带双目视觉的SCARA机械臂运动学分析及轨迹规划

为了解决SCARA机械臂因目标位姿变化而引起抓取任务失败问题,给出了一种基于机器视觉目标检测与定位的机械臂控制方法。通过双目相机成像模型实现坐标系之间的转换,利用计算机视觉识别及三维匹配方法,达到对目标物体定位的目的,从而确定机械臂末端执行器的期望位置。结合使用D-H参数法建立机械臂的运动学模型,通过运动学方程的逆解,得到末端执行器到达期望位置时机械臂各驱动关节的变量参数,然后对其进行轨迹规划仿真,得到了连续且平滑的各关节位移、速度、加速度变化规律曲线,同时使用SCARA机械臂进行装配实验。实验结果表明该系统能够准确、稳定地把物体放到目标位置,完成装配任务,从而为开发机械臂运动控制系统提供重要的参考。     

基于计算机视觉的排爆机器人半智能作业模式

为提高排爆机器人的智能性和易操作性,提出了排爆机器人的两种半智能作业模式:基于计算机视觉的目标物自动抓取模式和联动操作模式.在基于视觉的目标物自动抓取模式中,操作者只需在传回的现场图像中标出目标物,机械手臂就能自动抓取;在联动操作模式中,操作者能对机械手臂进行"整体"的联动控制,控制机械手臂的手爪的各个方向运动,很方便地抓取目标物。抓取实验表明,这能提高机器人的智能性和易操作性,及作业的抓取精度.最后,对误差的各种原因进行了分析。     

一种用于机器人抓取的单目实时三维重建系统

为支持家庭用服务机器人抓取任务,设计了一种针对家庭环境中常见物体的实时三维重建系统.系统假设相机在围绕物体运动的同时采集图像.首先借助从运动恢复结构算法求解相机在采集图像序列时的运动轨迹.根据运动轨迹中的位置信息,基于几何约束为相机运动轨迹中的每一帧选择最合适的配对图像.提出基于虚拟双目的 立体匹配方法恢复每组配对中两帧图像共视区域的三维结构.利用L-R检查和抛物线拟合等后处理方法剔除误差较大的测点.最后用不同的图像配对计算出的三维结构生成最终的物体模型.实验结果表明生成的物体模型中位数相对误差在1.0％左右,满足机器人抓取任务中对物体模型的精度要求.同时系统平均运行速度超过25帧/秒,满足家庭用物体快速建模的要求.     

基于三维检测网络的机器人抓取方法

机器人抓取任务中面对的是不同形状和大小的物体,而散落在场景中的物体会有不同的姿态和位置,这对机器人抓取中计算物体位姿任务提出了较高的挑战。针对于此,本文设计了一种基于三维目标检测的机器人抓取方法,弥补了基于二维图像识别引导机器人抓取任务中对视角要求较高的缺陷。首先,设计了一种卷积神经网络在RGB图像中识别物体,并回归出物体三维包围盒、物体中心点;其次,提出一种计算机器人抓取物体最佳姿势的策略;最后,控制机器人进行抓取。在实际场景中,使用本文设计的三维检测网络,三维目标检测精度达到88%,抓取成功率达到94%。综上所述,本文设计的系统能有效找到机器人合适的抓取姿势,提高抓取成功率,满足更高的抓取任务要求。     

基于单目视觉的工业机器人目标识别技术研究

为实现工业机器人能在多个目标的工作环境下自主识别指定的目标,提出了一种基于单目视觉技术的解决方法.主要采用中值滤波和最大类间方差法对初始图像分别进行滤波和分割,给出一种新的统计矩阵标记区域算法,利用目标本身的几何特征达到识别目的,选取质心标记法实现目标物体的定位.实验结果表明,该方法在较复杂的环境下能够获得较好的识别定位指定目标的效果,为工业机器人抓取目标提供了必要的信息.     

机器人视觉在数控加工中心的应用研究

机器人是智能化发展的产物,具有出色的物体识别功能,智能化机器人在工作过程中,会通过对目标物体位置以及基本类型的感知,实现自动化追踪与抓取等功能,其中最为高层的视觉特征是物体的形状信息,机器人视觉主要是通过形状特征的辨认,判断目标图像,并从庞大的自然图像库中以抽象的形式表现出来。本文主要探讨了机器人视觉,在数控加工中心的应用,希望能够为数控机床群的协同加工奠定有力基础,实现对目标物体的有效识别,并具备定位追踪功能,实现自动化特征提取,并按照形状指导解决数控工件加工过程中的关键问题。     

欠驱动仿人机器人手爪的精确捏取与包络抓取研究

研制出一种基于欠驱动机构的仿人机器人手爪,分析了手爪可实现的2种抓取模式(精确捏取和包络抓取),应用力矩平衡分析了精确捏取模式下末关节对物体的作用力与输入转矩的关系,应用虚功原理分析了包络抓取模式下各关节对物体的作用力与输入转矩的关系,并比较了2种抓取模式的抓取质量.最后在COSMOSMotion仿真环境中模拟了2种模式对圆柱形物体的抓取,验证了对抓取质量的分析.     

