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[期刊] 实验技术与管理  [作者] 林沛杨  夏益民  蔡述庭  何宇威  李程子  
针对多机器人协作建图算法复杂度高、实时性差和稀疏点云地图信息量少的问题,提出一种基于视觉SLAM的多机器人协作地图构建算法。该算法选择一个机器人开始建图,其他参与协作的机器人共用被选机器人的图像帧进行初始化,并建立统一世界坐标系。在被选机器人建图过程中,激活与其存在共视关系的机器人,借助关键帧跟踪模型得到被激活机器人所建局部地图与世界坐标系间的位姿关系,并用ICP算法求解该位姿变换。根据该位姿变换进行点云拼接再经滤波处理得到多机器人稠密点云融合地图。在Gazebo上的仿真实验表明,与ORB-SLAM2相比,基于ORB-SLAM3的多机器人协作建图算法具有更高的定位精度,更好的稳定性、鲁棒性和实时性。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 林沛杨  夏益民  蔡述庭  何宇威  李程子  
针对多机器人协作建图算法复杂度高、实时性差和稀疏点云地图信息量少的问题,提出一种基于视觉SLAM的多机器人协作地图构建算法。该算法选择一个机器人开始建图,其他参与协作的机器人共用被选机器人的图像帧进行初始化,并建立统一世界坐标系。在被选机器人建图过程中,激活与其存在共视关系的机器人,借助关键帧跟踪模型得到被激活机器人所建局部地图与世界坐标系间的位姿关系,并用ICP算法求解该位姿变换。最后根据该位姿变换进行点云拼接再经滤波处理得到多机器人稠密点云融合地图。在Gazebo上的仿真实验表明,与ORB-SLAM2相比,基于ORB-SLAM3的多机器人协作建图算法具有更高的定位精度,更好的稳定性、鲁棒性和实时性。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 罗可其  夏益民  蔡述庭  李彦  
针对ORB-SLAM3算法构建稀疏点云地图信息量少、单机器人构图效率低的问题,该文提出一种基于ORB-SLAM3的多机器人地图构建算法,通过两层滤波算法减少冗余地图点数量,提高单机器人稠密点云地图构建效率;利用词袋模型匹配地图二维图像间接配准三维点云地图,提高地图配准速度与精度。该文算法在TUM数据集和自拍数据下进行测试,测试结果表明该文算法较传统构图算法速度提高71%、内存消耗减少89%,配准速度与精度较NDT+ICP点云配准算法分别提高68%和16%,在多机器人地图构建方面具有良好的效率、精度、鲁棒性和可拓展性。
[期刊] 工业工程与管理  [作者] 刘莉  郭伏  李明明  任增根  
随着科技的发展,多种机械装置正在实现机器人化,如何评定人机交互过程中的作业负荷成为众多学者研究的焦点。本研究旨在探究人-机器人在共同完成生产任务时人体生理心理负荷的资源变化,构建了一个理论框架用以评估人机交互过程中的作业负荷,设计了包装和计算任务,模拟不同生理心理负荷水平的作业,以验证各个指标在不同负荷任务之间是否存在显著性差异。结果表明,根据该模型选取的评估指标可以有效区分和预测不同作业任务下的生理负荷和心理负荷,验证了该模型的有效性。本文的研究方法和结论可为人-机器人交互过程中的生理心理负荷资源评估提供借鉴,为生产系统中的作业任务分配、作业者作业健康与安全提供理论支撑。
[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] 王帅  张云洲  段强  
针对室内环境的三维视觉同步定位与地图构建(3D VSLAM)计算量大、耗时长、硬件要求高的问题,提出了一种基于RGB-D的云机器人VSLAM实验平台。采用Kinect传感器,获取环境的RGB图像和深度信息,采用金字塔Lucas-Kanade算法实现帧间FAST特征点的快速追踪与匹配,运用RANSAC算法进行初始配准,提取关键帧。借助于云计算动态供给、弹性计算的优势,将VSLAM中计算消耗大的精确配准、闭环检测和全局优化处理过程卸载至云端进行,以减轻本地处理器的运算负担。实验结果表明,该方法能够有效地减轻VSLAM对硬件的依赖度,缩短SLAM的执行时间并提高构图精度,为云机器人以较低的成本实现先进SLAM算法提供了有效的解决途径。
[期刊] 实验技术与管理  [作者] 张晓芳  
针对职业院校实践教学中多机器人生产线资金投入大、不易更新等问题,提出构建一种半实物半仿真多机器人工作站的方法,实现用较低投入建设工业机器人实训室。以汽车指示灯部件加工和检测为案例,在RobotStudio中通过PLC的Smart组件与SIMIT连接,通过Profinet实现PLC与实物机器人、虚拟机器人的通信。加工单元仿真机器人通过Smart组件和机器人信号逻辑配置完成机器人运行控制,检测单元采用实物机器人与欧姆龙相机通过以太网套接字形式进行图像采集和数据处理。在半实物基础上结合仿真,可灵活进行不同控制要求的生产线开发,进行多机器人协调控制及节拍优化,解决硬件资源短缺问题,提升学生实际编程调试能力。
[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] 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。
[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] 中国科技论坛  [作者] 王友发  周献中  
以德温特创新索引数据库为数据源,运用专利地图法,对机器人产业全球专利申请趋势、主要国家以及重点创新机构的技术研发领域和专利布局进行分析。分析结果显示:日本、美国是世界机器人技术的主导者和引领者,中国近年来发展迅猛,但关键核心技术还很缺乏;机器人跨国公司均重视全球市场的专利布局,中国是全球热点竞争区域,国外机构在我国申请的专利已近中国专利总量的50%。最后建议中国应尽快制定机器人产业知识产权发展战略,提高产业核心竞争力。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)  [作者] 张文  丁雨林  陈咏华  孙振国  
针对相对封闭、磁干扰等特殊环境下传感器应用受限,导致爬壁机器人自主定位误差随时间累积的问题,该文提出并实现了一种基于外部RGB-D相机和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)组合的爬壁机器人自主定位方法。该方法采用深度学习和核相关滤波(kernelized correlation filter,KCF)组合的目标跟踪方法进行初步位置定位;在此基础上,利用法向量方向投影的方法筛选出机器人外壳顶部的中心点,实现机器人定位中的位置定位。推导了机器人底盘法向量、横滚角与航向角的定量关系,设计了串联的扩展Kalman滤波器(extended Kalman filter,EKF)计算横滚角、俯仰角和航向角,实现机器人定位中的姿态估计。实验结果表明:该方法使爬壁机器人位置定位误差小于0.02 m,姿态估计的航向角和横滚角误差小于2.5°,俯仰角误差小于1.5°,有效地提高了爬壁机器人定位精度。
[期刊] 中南林业科技大学学报  [作者] 李昕  李立君  易春峰  
根据环境保护的需要,针对油茶林花瓣及果实的形状特征改进了采摘机器人视觉系统。首先通过灰度阈值法进行图像分割,再提取其形态参数,用支持向量机算法将参数分类,得到目标样本作为免疫算法的抗体,并进一步改进了人工免疫算法,提高了识别精度。最后根据最终图像中花数量多少来控制采摘,达到了目标保护的目的。
[期刊] 物流技术  [作者] 孟聪  初良勇  
在传统物流车辆调度过程的基础上,结合Agent在物流车辆调度和物资调度方面的应用,设计了基于多Agent协作的车辆调度系统模型的框架,进一步分析了各Agent之间共同协作完成任务的过程。同时建立了基于黑板系统的通信机制,深入分析Agent之间的协作机理。
[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。
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