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[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]
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]
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] 物流技术
[作者]
周晓光 张喜妹 刘玉坤
介绍了一种基于移动机器人的新型订单拣选解决方案—Ｋｉｖａ系统，该系统以货到人前的设计思路和高度灵活的自动化过程，实现了对传统配送中心中大量的人工拣选和分拣作业的改革。从Ｋｉｖａ系统的设备组成、主要作业模式两方面对其进行介绍，并与传统配送中心进行了优缺点比较。
[期刊] 林业科学
[作者]
刘存根 周玉成 刘晓平 张连滨 刘传泽
【目的】提出一种CT扫描攀爬机器人水平伸缩关节夹持力模糊PID控制算法,以实现其夹持力的精确控制,增强对古建筑立木柱的安全保护。【方法】首先,使用巴特沃斯二阶低通滤波器对压力传感器输出值进行滤波,减弱噪声等干扰信号对测量值的影响;然后,以力误差和力误差变化率为系统输入,选择三角函数为隶属度函数进行模糊化处理,根据PID整理规则分别建立PID参数的模糊推理规则,利用系数加权平均法对系统输出进行反模糊化处理;最后,对比分析模糊PID控制算法和耦合PD控制算法的力控制效果。【结果】接触过程中,压力传感器信号经滤波处理后,波动明显减小。夹紧过程中,相比耦合PD控制算法,模糊PID控制算法的夹持力控制精度最大可提高51.8%,相对关节力误差最高可提高99.8%,力调节时间也不同程度优化,且模糊PID控制算法还可消除夹持力调节过程中的超调现象。【结论】巴特沃斯二阶低通滤波可有效滤除压力传感器输出值中噪声等信号的干扰,提高接触检测的可靠性;相比耦合PD控制算法,模糊PID控制算法具有更好的夹持力控制效果,不仅可以提高CT扫描攀爬机器人工作的可靠性,而且能够进一步保证古建筑木立柱的安全。
关键词：
攀爬机器人 木立柱 模糊PID 力控制
[期刊] 上海海洋大学学报
[作者]
刘治鑫 赖磊捷 袁泉 周文宗 徐震
研制一种面向黄鳝养殖的自主移动投喂机器人系统，主要包括AGV搬运小车、XYZ数控电动同步带滑台直线导轨模组、投喂蠕动泵、运动控制器等组成部分。AGV搬运小车通过传感装置实时检测导向磁条确定工作路径。运动控制器对XYZ三维数控电动同步带滑台直线导轨模组的步进电机输出脉冲信号，实现机器人投喂位置的空间定位。通过控制蠕动泵驱动电机的转速，实现饵料的精准投喂和投喂过程的稳定性。针对三层立体结构黄鳝养殖池样进行9次样机性能测试，每次目标投喂量为9.5 g。结果显示，机器人空间定位精度的平均误差为（2.1,1.8,2.1） mm，标准偏差为（2.6,2.3,2.5） mm。机器人的平均投喂速度为1.85 g/s，平均投喂量为9.3 g，投喂量的误差小于5%。为评估系统的稳定性和可靠性，机器人以0.5 km/h的移动速度连续运行50 h，未发生技术故障和系统中断。综上所述，该自主移动投喂机器人运行稳定可靠、投喂精度高，投喂效果良好，具有较强的实用和推广价值。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
邱学军 姚文俊 曹振洲 沈健
为了加快新工科建设的步伐,推动创新实验平台建设,结合我校光电信息专业教学实际,研制了基于LabView控制的激光Z扫描实验平台。简述了激光Z扫描的工作原理、实验系统的组成及其构造、LabVieW控制的激光Z扫描程序以及实验数据处理和分析;获得了甲醇溶液的非线性折射系数,实验结果表明:该装置可以正常运行。该实验有助于学生提升创新思维和综合能力。
[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]
陈世海 王军 代伟 牛小玲 毛会琼 李明
针对现有教学体系中大一学生缺少专业实践环节这一问题,充分考虑到大一学生专业基础薄弱的现状,选用基于Arduino UNO开源硬件平台的车形机器人套件为实验对象,以学生毕业要求为抓手,设计了面向大一学生的专业综合性实验。教学实践表明,该实验能有效增强学生专业认同感和学习兴趣,对培养学生解决复杂工程问题的能力具有积极意义。
关键词：
机器人 综合性实验 实验设计
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
樊兆峰 鲍蓉 邵晓根