基于Delta并联机器人的传送带动态跟踪

Delta并联机器人是最典型的空间三自由度移动的并联机构,其在3C电子产品行业、食品包装行业、生物制药行业均得到了广泛的应用。主要以Delta并联机器人为研究对象,通过视觉系统定位物体的位姿,再结合传送带编码器的位置反馈信息,计算出物体在机器人坐标系下面的实时位姿。实验结果表明,机器人在位置模式下,通过改进后的PID算法,能预测传送带上物体的位姿,并实时调整自身移动速度和末端位姿来跟踪传送带上的物体,最终实现对目标的动态跟踪抓取。     

一种面向工业机器人智能抓取的视觉引导技术研究

为实现工业机器人自主识别并抓取指定的目标,提出了一种基于计算机视觉引导的解决方法.该方法利用指定目标的3D数据模型,以及由两台或者多台CCD摄像机从工作场景中不同角度获取到的数字图像,经过目标姿态估算、投影计算并生成投影图像,再利用投影图像与目标真实图像进行比较,实现了目标的识别与位姿获取.实验结果表明该方法可以在较复杂的环境下识别指定目标,并获得目标的姿态信息,从而为工业机器人抓取目标提供引导.     

基于单目视觉的工业机器人智能抓取研究

针对工业装配生产线的自动装配问题,设计了一种基于单目视觉技术的机器人自动识别与智能抓取的结构.运用最大隶属度规则建立匹配关系矩阵,构建决策矩阵达到工件的模糊自主识别目的,并采用基于二阶惯性矩的轴向确定方法.在机器人装配作业平台上进行了工件识别与抓取的实验研究,实验结果表明,该方法能够获得很好的识别效果和实时性,为工业机器人智能抓取目标提供了必要的信息.     

原子吸收分光光度法在环境分析领域中的应用

原子吸收分光光度法是国内外环境分析中最常见的方法之一,本文介绍了原子吸收分光光度法在环境分析中的应用,对美国ＥＰＡ、日本ＪＩＳ和我国现行的标准法系列和统一方法进行了比较,还报道了ＧＦＡＡＳ测定的样品消解中,可能由于用水及酸类引起的沾污问题,同时对国外ＧＦＡＳＳ法直接测定固体环境试样进行了报道,环境形态分析是ＡＡＳ法的主要应用领域,且该技术在国内外发展很快,以Ａｓ、Ｐｂ、Ｓｎ的形态分析为重点,介绍了ＧＣ－ＡＡＳ、ＨＰＬＣ－ＡＡＳ、ＩＣ－ＡＥＳ在形态分析中的应用,同时,对于使用不同的固体样品处理方法,使用ＡＡＳ测定定重金属也进行了介绍,本文引用至１９９９年国内外文献４４篇。     

循环流化床颗粒团多参数的光散射测量方法

针对循环流化床床内颗粒团动态参数和行为特性的测量问题,提出了基于光散射原理的颗粒团运动速度、高度与浓度等多参数同时在线测量方法,利用该方法对二维冷态循环流化床试验台开展颗粒团参数测量,获得了颗粒经测量区造成的光强衰减信号,通过对上下测量单元光强信号进行互相关分析可获得颗粒团运动速度参数;对信号进行低通滤波,根据低频信号极值点时间差及运动速度测量结果,得到颗粒团高度参数;同时根据光强衰减程度计算颗粒团的浓度参数。由此实现了基于光散射原理的循环流化床床内颗粒团运动速度、高度与浓度多参数同时在线测量,测量结果显示,在典型工况下,提升管中心区域颗粒团运动速度较为稳定,平均速度为3.81 m/s,近壁面区域颗粒团运动速度有较大波动且出现负值,平均速度为0.65 m/s;中心区域颗粒浓度较近壁面区域小;中心区域颗粒团高度主要分布在20～40 mm区间,近壁面区域颗粒团高度主要分布在30～60 mm区间。这为循环流化床内颗粒团的形成、结构及其运动研究提供了一种有效的测量手段。     

Ni－P－Si_3N_4复合镀层中P含量对残余应力和磨损性能的影响

采用Ｘ射线法测量了Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层经热处理后在镀层中产生的残余应力，并与Ｎｉ－Ｐ镀层进行了对比研究。同时，着重分析了镀层残余应力和磨损性能的关系。结果表明，Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层中Ｐ含量较低时为压应力，镀层磨损量较低；Ｐ含量较高时为拉应力，镀层脆性脱落严重，磨损量增大。对于ＮｉＰ镀层，随着镀层中Ｐ含量的增大，拉应力逐渐增大，磨损加剧；而Ｐ含量较低时，表现为粘着磨损。     

