视觉伺服系统的深度估计自适应控制研究

主要就机器人视觉伺服控制系统中的自适应深度估计问题进行了研究,对基于李亚普诺夫直接设计方法构造的深度估计自适应控制方法进行了可控性及稳定性分析,结果证明系统在自适应控制规律作用下能够渐进稳定。针对GRB-400四自由度机器人视觉伺服系统进行了仿真,仿真结果说明了算法的有效性。     

视觉伺服中运动物体的速度估计

本文讨论了当被观测物体和摄象机两者都运动情况下,物体运动速度的估计算法。为了满足实时跟踪控制的需要,提高两幅图象之间对应点的匹配效率,提出了稀疏光流算法。实验结果证明了算法是正确有效的。     

基于滑模变结构控制的机器人视觉伺服系统研究

文章以4自由度GRB-400工业机器人为研究对象,采用CORECO图像采集系统,构建了基于图象的视觉伺服控制系统.先推导了GRB-400机器人系统图像雅克比矩阵,然后针对该视觉伺服控制系统设计了一种模型跟踪变结构控制器,并给出了闭环系统的稳定性及结构参数鲁棒性分析.最后通过实验结果验证了该滑模变结构控制器具备良好的鲁棒自适应及抗干扰能力.     

参数摄动电液伺服加振系统离散模型到达变结构控制策略的研究

本文针对电液伺服加振系统参数摄动的特点,提出了参数摄动不变性的概念和系统摄动范围的新的估计方法及其本质。在理论上给出了参数摄动线性离散系统模型到达变结构控制(DMRVSC)的设计方法及离散动态补偿器的设计准则,并证明了该方法滑模可达条件成立。该方法减小了系统在切换面上的抖动,提高了系统跟踪精度及鲁棒性。     

基于自适应S面算法的小型ROV艏向和深度运动控制研究

带缆遥控水下机器人（ROV）系统艏向与深度运动具有强非线性和运行环境不确定性等特点。针对ROV的运动特点,构建运动控制模型并进行化简,通过构建自适应S面控制法对艏向与深度进行控制,并利用Lyapunov的稳定性判据证明该控制法的稳定性,通过仿真验证了该控制法具有良好的稳定性和控制品质。同时,与S面控制法相比,自适应S面控制具有更好的动态性能与静态性能,调节速度快、稳定性强,能够准确控制ROV运动。     

基于深度学习的单目视觉水下机器人目标跟踪方法研究

介绍了一种基于深度学习的单目视觉水下机器人目标跟踪新方法,采用该方法能够使自主水下机器人(AUV)在水下复杂环境中实现图像增强处理与目标识别跟踪,对于视频图像中的每个图像,使用预先经过训练的深度卷积神经网络计算图像传输图,图像传输图提供了图像深度信息的相关估计,该方法能够识别水下目标区域,并标明水下目标运动及跟踪方向。实验表明:该方法能够更精确、更稳定地获取水下环境中的定位数据。     

电液伺服系统的变结构自适应鲁棒跟踪控制研究

针对电液伺服系统的跟踪控制问题,在假设系统模型参数和不确定性界都未知的情况下,提出一种变结构自适应鲁棒控制方案。通过自适应方法来消除系统不确定性对系统控制性能的影响,从而达到良好的跟踪控制要求。基于李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的渐进稳定性。仿真结果证明了该方案的有效性。     

电液伺服系统模型跟随自适应控制

提出一种改进的模型跟随自适应控制算法, 该改进算法把系统当前输出误差引入控制信号,同时利用线性神经网络估计系统新的输出误差.利用该改进算法对电液伺服系统进行控制,实践表明该算法是可行的.     

气动伺服机构实现机床进给的研究

机床进给要求高精度的位置控制。本文介绍了用廉价的开关阀控制气缸位置伺服系统来实现进给运动的方法．用ＰＣ３８６和８０９８单片机来实现对进给运动的自适应控制。研究表明，该方案是可行的。     

自适应模糊反演控制在机床永磁同步电机位置控制中的应用

针对机床永磁同步电机外部负载干扰和参数变化敏感,提出了自适应模糊反演控制用于永磁同步电机位置控制。模糊系统估计控制率中的未知非线性,模糊控制器采用自适应和反演构造。与传统反演控制进行了仿真对比,仿真结果表明:提出的控制结构比较简单,在参数不确定和负载力矩干扰的情况下,位置误差集中在一个较小的范围。     

基于机器视觉的实体模型逆向重建系统

为了解决点激光扫描重建过程中点云稀疏、颜色纹理特征不明显的问题提出了一种基于相机图像信息与激光点云融合的三维重建方法。该方法结合线激光三角测距、相机坐标变换关系获取物体深度信息和点云数据,然后利用随机抽样一致(RANSAC)原理进行图像配准,实现对单目标实体的逆向建模。实验结果表明,该系统具有较高的可靠性和良好的精度,当扫描角度为0.2°时,系统重建误差小于0.2 mm,重建精度高于0.35%。     

Data-driven process characterization and adaptive control in robotic arc welding

Robotic arc welding (RAW) has been an essential process in various assembly systems, such as automotive manufacturing. However, its implementations lack adaptivity to compensate for process variations. This paper presents a data-driven process characterization and online adaptive control framework for RAW to automatically and efficiently achieve desired weld pool condition, given any initial conditions. Based on optical imaging, pool width is characterized through a pixel-level image segmentation network and then used for determining the parameter adjustment for robotic execution through a gradient-based controller. Experiments demonstrate quick process convergence within 7 adjustment periods and an error band within 10.9%.     

