莲蓬采摘点与采摘姿态计算算法

针对研发莲蓬采摘机器人遇到的采摘点识别问题,提出了一种莲蓬采摘点与采摘姿态计算方法。提出了一种基于YOLO(you only look once)与Deeplab v3+的二阶段分割网络,并通过Mobilenet v2特征提取网络对算法进行轻量化改进,最后对分割后的结果进行图像处理,进一步计算得到莲蓬采摘点及采摘姿态。将50幅原始图像进行验证试验的结果表明,算法计算成功率为88.89%,平均帧率为34.41 FPS。得到的算法能够为莲蓬自动化采摘机械提供有效信息,具有轻量化、效率高的特点,促进了计算机视觉与神经网络在现代农业的应用。     

PGZX-1型炉管爬行机器人机械结构设计

PGZX—1型炉管特指管径在50 mm—90 mm,管间距在30 mm左右的直管。目前很多化工厂锅炉管道和热电厂加热管均属于PGZX—1型炉管。因长期受热,炉管极易产生严重的渗碳现象,需对管柱渗碳层厚度进行检测,以随时了解炉管内部渗碳情况,确保工作的稳定性及安全性。提出了一种能够攀爬管柱的机器人,这种机器人不受攀爬管柱材料和管径限制,在尺寸及重量上实现最小化。对炉管爬行工作时面临的管间距狭小,管径变动及管体变形进行了针对性设计,介绍了新型爬管机器人的原理方案,阐述了新型爬管机器人主要机械结构的设计原理。     

变电站巡检机器人避障方法研究与应用

为提升变电站巡检机器人的导航避障能力,将深度学习技术应用于变电站场景识别中,提出了一种基于深度卷积神经网络的避障方法.该方法联合图像分类和语义分割两个分支来共同辅助机器人导航避障,分类分支通过获取图像全局信息,保证机器人正确行驶方向;而语义分割支路则根据图像局部信息以及机器人前方目标类别,指导机器人准确避障.实验结果表明,避障方法可以高效地对图像进行分类和分割,同时,在实际变电站环境中,该方法也能为巡检机器人提供有效的避障信息,实现实时自主避障.     

关节式双履带移动机器人越障稳定性分析

通过对外部环境的复杂情况及各类影响因素的观测与分析,设计了一种基于非结构环境的关节式双履带移动机器人,该机器人平台由前、后两壳体组成,两壳体由旋转关节相连接,调节式活动装置和履带压紧机构的设计保证了机器人的越障稳定性。在此基础上,以攀越二维崎岖地形、正斜坡地形以及楼梯等三种典型地形为例,对机器人的越障稳定性进行分析和仿真。最后经过实验验证关节式双履带移动机器人的结构设计的合理性和理论分析的正确性。     

水黾仿生特性与工程应用研究进展

水黾是一种在湖泊、池塘、湿地中常见的小型昆虫,凭借其腿部具有微纳复合结构而呈现的超疏水特性可稳定站立在水面,受到普遍关注并逐步成为研究热点。已有学者对水黾运动特性开展研究,以期获取设计灵感用以研制功能优异的超疏水表面与功能完善的仿生水黾机器人。从水黾运动特性入手,综述了运动支撑力的测试方法,重点关注以水黾为仿生原型在工程仿生领域中超疏水表面制备、水上行走机器人和跳跃机器人研制的发展现状。超疏水表面的制备应从微形貌特征、制备工艺和生产成本等方面深入研究,仿生水黾机器人的研制需进一步考虑运动、驱动方式和支撑特性。基于水黾腿部微形貌结构特征研制超疏水功效显著且持久的超疏水表面,以及性能优异、功能完备、运动特性高度相似的仿生水黾机器人将是未来发展的主要趋势。     

基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划

为提高绳驱动连续体机器人运动的平滑性和稳定性,在关节空间和笛卡尔空间研究了基于样条函数和粒子群算法的轨迹规划问题。首先,采用双参数局部指数积公式建立连续体机器人的运动学模型;其次,根据牛顿-拉夫森迭代方法进行逆运动学求解;最后,基于自适应惯性权重的粒子群时间最优化算法结合五次B样条函数,分别实现了连续体机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划。仿真结果表明：在相同的条件下,两种方法均可得到连续体机器人末端的连续轨迹,速度均小于10 mm/s,加速度均小于20 mm/s²;基于关节空间规划出的关节位移、速度、加速度曲线更为平滑,关节空间规划用时9.219 3 s,笛卡尔空间规划用时10.604 6 s。基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划研究,提高了连续体机器人的运动性能,可为绳驱动连续体机器人的位姿规划提供参考。     

基于单向气动驱动器的软体手变形机理

针对软体气动驱动器的变形机理,以气动驱动软体手为研究对象,开展了基于单向气动驱动器的软体手指弯曲和摆动机理的研究。设计了气动驱动软体手,其弯曲和摆动结构均由多个相互连通的气室和一个不可延伸层组成。当相邻气室因充气膨胀而相互挤压时,气室受到不可延伸层的约束,实现了弯曲和摆动变形。为进一步考察软体手的变形机理,对620#T超弹性硅橡胶材料的非线性力学特性进行了研究,测定了其材料常系数。基于Yeoh模型密度函数,结合空间力矩平衡方程,建立了驱动压强和曲率半径的理论模型,并开展了软体手指弯曲及摆动变形的仿真研究,结果证明了理论模型的正确性。研究结果可以为其他基于气动驱动的软体结构变形机理研究提供理论基础。     

基于互补问题描述单边接触的空间机器人动力学建模与数值仿真

针对弹簧-阻尼(spring-damp, SD)并联模型描述机器人接触作业时需要耗时调节刚度、阻尼系数, 并在接触末端额外安装力传感器等缺陷, 基于互补问题, 描述空间机械臂末端与目标的单边接触, 推导具有紧凑数学形式的空间机器人接触动力学模型。采用 Lemke 算法设计动力学模型的数值计算方法, 并通过数学仿真验证动力学模型的有效性。     

可变执行机构智能教学移动机器人系统原型及应用

提出一种基于BASIC Stamp2的可变执行机构移动教学机器人设计方案.通过在同一机器人底架上设计不同的行走机构,使功能扩展与制造成本之间取得平衡,系统各项功能测试验证了软硬件设计的可行性.结果表明:所建立的系统不仅丰富了传统教学机器人的功能,同时有效降低了重复设计不同运动机构的成本.     

四足机器人发展现状与展望

 自然界中有许多地形无法使用传统轮式或履带式车辆到达,而哺乳动物却能够在这些地形行走自如,这充分展示出四足移动方式的优势。在动物的启发下,科研人员对四足机器人进行了深入研究,并取得了丰硕成果。本文综述国内外四足机器人的发展现状,归纳了四足机器人领域涉及的关键技术,展望了其发展趋势。