规划等。视觉定位系统能够识别多个被抓取对象的位置、姿态,并生成抓取运动指令,通过网络与机器人运动控制器通信实现自动抓取。该实验融合了机器视觉、机器人控制、机电一体化等多方面课程知识,具有良好的开放性和广泛应用性,有利于培养学生的工程实践能力和创新能力。
关键词：
机器人 视觉定位 图像处理 智能抓取
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
宋亚男 陈海辉 徐荣华 宋子寅
基于嵌入式系统完成了机器人声源定位系统的设计,设计了麦克风阵列和采集电路,并基于互相关函数估计时延法的机器人声源定位算法,实现了机器人声源定位;设计并实现了机器人声源定位演示实验和机器人声源定位半开放实验,实验效果达到预期实验设计的目标。
关键词：
声源定位系统 机器人 实验设计
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
文泉 陈文宇 陈娟
文章结合目前计算机视觉领域中目标跟踪的研究热点,实现了包含时空正则化相关滤波器、基于多线索相关滤波的跟踪器、相关滤波网络、递归卷积神经网络等先进算法的"空中飞行目标跟踪系统"的实验设计,包括目标跟踪的实验流程设计、实验准备设计和实验分析设计。通过该实验,激发了学生对计算机领域科研实践的兴趣,促进了学生对该领域科研热点的关注、理解和实践。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
郭晓菲 蔡丽萍 张涛 李永 李世宝
为了提高海上舰船跟踪准确率，设计了一种基于SAR图像的海上舰船跟踪实验方案。首先利用三组连续的卫星SAR图像构建数据集，然后根据海上舰船尺寸小、全卷积孪生网络（SiamFC）算法网络层数少的特点，提出将SiamFC算法应用于海上舰船跟踪过程。通过调整模型相关参数，并构建数据集，对模型进行了训练及测试。测试结果表明，该模型具有可行性。为了达到更好的跟踪效果，引入伽马算子对SAR图像进行增强，减少了SAR图像的相干斑点噪声。最后，对改进后的模型进行测试的结果表明，该方案的舰船跟踪准确率大大提高。
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