基于PMSM的三环数控交流伺服系统

论文以数控交流伺服系统为研究对象,给出了一种基于永磁同步电机(PMSM)的三环控制策略.通过建立电流环、转速环和位置环的动态数学模型并进行等效简化,采用闭环调节器对系统性能进行校正的方法,并在Matlab/Simulink环境下对案例进行仿真整定计算.结果表明了系统整体设计的正确性,并达到预期控制效果.     

仿海鬣蜥水陆两栖机器人系统设计

为了满足军事中对水陆两栖可视环境的探测需求,以海鬣蜥为仿生对象设计一款适合水陆两栖环境的仿生机器人。利用SolidWorks软件建立仿海鬣蜥水陆两栖机器人的三维模型,并设计其控制系统。进一步对机器人爬行步态和游动步态进行设计和分析,通过STM32控制器控制舵机、电机、摄像头等执行部件,实现了仿海鬣蜥机器人的陆地爬行和水中游动。通过样机实验验证了该仿生机器人运动灵活、系统运行稳定,具备良好的水陆两栖环境运动和探测能力。     

卷积神经网络算法在工件抓取中的应用

为提高机械手臂夹取物件的准确率,提出基于深度学习法的3D视觉辨识与抓取系统。该视觉系统结合GPU和深度影像Open CV等函数库,分别进行影像拾取、深度数据运算、坐标转换、影像轮廓搜寻和卷积类神经网络模型训练等。采用YOLOv2算法判别目标物体的种类和中心点,并利用轮廓搜寻方法找出物体的角度信息,作为机械手臂操作目标点;通过坐标转换将相机坐标转为机械手臂坐标,由TCP/IP通信传至运动控制系统进行物件夹取。实验结果表明:不同位置的所有零件辨识准确率均在82%以上,抓取误差在1～4 mm内,符合工业生产的要求。     

Dynamic characteristics of suspension bridge hanger cables using digital image processing

In this study, a non-contact measurement method is proposed to estimate the tension in hanger cables by using digital image processing. Digital images were acquired through a vision-based system using a portable digital video camera (camcorder), which was used to remotely measure the dynamic responses and was chosen because it is convenient and cost-efficient. Digital image correlation technique, as one of digital image processing algorithms, was applied to develop an image processing algorithm. An image transform function was used to correct the geometric distortion between the deformed and undeformed images and to calculate the subpixels. The motion of the vision-based system caused by external wind or vibration at camera location was corrected considering a fixed object in the image without any additional sensors. Using this algorithm, the dynamic response of the hanger cable and the resolution of the modal frequencies were improved. It was also confirmed that the dynamic characteristics of the hanger cables can be estimated with only the cable shape not attaching any target.     

基于单片机的遥控无极变速电动云台设计

利用单片机与直流电动机调速技术设计出一种遥控无极变速电动云台,根据需要改变遥控器的操作手杆的位置可自由控制云台电动机转动的速度快慢,使云台上的相机能够迅速准确地跟踪需要拍摄的对象。     

Increase in weld penetration depth by two Nd: YAG laser beams combined

Summary

As part of current R&;D work focused on developing the intelligence of arc welding robots, this paper deals with the problem of weldpool sensing and control. To obtain high‐quality welding, it is important to control the weldpool depth in robot welding regardless of any external disturbance, such as irregular groove gap. The method of controlling the weldpool depth without a mathematical model is discussed.

Since it is difficult to measure the weldpool depth directly, it is estimated from the weldpool surface shape, groove gap, and welding current. A neural network is used to estimate the weldpool depth without a mathematical model. The weldpool depth is controlled from the output of the neural network using the fuzzy controller. Neural network and fuzzy controller application is validated in welding experiments.     

悬臂式磁瓦机械手控制系统的设计与实现

以磁瓦机械手为研究对象,以ARM11+Win CE6.0为上层控制器,以ARM11+μC/OS-II+FPGA为下层控制器,运用RS-485总线进行数据、状态和控制命令的传输。提出了一种在磁性材料行业专用的悬臂式磁瓦机械手控制系统设计方案,其上位机与下位机进行通信,并将机械手与压机联机,验证了悬臂式磁瓦机械手控制系统的可行性和先进性。将该系统投入使用,结果表明:该系统实用可靠、运行良好,实现了预期的功能要求。