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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
占宏 梁聪垣 杨辰光
混合现实技术由于具有良好的沉浸感和交互体验,在高校实践教学领域有着广阔的应用前景。根据人才培养需求,设计并开发了基于混合现实技术的机器人遥操作实验平台。该平台采用Leap Motion检测跟踪操作者手部运动并转换成机器人控制命令,同时由混合现实显示装置获取具有机器人现场场景和虚拟手部动画模型的实时视像反馈,通过机器人书写汉字应用验证了系统的有效性。该平台采用混合现实技术保证了操作的安全性和高效性,增强了人机交互体验,其通用性和综合实践性强,可为机器人工程专业相关实践教学提供创新实验平台。
关键词：
机器人 混合现实 遥操作 人机交互
[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]
李明枫 贺晓莹 陆佳琪 梁波波 张朋 韦友锋
针对机器视觉和机器人技术设备分散和功能单一等问题,开发设计了基于机器视觉的机器人智能分拣综合实验平台。将机电传动控制、气动控制、工程光学、图像处理技术、机器人控制技术等有机融合,可开设物料传送装置拆装测绘、光学图像采集系统搭建、单片机控制系统设计、真空吸附搬运分拣气动回路设计、手眼标定与形状匹配图像处理、机器人操作控制、上位机软件开发等实验。该实验平台体现了教学设备的先进性和创新性,有利于提高学生的工程实践和创新能力。
关键词：
智能分拣 实验平台 机器视觉 机器人
[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]
吴越文 郝正航 陈卓 顾红艳
针对电气工程、自动化、机械工程等专业的教学需求,设计了基于通用实时仿真器的全开放机器人实验平台。实验平台采用模块化设计,上位机示教与监控、轨迹规划、机器人正逆运动学计算和驱动装置完全开放,具有实时性好、通用性强和程序开发便捷的特点。利用该平台能够进行机器人写字、搬运以及机械本体、驱动器、示教程序设计等多种实验,有利于培养学生的动手能力、独立思考能力和创新能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
韦锦 孙玉玺 蒙艳玫 董振 唐治宏
采用硬件模块化、软件组件化的开发方式,通过开放性的输入输出接口,用可反复重构的模块化硬件、组件式软件构成积木式完全开放的柔性综合教学平台,具有极高的灵活性和可扩充性。该实验平台为学生提供多门课程的基础性、综合性、设计性实验的学习,将课程学习及实验和实际工业应用联系起来,并进一步提升到工业机器人硬件设计、安装调试和软件开发等创新设计、研究性学习,提高了学生学习的兴趣和积极性,培养了学生实际应用和综合创新能力,满足现代工业企业对综合技能人才的需求。
关键词：
移动机器人 综合实验平台 模块化设计
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
杨亮 李文生 傅瑜 田丰溥
针对单一传感器在不确定复杂环境下即时定位及地图构建精度低、可靠性差的问题,研制了一种基于机器人操作系统的即时定位及地图构建创新实验平台。实验平台由移动机器人、上位机控制软件两部分组成。移动机器人配置有Xtion pro深度摄像头、激光测距仪、里程计等,通过采集环境的深度信息及距离信息实现即时定位及地图构建功能;采用ARM Cortex A17RK3288作为主控芯片,将整个控制系统构建在基于ROS系统的嵌入式平台上,具有体积小、重量轻、可移植性强的优点,极大增强了机器人的续航能力。
[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]
朱海荣 吴瑜
根据国际工程教育专业认证的相关要求,结合电子技术、控制理论、传感检测技术、计算机控制技术、电力电子技术、单片机设计等课程内容,以Freescale16位单片机MC9SXEP100作为核心处理器,开发轮式机器人创新实验平台,建立机器人创新实验室。通过比赛项目驱动的方式,要求学生结合比赛要求,在轮式机器人实验平台的基础上扩展相应的功能,很好地培养学生解决复杂工程问题的能力;通过组织学生参加各类学科竞赛,对学生能力进行检验。多年的探索和实践证明,机器人创新实验平台在人才培养方面发挥了很好的推动作用。
[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]
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]
岳恒 马志鑫 李健 贾瑶
研究并开发了一种新型的与工业环境高度一致的Smith预估控制教学实验平台。该平台由空气混合过程、智能通道、PLC控制系统与模型计算机组成,空气混合过程和智能通道一起构成了可配置时滞的被控对象子平台,模型计算机可以完成Smith预估所需要的模型辨识实验,在两套主流PLC系统上可以进行Smith预估控制及常规控制的对比实验。结果表明了所研发的平台在过程控制实验教学中的有效性和实用性。
[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
张宇 李宇翔 张贺飞 王煜 王志濠 叶艺农 岳永铭 郭宁 高纬 陈浩耀 张世武
为了应对突发场景及灾难环境下的救援作业任务，避免救援人员暴露在危险环境中，本论文提出一款移动救援机器人，“撼地者”。凭借履带式底盘、六自由度灵巧机械臂及各种传感器及控制器的组合，撼地者得以拥有跨越多样地形和完成精细作业的能力。具体来说，首先，撼地者独特的摆臂-推铲机构设计，在提高了清障能力的同时，增加了上下楼梯的稳定性；其次，通过多模态遥操作系统使撼地者得以适应各种复杂的通讯环境；同时，基于深度相机辅助的灵巧机械臂与抓手实现了半自主操纵；最终，利用激光雷达实现了在未知环境中的自主导航。正是凭借这些特别的系统，撼地者在以应急救援为主题的“智创杯”前沿技术挑战赛锦标赛中，从全球40个机器人中脱颖而出并成功夺冠，展示了其系统集成的有效性及控制理念的先进性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
许丽 范崇山 王鸿鹏 刘景泰
为了更好地开展研究探索性实验，培养机器人相关专业学生解决复杂问题的工程实践能力，设计开发了一种移动柔性扫描机器人实验平台。文章阐述了该实验平台的硬件结构和软件设计，并进行了运动学建模分析。依托该实验平台，学生可以开展运动控制、路径规划、三维重建等实验任务，进行控制算法和数据融合算法的验证与创新。该实验平台灵活性、适应性强，可激发学生的学习兴趣，具有一定的推广价值。
关键词：
实验平台 机器人 三维扫描 运动学建模
[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。
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