柔索驱动拣矸机器人最小索拉力等值曲面研究

中国煤炭赋存条件复杂,由于煤层夹矸、开采导致夹矸等原因,直接影响商品煤的质量,若直接燃烧会造成严重的环境污染,因此从原煤中分拣矸石任务艰巨,势在必行。但目前煤与矸石的分离工作主要依靠人工完成,存在生产环境恶劣,工人劳动强度大等问题,为了解决目前煤矸石分拣难题,提出柔索驱动拣矸机器人方案,实现煤矸石的"快、准、稳"分拣。首先,以索拉力最小方差为目标研究拣矸机器人冗余柔索拉力优化求解方法,提出以最小索拉力为基础的3个索拉力性能指标,研究最小索拉力在机器人工作空间竖直中线、水平切面以及整个工作空间的分布规律,进而对拣矸机器人的稳定性进行定性评价。其次,基于最小索拉力,定义并求解最小索拉力工作空间。拣矸机器人末端抓斗处于最小索拉力工作空间等值曲面内部,满足预定的稳定性要求。最后,仿真分析最小索拉力等值曲面的分布特征与规律,拣矸机器人末端抓斗处于最小柔索拉力所形成的等值曲面内部,满足预定的稳定性要求。研究结果为柔索驱动拣矸机器人的进一步应用奠定理论基础。     

核电站蒸汽发生器维修机器人控制系统设计

针对一种用于核电站蒸汽发生器水室内辅助检修任务的6自由度作业机械臂,对其控制系统和运动轨迹规划进行设计研究.分析作业机械臂的工作环境和检修任务需求,设计了机器人的控制系统;对作业机械臂进行关节空间轨迹规划和笛卡尔坐标系轨迹规划,实现作业机械臂的点对点运动和连续路径运动,并利用深度相机和霍夫变换圆检测原理实现作业机械臂末端对管板圆孔的定位;对作业机械臂进行了轨迹规划运动实验和圆孔定位实验,结果表明,作业机械臂能够实现直线、圆弧轨迹运动和管板圆孔识别定位,满足蒸汽发生器的全方位检修要求.     

考虑冗余机械臂末端运动特性的规划方法

机械臂运动规划是机器人研究领域的重点,对机械臂能否顺利执行任务非常重要。目前,机械臂运动规划多使用RRT法,然而该方法是在关节空间进行规划,无法适用于机械臂末端执行器存在约束的任务。为了克服这个不足,该文提出了一种任务自由子空间RRT(rapidly-exploring random tree)法,在末端执行器任务空间的自由子空间中构建RRT,并对其每步扩张进行逆运动学轨迹优化,求解出相应的关节轨迹。此外,由于末端执行器速度对逆运动规划有重要影响,该文在逆运动轨迹优化阶段采用了最似梯度法,不仅考虑了末端执行器的运动速度,而且通过极小关节自由速度和优化目标负梯度的距离,重新确定了关节自由速度,增强了算法的优化能力。实验结果表明:该算法能有效解决机械臂末端存在约束的问题。     

一种新型电力光缆剪枝机器人的运动学联合仿真研究

针对架空电力光缆线路巡检维护中的树枝修剪问题,设计了一种新型五自由度串联剪枝机器人。首先,通过D-H(denavit-hartenbreg)参数法,建立了该剪枝机器人机械臂的运动学模型,得到运动学正逆解;然后在V-REP和MATLAB中进行联合运动仿真,并利用蒙特卡洛法分析剪枝机器人工作空间,得到机械臂工作空间的云图;为保证剪枝过程的运行平稳,在工作空间内进行轨迹规划并仿真;最后,联合仿真结果表明该剪枝机器人运动学模型有效,各关节及末端轨迹规划控制效果良好,可以实现1~1.5 m范围内灵活修剪树枝等障碍物的要求,为剪枝机器人后续控制问题研究提供了理论依据和实验基础。     

基于混合样条曲线的换刀机器人换刀轨迹规划研究

为研究换刀机器人能沿特定路线平稳运动的问题,对机器人模型进行运动学分析和轨迹规划.利用旋量理论推导出机器人的运动学模型,结合蒙特卡洛法仿真得到了机器人末端工作空间的分布情况. 提出一种多节点多样条曲线运动的轨迹规划方法,以关节位移、角速度和角加速度为评价指标,分别采用3-3-3,5-5-5和4-5-5样条曲线进行了轨迹规划.样机平台试验表明,4-5-5混合多项式可以得到较平稳的加速度变化曲线,有效解决了加速度发生阶跃和突变过大的现象.以上研究为机械臂复杂换刀路径的轨迹规划提供了基础.     