基于图像熵的自动聚焦函数研究

从图像中熵的定义出来,研究了图像熵在成像系统自动聚焦判决函数中的应用,研究发现:图像熵作为聚焦判决函数出现了两类不同的判决准则,一类是图像清晰熵小,另一类是图像清晰熵大.对不同类型测试图像的分析和计算,证实了这种非一致性的存在并分析了造成这种现象的可能原因,而且由于图像熵的峰值较小,数值仅在小数点后变化,不易找出全局最大值.在均方差判决函数的基础上,提出了条件加权均方的方法,得到了具有准则一致性的自动聚焦判别函数.实验证明:条件加权均方差判决函数在不增加运算量的前提下,可以加大函数的峰值,从而提高判决的准确性.实用中在测试条件变化不大的情况下,通过人机交互,可选用图像熵作为自动聚焦判决函数,否则优先考虑条件加权均方函数.     

钢/玻璃的摩擦磨损性能动态观测研究

本实验在自行设计的摩擦磨损动态观测实验机进行,摩擦副之间的接触采用球一盘式接触。研究表明：当以较低速度滑动时,钢球表面的氧化物起到抗磨作用;滑动速度达到一定值时,氧化膜的生成速度小于氧化膜的磨损速度,摩擦表面为粘着磨损;当滑动速度继续升高时,摩擦表面的活化能增加,氧化加速．又出现氧化磨损;而滑动速度过高时,粘着磨损成为主要磨损形式,同时由于磨粒的作用,表面也发生疲劳磨损和磨料磨损．致使磨损急剧增加;表面层在摩擦热导致的高温条件下,氧化膜的生成速度又有所增加,氧化磨损为主要形式。     

高精度印花机控制系统的实现

针对我国印染行业中丝网印花机的定位精度较低、自动化程度不高、人机界面差等问题,提出了采用了一种高性能的伺服控制系统,解决了印花机网框的精确定位问题,实现了友好的中文人机界面,使整机的性能完全达到甚至超过了国外同类产品的应用水平.     

国产部分细颗粒石墨的辐照行为

石墨因其具有优异的高温性能和良好的核能技术而用于反应堆中,但石墨受到辐照的影响。使其物理性能发生改变,从而影响它的使用寿命。对我国部分国产细颗粒石墨,即等静压石墨和三高石墨,进行辐照行为研究,得到了石墨尺寸变化和热膨胀系数变化数据,分析辐照对石墨寿命的影响。并评价我国石墨辐照性能指标。     

Ni－P－Si_3N_4复合镀层中P含量对残余应力和磨损性能的影响

采用Ｘ射线法测量了Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层经热处理后在镀层中产生的残余应力，并与Ｎｉ－Ｐ镀层进行了对比研究。同时，着重分析了镀层残余应力和磨损性能的关系。结果表明，Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层中Ｐ含量较低时为压应力，镀层磨损量较低；Ｐ含量较高时为拉应力，镀层脆性脱落严重，磨损量增大。对于ＮｉＰ镀层，随着镀层中Ｐ含量的增大，拉应力逐渐增大，磨损加剧；而Ｐ含量较低时，表现为粘着磨损。     

分振幅双光束等倾干涉中半波损失的讨论

为研究光经过透明平行平板后出现的两束主要反射光之间是否存在半波损失,利用菲涅耳公式和矢量分解再求和的方法,以它们在p、s方向的分振动是否分别反向,且各自方向上的振幅比相等作为判据进行分析,结果发现只在两种情况下有半波损失:第一种是透明平行平板处于均匀的透明媒质中,光以Brewster角斜入射透明平行平板时有半波损失;而透明平行平板处于两种折射率不同的环境媒质之间时不会有半波损失。第二种情况是光束正入射透明平行平板,且当透明平行平板的折射率与周围环境透明媒质的折射率相比处于最大或最小时,将有半波损失。其它情况则没有半波损失。     

基于神经区域生长瓷砖表面缺陷检测

自动视觉检测是机器视觉在工业方面的一项重要应用。针对目前瓷砖表面缺陷检测仍停留在手工操作水平,劳动强度大,效率低,检测精度远远不能满足实际生产的需要,本文提出一种基于BP神经网络与区域生长法相结合的图像分割技术,并将其应用到瓷砖表面缺陷检测。本算法原理是通过BP神经网络对瓷砖表面进行缺陷检测,将瓷砖主要缺陷分割出来,然后再利用区域生长法对其缺陷部分作进一步分割,使缺陷能被精确、快速地分割出来。通过大量实验说明本算法在实际应用中的精确度达到97%,检测速度得到明显的提高,效果令人满意,具有良好的应用前景。