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[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]
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] 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]
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]
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]
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]
杨亮 郭志军 李文生 王博轩
研制了一种基于视觉伺服的桌面型机械臂创新实验平台,整个系统由机械臂本体、控制器、视觉伺服系统组成。机器臂共有3个自由度,分别由3个步进电机驱动;控制器采用主控板+驱动板的设计结构,具有结构简单、可扩展性强的优点;视觉伺服系统运行在主控板之上,能够通过摄像头采集目标物体图像信息,并将位置信息转换控制指令,控制机械臂完成物体抓取任务。实践表明该方案具有成本低、控制效果好、系统鲁棒性强的优点。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
李旭 廖俊卿 曾金平 刘大为 谢方平 刘敏章 龚明 王波
针对辣椒漂浮育苗中，人工点播存在的劳动强度大、播种效率低和劳动成本高等问题，在磁力回位型排种器的基础上，提出一种适配辣椒漂浮育苗的机械式辣椒精量排种装置，使用SOLIDWORKS等软件对关键结构进行设计和运动分析，并利用EDEM仿真软件对排种装置进行仿真。选取曲柄电机转速、种量和曲柄直径为影响因子，单粒率、重播率和漏播率为评价指标，进行基于Box-Behnken设计的响应曲面法试验，并对试验结果进行分析，采用权重结合隶属度计算综合得分对排种装置的参数组合进行评价，得到排种装置的最优的参数组合为：曲柄电机工作转速260 r·min~(-1)，种量4 000粒，曲柄直径28 mm。样机试验播种单粒率、重播率和漏播率分别为91.46%、7.29%和1.25%，满足辣椒漂浮育苗生产技术要求。
[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] 华中农业大学学报(自然科学版)
[作者]
艾正茂 谭鹤群 万鹏
针对现有鱼体定向整理装置工作环境嘈杂，工作稳定性差的问题，本研究设计了一种基于机器视觉的鱼体定向整理装置。采用卷积神经网络Resnet-18对鱼体头尾朝向进行识别，采用图像处理的方法提取鱼体轮廓并进行网格划分，通过比较灰度值大小判断鱼体的腹背朝向。当检测到鱼体尾部朝前时，气缸推杆将其推出剔除，实现鱼体头尾定向；当鱼体头部朝前时，由图像处理判断鱼体的腹背朝向，然后气缸推杆将其推送至限位板边缘，使其腹部靠边，在惯性作用下落入W型滑槽装置完成鱼体腹背定向。利用分离装置将鱼体逐条分开，并以日本鲭（Scomber japonicus）为试验对象进行样机试验。试验结果表明，鱼体定向整理成功率为93.3%，算法平均识别时间为0.038 s，平均每条鱼的定向整理时间为3.725 s，理论上鱼体定向整理的效率可达到15～16尾/min，满足鱼体定向整理的生产要求。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
杨俊 万鹏 黄毓毅 朱明 谭鹤群 吴文锦 丁安子
针对目前国内淡水鱼鱼头加工装备缺乏、鱼头加工机械化程度低等问题，以鲢（Hypophthalmichthys molitrix）为研究对象，设计了基于机器视觉的鲢鱼头加工装置。鲢鱼头加工装置由鱼体输送装置、鱼体图像采集装置、鱼体翻转部件、立式夹持输送带、鱼头切割部件、鱼头剖切部件和装置控制系统等部分组成。鱼体图像采集装置获取输送装置上的鱼体图像，计算鱼头切割路径；鲢鱼体经鱼体翻转部件进入立式夹持输送带，在立式夹持输送带作用下向前移动；当鱼体到达鱼头切割位置，立式夹持输送带调整鱼体位置后停止，鱼头切割部件按照鱼头切割路径对鱼体进行切割后复位，立式夹持输送带带动鱼头继续前进；切割后的鱼头经过鱼头剖切部件将鱼头对半剖切。样机性能试验结果显示，鲢鱼头切割后，鱼体吻端分别至上切割点和下切割点的实际水平距离与预测水平距离的线性拟合的决定系数分别为0.911和0.985，均方根误差分别为6.31、2.61 mm；鱼头切割路径检测时间为（0.055±0.009） s，鱼头加工时间为（13.28±0.35） s，鱼头的外观评分为0.88±0.02，满足鲢鱼头加工的生产要求。
[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]
李峥 李宗 王天杨 秦朝烨 卢文秀 褚福磊
机械故障诊断实验具有工程实践背景,对于培养学生的综合能力有着重要意义。为此基于MATLAB GUI设计开发了机械故障诊断实验系统,系统包含振动信号的时域、频谱、时频分析3大功能模块,借助案例分析有效地验证了系统的适用性。该实验系统的开发与应用有助于学生理解相关领域的原理与分析方法,切实提高了学生在机械故障诊断领域里的实践和应用能力,为学生今后开展相关研究奠定了理论与工程实践基础。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王雨 王英 王恒 陈嘉瑶 黄海波
基于增强现实(AR)技术开发了一款机械原理实验教学辅助系统。该系统包括实验基础理论讲解模块、模型虚拟实验模块和机构运动仿真实验模块,并被打包为手机应用的形式。学生可以使用Android手机学习机械原理实验教学内容。测试结果表明:该系统提高了虚拟实验教学的趣味性与交互性体验,提高了学生的实践能力。
关键词：
机械原理 实验教学系统 增强现实技术
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
白煜 李香萍 张雨菡
该文面向本科实践教学，以静态手势识别为目标，利用机器学习开发了机器视觉实验项目。在实验的算法设计部分，分别利用支持向量机和卷积神经网络实现了两种手势识别算法。文中详细介绍了两种手势识别算法的原理、特点和流程。在实验的算法验证部分，详细介绍了利用Python语言、编译环境和数据集实现算法仿真的方法。仿真结果显示，两种算法均可有效识别多种静态手势。该实验项目包括任务分析、算法设计、算法优化、编程实现、结果分析等环节。通过本实验的训练，有助于提升本科生在智能图像处理领域的实践能力。
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