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[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]
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]
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]
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]
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]
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] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
田斯慧 唐晓强 代海林 李煜琦
空间机械臂在地面零重力系统进行模拟实验前,需先用装有传感器的模拟机械臂对模拟系统的卸载性能进行评定,以保证系统工作时的可靠性。该文首先建立了一个七关节机械臂在地面零重力系统中的动力学模型,计算了各关节扭矩,并以扭矩作为模拟系统卸载性能的评价指标。接着采用连续性摩擦模型对系统进行摩擦力参数辨识,通过实验结果反推出系统的摩擦力特性,并对关节扭矩进行修正。修正后的计算扭矩更接近实验值,保证了理论建模的准确性。该模型可以预测出未安装传感器的空间机械臂在模拟系统中运行时的力学参数,保证实验的安全。
[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]
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] 物流技术
[作者]
魏庆栋 王忠
通过对需求的分析，确定了AGV调度系统需要实现的功能，在此基础上，按照运行的各个环节进行分层梳理，提出了一种基于Ros的AGV调度系统的总体框架与设计思路。最后，结合设计思路，从交互层、通信层和执行层等详细介绍了该调度系统的实现过程。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
谢银波 魏天奇 田元 严志聪 陈世增
设计了一种基于人体手臂同步控制的智能机械车系统。该系统采用低功耗异构多处理器、多核机电系统,通过优化的游戏引擎人机交互图形控制界面,辅以可穿戴式肌电信号和手臂姿态传感器,以手势及手臂姿态无线远程控制智能车的行进、机械臂的同步伸展和机械手的抓取等动作,车载高速激光雷达系统和摄像头系统实现,在复杂未知环境下,远控机车的定位、二维和三维场景快速重构、无缝切换显示,实验结果标明,系统鲁棒性好、实时性能满足应用要求,具有较好的应用价值前景。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
沙林秀 曾童年
为降低油田开采过程中钻井人员的重复性工作强度及高危环境下面临的风险，需要在钻井平台上引入智能机械臂。该文提出了一种基于深度强化学习的机械臂动态目标跟踪控制方法。在虚拟钻井仿真环境中构建机械臂的数字孪生体，运用机器学习代理（machine learning agents, ML-Agents）框架并基于近端策略优化（proximal policy optimization, PPO）算法进行多智能体并行训练。将训练理想的算法模型部署至虚拟钻井平台上的虚拟机械臂，通过串口通信“以虚控实”，实现虚实机械臂同步跟踪动态目标。实验结果表明：虚实机械臂同步跟踪动态目标可行且准确，为油气行业的数字孪生应用提供了新思路。
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