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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王永华 钟欣见 李明
针对在训练移动机械臂时,近端策略优化算法的学习困难和易陷入局部最优问题,引入了6种可行的改进方法,包括优势值标准化、状态标准化、奖励缩放、策略熵、梯度裁剪和标准差限制,并且使用这些方法在数据采集和训练的各个阶段对近端策略优化算法的步骤进行了调整,完成了对算法稳定性和学习效率的优化,并针对每个改进点设计了相关的实验。实验结果表明,在训练移动机械臂夹取物体的任务上,6个改进方法对近端策略优化算法均有不同程度的提升。改进后的PPO算法使移动机械臂的奖励曲线获得很大改善,能够迅速收敛到理想的结果。
关键词:
近端策略优化 移动机械臂 深度强化学习
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
殷孝雎 周莉 孙志强 郑闯 李波
为了使机械臂适应智能制造业高灵活度的要求和不断变化的场景需求,该文设计了一套人机结合的实验装置。该装置使用双摄像头采集图像,嵌入式核心模块处理人体手臂动作图像,提取标识点,确认坐标值并将其输入运动数学模型。基于模糊控制理论驱动4个小型直流伺服电机,实现4自由度的机械臂随动功能。该装置可作为机器人工程和智能制造工程等专业的实验教学设施,有助于帮助学生深入理解控制理论,并提高学生的动手能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王倩男 何文辉 赵颖
针对“机械原理”课程的在线实验教学,文章以ROS平台为依托,设计了机械臂在线实验系统。该系统由Windows软件客户端、ROS主机和六自由度机械臂、实验台及实验装置构成。其中,客户端软件基于ROSBridge协议,用Python语言编写,实现了人机交互及发送障碍物信息和目标位置信息,ROS主机接受到信息后控制机械臂运动并避障,通过远程控制机械臂,结合视频监控和实验数据读取来完成实验。文章在实验室环境采用安诺机器人进行了综合测试,结果证明该系统的设计完全可行。
关键词:
ROS 机械臂 实验教学 在线实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵海滨 刘冲 陆志国 颜世玉 于清文
根据动力学方程,利用Matlab/Simulink建立了欠驱动两杆机械臂Pendubot的仿真模型和控制器。控制器包括摆起控制器、平衡控制器和切换控制器。摆起控制器采用部分反馈线性化方法,平衡控制器采用线性二次型调节器(LQR)。首先进行Pendubot系统的摆起控制,然后当接近竖直向上的位置时,将控制器转换为平衡控制器。该仿真实验有利于培养学生的实际动手能力、独立思考能力和创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
左国玉 李宓 郑榜贵
轨迹规划是机械臂运动控制的关键环节,通过向控制器提供时间最短且稳定的参考轨迹,能够减少机械臂的运动时间以及关节振动。针对多自由度机械臂的时间、冲击最优轨迹规划问题,提出了一种基于改进多目标粒子群算法(improved adaptive multi-objective particle swarm optimization, IAMOPSO)的机械臂轨迹规划方法。首先,利用5次B样条曲线对给定的关节路径点进行插值,获得位置、速度以及加速度等物理量连续的运动轨迹;然后,建立以机械臂的运动时间和关节冲击为优化目标的数学模型,将机械臂的关节运动学约束作为优化问题的约束条件;最后,为提高非支配解集的多样性同时避免局部极值的可能性,采用变异算子、自适应权重以及动态学习因子的混合策略改进多目标粒子群算法,再优化求解目标函数,并利用归一化函数选取平均最优解。实验结果表明,使用5次B样条曲线插值能够满足机械臂关节轨迹平滑以及连续性要求,基于IAMOPSO算法的最优轨迹规划方法能获得收敛性较好的Pareto前沿面,依据平均最优准则所选取的时间、冲击最优轨迹,能有效提高机械臂的作业效率与稳定性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