一种新型电力光缆剪枝机器人的运动学联合仿真

针对架空电力光缆线路巡检维护中的树枝修剪问题,设计了一种新型五自由度串联剪枝机器人。首先,通过D-H(denavit-hartenbreg)参数法,建立了该剪枝机器人机械臂的运动学模型,得到运动学正逆解;然后在V-REP和MATLAB中进行联合运动仿真,并利用蒙特卡洛法分析剪枝机器人工作空间,得到机械臂工作空间的云图;为保证剪枝过程的运行平稳,在工作空间内进行轨迹规划并仿真;最后,联合仿真结果表明该剪枝机器人运动学模型有效,各关节及末端轨迹规划控制效果良好,可以实现1~1.5 m范围内灵活修剪树枝等障碍物的要求,为剪枝机器人后续控制问题研究提供了理论依据和实验基础。     

基于六自由度机械臂的艾灸机器人手法控制算法

传统的艾灸治疗中医学消耗较大,医师负担较重,而当前可代替医生进行艾灸治疗的机器人或机械装置结构简单,自由度及智能化程度低,仅能实现简单的定点操作,难以模拟复杂、多角度变换的艾灸手法。针对以上问题,基于六自由度机械臂,提出了模拟艾灸治疗手法的艾灸机器人轨迹规划算法。该机器人通过采集人体不同方向上的穴位点,建立机械臂的运动控制坐标系,然后针对不同艾灸手法的轨迹,解算机械臂艾灸的轨迹关键点,从而真实再现复杂多变的艾灸手法,实现治疗过程中对于多种艾灸手法的精确控制和智能变换。同时,该机器人引入温度监测与反馈系统,确保艾灸过程中人机交互的安全性和友好性。最后经过实验测试验证了该艾灸机器人在实现真实艾灸治疗手法方面的可行性、准确性和智能性,证明该研究不仅有望替代医生进行艾灸治疗,也可用于家庭自助理疗,具有广阔的市场和应用前景。     

机器人yoyo轨迹规划与控制

以机器人yoyo运动控制为例,提出了一种针对周期性动态系统进行轨迹规划的通用方法.把yoyo达到底端时机器人机械臂的高度作为中间状态,通过逐个循环逐个阶段求解该最优问题,可得机器人的参考轨迹和名义控制,同时也可以得到被控对象相应的返回映射.该方法也可用于其他类似的周期性动态系统.     

六自由度机械臂建模与MATLAB仿真

目的依据预设的机器人末端运动轨迹,研究机器人各关节的运行轨迹。方法利用仿真软件对机器人末端轨迹进行仿真实验。以六自由度机器人为研究对象,采用标准D-H参数法建立机器人各连杆坐标系及计算运动学方程,利用MATLAB/Robotic Toolbox工具箱建立机器人的运动学模型,在运动学模型的基础上对机器人工作空间以及轨迹规划进行仿真。仿真结果为连续平稳的末端轨迹曲线和关节角位移、角速度、角加速度的变化曲线。结果得到了连续平稳的末端轨迹曲线和关节角位移、角速度、角加速度的变化曲线等仿真结果,轨迹仿真结果表明机器人各关节运动平稳性较好。结论轨迹仿真可以避免试验中对机械臂所产生的损坏,为后续实验研究工作的开展提供支持。     

轻型抓取机器人的优化设计与路径规划

针对一种轻型抓取机器人,对其进行了构型优化设计和相关工作路径的研究.在各臂旋转到同一条直线上时,以对各个关节的转动惯量最小为优化目标,得出轻型抓取机器人各臂的最优臂长,并针对抓取时的稳定性进行了设计.运用三次多项式对机器人的点到点运动和有中间点的运动进行了轨迹规划,得到了各个关节的位移和角速度方程,并用实例进行了计算.利用Matlab Robotics工具箱对轨迹规划的结果进行了验证.     

浮雕造型机器人运动规划

本文论述了一种结构简单，行之有效的机器人运动规划系统，能迅速判断机器人与工件的关系，实现浮雕造型机器人无碰撞轨迹规划．     

面向管道焊缝渗透检测机器人的管道定位与规划方法

为了实现核电设施管路的自动化焊缝检测作业,在降低人工作业安全风险的同时提高工作效率,提出了一种集喷涂、喷擦、刷涂、擦洗、环境感知和场景建模的机器人自主作业软件系统及相关算法。分析作业机器人的工作环境和功能需求,进行机械臂和感知模块的选型,制定三维建模和参数辨识方案,搭建焊缝检测作业系统;提出了一种基于机器人感知到的视觉和深度信息进行场景建模的算法,该算法可以输出检测关到作业面的位置、三维模型以及作业区域范围;提出了一种基于三维重构模型和作业区域范围进行作业轨迹规划的算法,并搭建了仿真平台验证运动轨迹的正确性;开展了管道定位与三维重构实验以及轨迹规划实验,实验的结果证明,提出的管道定位方法能够实现精确的点云数据采集和高精度的管道参数辨识,机械臂能够实现准确性高、连续性好的运动,满足管道焊缝检测作业的要求。     

基于C空间的双臂机器人无碰撞运动规划

研究了双臂机器人无碰撞运动规划问题,将C空间法成功地应用于双臂机器人的无碰撞运动规划,并提出了从臂从碰撞状态数据库（CSDB）概念,在本算法中,双臂机器人无碰撞运动规划问题被归结为对从臂无碰撞状态数据库的搜索,运用该算法可以找到一条最优的无碰撞运动轨迹,并已在双臂CARATES型机器人上通过试验论证。结果表明,该算法可行且效率较高。     