设计了一种以飞行机器人为实验对象的综合性实验教学平台。通过传感器6轴运动处理组件MPU6050接口实现位姿的测量实验;采用嵌入式ARM处理器STM32F103RE为控制器,经电子调速器控制机器人的4个直流电机,实现PID控制算法实验;摄像头OV2640采集视频图像,通过WiFi无线传输模块传送给上位机并显示出来,实现无线网络图像传输实验。实验结果表明,平台运行稳定可靠,适合作为测控类专业学生的综合性实验。
关键词：
飞行机器人 综合性实验 测控 实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
富雅琼 李正坤 谢敏 许素安 陈乐
依托科研成果,开发了低热电势扫描开关通道电势测试综合性实验。该实验以JJF 1098计量校准规范和NBS 430技术报告为依据,设计了针对直读式和较量式仪表巡检系统的低热电势扫描开关测试实验。实验内容涵盖计量技术规范查阅、热电势测试软件设计、实验操作和误差分析等。教学实践表明,该实验项目有效培养了学生的综合素质和工程实践能力。
关键词：
低热电势扫描开关 通道电势 综合性实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈正升 王雪松 程玉虎 刘凯旋
路径规划是人工智能与机器人工程专业本科生“智能机器人与无人系统”课程的重要内容，具有理论性与实践性强及知识更新快等特点。为了使学生直观深入地掌握该知识点，该文以机器人操作系统ROS为基础，搭建了一套虚实结合的移动机器人路径规划实验平台。该平台的仿真客户端采用模块化方法将移动机器人、多种全局与局部路径规划算法及典型动态环境地图集成到虚拟仿真平台中，同时设计人机交互界面对仿真平台与真实移动机器人进行控制与参数显示。进一步，通过ROS节点通信机制实现仿真平台与真实移动机器人之间的信息交互，实现仿真客户端对机器人的控制与信息传递。最后，以Turtlebot2移动机器人为对象，开展路径规划算法的仿真与实验以对平台进行验证。
[期刊] 林业科学
[作者]
刘存根 周玉成 刘晓平 葛浙东 罗瑞
【目的】研制一种CT扫描攀爬机器人,以实现对古建筑木立柱的CT扫描。【方法】首先,提出CT扫描攀爬机器人的环抱式+旋转机构结构,介绍机器人沿木立柱攀爬的过程,完成机器人控制系统结构设计;然后,采用耦合PD控制算法进行机器人水平伸缩关节力控制研究,采用耦合分段PID同步控制算法进行机器人垂直伸缩关节同步控制研究,实现旋转关节的速度控制;最后,依托所研制的CT扫描攀爬机器人,进行功能测试和控制效果分析。【结果】CT扫描攀爬机器人沿木立柱上下攀爬过程中,水平伸缩关节由初始位置到接触状态的接触检测力为50 N;夹持力设定值为5 000 N时,实际夹持力控制精度可达96.2%,机器人负载能力大于60 kg。垂直伸缩关节位移同步平均误差小于0.5 mm。角速度设定值为3(°)·s~(-1)时,旋转关节角速度最大稳态误差为0.116(°)·s~(-1),平均误差为0.003(°)·s~(-1),均满足CT扫描成像要求。【结论】所研制的CT扫描攀爬机器人可沿古建筑木立柱向上或向下攀爬,并通过旋转体携带CT扫描仪对木立柱进行360°CT扫描,进而完成断层图像重建,可准确评价木立柱的内部特征及健康、安全状况。
关键词：
攀爬机器人 CT扫描 古建筑 木立柱
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王进卿 毛伟洋 毛佳妮 张光学 詹明秀 顾海林 池作和 冯致 陈启扬 曾霖
为践行新工科工程实践创新理念,以传热传质学课程实验教学为切入点,研制了一套干燥过程传热传质实验教学综合平台。该平台包括强制对流换热实验和干燥过程传热传质实验两个模块。利用LabVIEW搭建了一个实时数据采集、显示、记录和控制系统,实现了实验过程中对温度、风速、干燥过程水分蒸发量等数据的实时测量、显示和读写,系统还可对风机转速和加热功率进行控制。该实验平台不仅可以加深学生对传热传质知识的理解,而且能引导他们掌握温度、流速和质量等参量的测试过程,鼓励自主设计实验方案,培养学生的实践动手能力和工程素养。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
蒙臻 倪敬 周晶 吕俊杰
为了解决大学机器人专业实验课程匮乏的问题,该文设计了一种多应力条件下伺服系统服役性能综合性实验。该综合性实验以科研思维为导引,分为认知导引、问题导向和开放设计3个层次,系统性地结合了PLC电气控制理论、电机拖动理论、运动控制技术、信号处理技术和实验数据处理方法等科学理论,分别适合不同年级不同认知阶段的大学生实践学习。通过本综合性实验,不仅可以展示工作应力和环境应力对伺服系统服役性能的演化作用,还可以有效培养大学生主动学习、积极探索的科学精神,增进了大学生对工业机器人服役性能的理解和创新实践能力。
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