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[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] 华中师范大学学报(自然科学版)
[作者]
田晋宇 王创创 何平 熊兴中
针对多个非完整链式系统无领航者的一致性问题,首先通过链式变换将非完整机器人系统转换为四状态的非完整链式模型.然后设计了一种分布式协同控制器,该控制器允许多非完整系统的通信拓扑为一般的无向图,并利用Lyapunov稳定性定理和LaSalle不变原理对控制器的稳定性进行了证明.最后设计了数值仿真实验,证明了控制算法的有效性.
关键词：
非完整系统 一致性 机器人
[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] 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] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
蒋浩然 陈军 王虎 雷王利 袁池
针对目前果园移动机器人自动导航技术研究现状,综合分析现有的有关文献,依据环境感知方式的不同,分别讨论了以激光、视觉、机械、电磁、GPS、超声波为感知系统的导航方法的研究进展,分析了现有几种导航方法在精度、实时性、抗干扰能力及系统适应性等方面的优缺点,认为多传感器融合技术可为果园移动机器人的导航提供更高的精度和稳定性。在此基础上,提出了未来果园移动机器人自动导航技术的发展趋势,即多传感器融合技术是果园移动机器人感知环境的主要手段,满足果园移动机器人精度和稳定性要求的导航系统将是今后研究的重点。
关键词：
果园 移动机器人 导航技术 多传感器融合
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵师兵 张志明 康琦 张军旗
快速、准确地识别墙线环境元素是室内移动机器人导航功能的重要基础。该文针对传统霍夫变换方法易丢失信息和产生过多冗余线段问题，提出一种基于激光雷达点云数据空间特性的2D墙线直接提取算法。首先通过点云直通滤波技术去除原始三维点云数据中的地面点云干扰；然后将清洗后的点云投影到二维地平面上，转化为二值化图像后进行直线检测；再利用自定义的直线滤波增强算法，在减少冗余线段的同时保留更多有效墙线信息，从而快速生成更为吻合的建筑物墙线模型。仿真实验结果表明，新算法在不同复杂度场景下提取的线段数量整体平均降低50.8%，且处理时间小于100 ms，满足移动机器人导航过程中实时环境识别需求。该实验适合用作高校教学实验，有助于学生将理论知识与实践操作相结合，深入理解室内地图构建与环境感知技术。
[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] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
刘华平 郑向梅 孙富春
移动机器人的室内定位是机器人领域中的一个热点问题,移动机器人的定位包括位置与方位两方面。为对移动机器人方位进行有效的估计,该文提出了基于支持向量机(support vector machine,SVM)的机器人方位回归模型,选定激光雷达信息作为模型的输入量、机器人的方位作为输出量;并与基于极限学习机(extreme learning machine,ELM)的机器人方位回归模型进行对比。实验结果表明:基于极限学习机回归模型的均方误差为0.320rad,训练时间为0.936s;基于支持向量回归模型的均方误差为0.113rad,训练时间为9 273s。该回归模型可为机器人方位估计提供一定的应用价值。
关键词：
支持向量回归 方向估计 移动机器人
[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] 运筹与管理
[作者]
冯爱兰 杨腾 马立坤 孔继利
本文对移动机器人履行系统中货架调度任务的履行过程进行分析，根据机器人在货架装载、搬运、拣选、卸载四个过程的作业特点建立闭排队网络模型。采用近似平均值分析算法求解，实现系统绩效的迅速评估。通过与仿真计算实验的对比证明，模型对系统绩效的评估误差不超过5%。利用闭排队网络模型评估拣选台、机器人利用率和调度任务履行能力，实现对系统设施配置的讨论和优化。研究表明，拣选台均匀分布于仓库较长的两侧能提高系统履行绩效；系统存在最优机器人投放数量使系统整体利用率较高。
[期刊] 运筹与管理
[作者]
张经天 胡晓 翁迅 马莹 于潇
任务分配是影响移动机器人拣货系统效率的关键决策问题。针对具有差异化客户评级特征的业务场景，考虑系统的动态任务耗时特性和拣选站播种墙容量约束，提出了一种基于混合启发式算法的集中式任务分配方法。首先，在客户订单优先级约束下构建以最大完工时间最小为目标的任务分配优化模型。其次，考虑机器人在任务执行中因加减速、转弯、升降货架、排队等待导致的动态任务耗时以及播种墙容量限制，设计最大完工时间生成方案。随后，开发基于记忆精英种群的灾变自适应大邻域搜索算法(MEPCALNS)对模型进行求解，提高了传统自适应大邻域搜索算法的搜索深度和搜索效率。最后，通过数值实验证明了算法的有效性和稳定性。研究成果有利于提高移动机器人拣货系统的分拣效率。
[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]
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。
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