水果防碰损采摘的视觉认知及其执行机构研究进展

研发水果采摘机器人对提高收获效率、保证果实品质和减轻劳动强度具有重要意义,但由于果园环境的非结构性,使得采摘机器人极易因目标定位不准、采摘顺序不当、夹剪位姿不合理等导致果实碰伤或刮落,造成该损伤的主要原因是防碰损采摘的视觉认知与执行机构耦合问题尚未得到解决。为梳理水果采摘机器人防碰损作业的最新研究进展,从防碰损采摘中果实多维信息（采摘点、果梗位姿、防碰空间包围体等）的视觉感知、采摘机器人的视觉认知与智能防碰损采摘行为规划、防损采摘机构设计及其行为控制等三方面进行了全面综述和分析,并对今后需重点解决的核心关键问题进行总结和展望,为进一步研究和攻克非结构环境下水果智能防碰损采摘问题提供参考和依据。     

基于ROS的工业机器人运动规划仿真及试验

针对工业机器人模型构建复杂、轨迹规划算法实现困难、功能单一等问题,采用开源机器人操作系统搭建机器人控制系统,并对机器人的运动规划进行仿真和试验验证.首先利用SolidWorks软件创建机器人的统一机器人描述格式模型,并对其进行Moveit!功能包的配置;然后进行机器人空间直线和空间圆弧的轨迹规划,依据ROS的开放式运动...     

智能机器人:21世纪科技皇冠上的璀璨明珠

 在回顾智能机器人发展历程的基础上,阐述了机器人的过去:人类的幻想,机器人的现在:从幻想走向现实,机器人的未来:智能机器人。介绍了工业机器人、军用机器人、仿生机器人、服务机器人、多指灵巧手和类人机器人的主要功能、研究现状和应用背景。展望了智能机器人的发展前景。     

洛神花花青素提取工艺及抗氧化活性研究

目的 用超声波辅助法优化提取洛神花中花青素的提取工艺,并通过斑马鱼胚胎氧化应激模型进行抗氧化活性研究。方法 正交法进行提取工艺优化,斑马鱼胚胎进行氧化应激干预测试抗氧化水平。结果 洛神花花青素最佳提取工艺条件：提取温度30℃、超声功率300 W、料液比1∶40(g/mL)、超声时间90 min,此时得率为2.94 mg/g。体外抗氧化活性表明,5.8 mg/mL洛神花花青素对DPPH自由基清除率、ABTS自由基清除率和羟自由基清除率分别为83.15%、 63.32%和74.4%。通过斑马鱼胚胎氧化应激模型进行抗氧化活性研究发现,洛神花花青素能够有效保护由AAPH诱导的斑马鱼胚胎氧化损伤,11.6μg/mL剂量组的洛神花花青素极显著降低斑马鱼胚胎ROS的产生,抑制脂质过氧化物的生成和降低胚胎细胞死亡率,其作用效果与2.9μg/mL VC组相近。结论 超声辅助正交优化后的工艺能提高洛神花花青素得率,比单因素最高得率提高37%;良好的体内外抗氧化活性为进一步开发洛神花提供理论基础。     

基于黏菌优化极限学习机的煤矸石多光谱识别

煤和矸石的精准辨识是煤矸分选和煤炭清洁高效利用的重要前提,针对传统方法存在效率低、需加装辐射 隔离以及受环境干扰等诸多不足,提出了基于多光谱图像特性和光谱特性来识别煤和矸石,构建黏菌优化极限学 习机(Slime Mold Algorithm Extreme Learning Machine,SMA-ELM)的分类模型。 搭建多光谱数据采集系统完成煤与 矸石的光谱图像采集,通过 LBP 对光谱图像进行特征提取并使用 PCA 主成分分析对提取后的特征向量降维,输入 SMA-ELM 分类模型、蚁狮优化极限学习机(Antlion Algorithm Optimized Extreme Learning Machine,ALO-ELM)分类 模型、鲸鱼优化极限学习机(Whale Algorithm Optimized Extreme Learning Machine,WOA-ELM)分类模型进行对比, 重点研究不同波长响应下煤和矸石的辨识精度来筛选最佳波长,通过多评价指标对优化后的最优波段进行比较。 实验结果表明, SMA -ELM 分类效果最佳,第 6 波段为最优波段, SMA - ELM 在该波段的平均识别准确率为 95. 08%,煤和矸石的识别 F1-Score 分别为 96. 47%和 92. 68%,用时 10. 6 s。 所提出的方法可以实现煤和矸石的精 准识别,这对煤和矸石的智能分选具有重要的研究意义。     

串联机器人运动学建模与轨迹规划研究

以IRS3003机器人为研究对象对六自由度串联机器人的运动学建模及轨迹规划方法进行研究,采用D H建模方法,结合Matlab Robotics机器人工具箱建立IRS3003机器人运动模型,对机器人操作空间进行运动学分析.采用五次多项式插值方法,基于PPO路径规划码垛轨迹,分别实现机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划与...