薛铜龙 姚亚昔 张晓辉
机械设计基础课程是一门工程实践性很强的课程,在实验教学中,引入"身边教学法"工程教育理念,以课程理论知识、身边机械工程的机构与零部件为核心,构建了机械设计基础实验课程快速教学体系,并以家用滚筒式洗衣机为例,具体介绍实验项目的设计,培养学生利用工程基础理论解决工程实际问题的思维和方法,有效地解决了课程理论知识与工程实际脱节的问题,提升了学生工程意识、工程实践动手能力及创新精神。
关键词:
机械设计基础 实验教学 身边教学法
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马睿 张志明 许春权
开发了一套基于语音控制的机械臂3D虚拟操作的仿真实验平台。平台设计采用LabVIEW的3D仿真模块和Microsoft的语音识别引擎,解决机械臂对象的3D建模、运动显示算法和语音识别控制等核心问题。其中3D对象建模用LabVIEW三维图片工具完成,运动显示控制算法采用循环内嵌事件的主体结构,依靠.NET节点调用语音识别引擎实现语音指令。
[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]
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]
王新 王新庆 文岩 李世庆 王继荣
文章利用MATLAB图形用户界面功能,将机械臂的建模、运动学、动力学、运动控制算法和实时仿真集成到虚拟仿真软件中。并在机械臂仿真实现基础上,通过ROS网页交互功能连接真实机械臂,开发出机械臂远程控制实验平台。最后,通过UR3机械臂的远程控制验证了该实验平台的可行性。以虚拟仿真软件进行机械臂仿真,是对“机器人学”课程理论基础知识的具体运用,而通过网页的机械臂远程控制实验,则使机械臂仿真与实物实验结合起来,对“机器人学”课程教学改革起到促进作用。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
万春秋 李擎 崔家瑞 李希胜 徐银梅
将经典粒子群算法(particle swarm optimization,简称PSO)和4种不同改进形式的PSO应用于精轧自动厚度控制(automatic gauge control,简称AGC)系统PI控制参数的优化整定,设计了基于PSO-PI控制策略的精轧AGC智能优化控制系统。在控制参数的整定过程中,通过加权系数法将控制精度、动态响应特性等多项性能指标的优化问题转化为单目标优化问题,并通过仿真实验研究了各项控制指标权重系数对控制效果的影响。最后,基于PSO算法研究成果构建了精轧AGC智能优化控制虚拟仿真实验系统,为学生解决冶金自动化领域复杂工程问题能力培养提供了有力支撑。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘志林 廖浚宇 苏丽 朱齐丹 曾薄文 原新
该文基于六自由度机械臂设计了一套支持虚实联动的沉浸式板球平衡装置实验平台。首先,基于六自由度机械臂的板球平衡装置可将小球稳定控制在平板中心区域;其次,基于图形化交互设计的软件可直观控制实验平台的各项功能,提高了实验平台的人机交互体验;最后,在Gazebo仿真平台中构建三维虚拟板球装置并与真实板球装置实时联动,并由VR技术提供沉浸式观测体验。该实验平台综合了机械臂、VR、自动控制等多种技术,对机械臂教学实验和相关算法验证具有积极意义。
关键词:
机械臂 虚拟现实 板球平衡 人机交互
[期刊] 工业工程与管理
[作者]
吴斌 苏红伟 潘尔顺 奚立峰
为了更加准确地预测风机齿轮箱故障,采用人工免疫算法对BP神经网络进行改进。把连续的设备健康状态分为若干个离散的等级,并设定预防性维护阈值。当故障等级达到所设定的阈值时进行预防性维护,用以减小因故障停机带来的经济损失。采取以单位时间内的维护成本率最小为优化目标的维护策略,同时在维护模型中考虑了维护和置换所用时间以及回复改善因子,进行优化求解。最后,通过实例验证了所提出的维护策略的有效性。
关键词:
齿轮箱 改进BP算法 优化 维护策略
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