基于双目定位的离合器下料系统设计

机械臂在生产线上抓取组装完成的离合器后,需要准确地将离合器放置在自动导引车(AGV)的下料位置.针对AGV入库时位置不确定,机械臂无法准确实现下料问题,设计了一种基于机器视觉技术的离合器下料定位系统,并针对AGV尺寸较大、单相机定位存在精度差、定位不稳定的重要问题,采用双目定位提高精度和稳定性.实际使用结果表明:基于VisionPro视觉软件设计的AGV特征识别视觉定位系统具有很好的定位结果,定位精度为±0.5 mm,运行时间小于2 s;能够引导机械臂快速、准确地完成离合器下料任务,满足工业实际应用的需求.     

一种基于 Kinect 相机的腹部肝穿刺介入导航系统

为验证 Kinect 相机用于腹部肝穿刺介入导航的可行性,开发了一套基于第二代 Kinect 相机 的被动光学定位导航系统。该系统实现了一种无标记术中注册方法,分别从术前腹部 X-射线计算机断层图像和 Kinect 相机获取的彩色及深度图像中提出腹部表面点云数据做匹配,实现术中数据与术前 数据融合。为验证系统的导航精度,分别在 1 个腹部体模和 6 只健康比格犬肝脏区域做了穿刺导航实验,穿刺结果分别统计了靶点配准误差、用户手动误差和靶点定位误差。体模实验显示,靶点配准误 差、用户手动误差和靶点定位误差分别为(4.26±1.94)mm、(2.92±1.67)mm、(5.23±2.29)mm。同 时比较了第一代和第二代 Kinect 相机应用于穿刺导航的性能,实验结果表明,第二代相机的导航精度明显高于第一代。动物实验中得到的靶点定位误差及其横向、径向误差分量为(6.40±2.72)mm、 (4.30±2.51)mm、(3.80±3.11)mm。由实验结果可知,该研究成功验证了 Kinect 相机用于腹部肝穿刺介入手术导航的可行性。     

视觉引导AGV中的数字图像处理方法

利用计算机视觉技术引导自动运输车AGV(Automatic Guided Vehicle)是一种重要的AGV导航手段。该方法通过摄像头获取道路图像信息并进行处理,获得道路参数,以此来指引AGV导航。现有的视觉导航算法大多复杂度较大,难以满足实际应用的实时性需求。提出一种基于道路参数识别的视觉引导方法,将道路中的道路识别为曲线参数,结合预测进行修正,在保证精度的前提下,大幅提高算法效率。理论分析和实验结果表明,该方法具有识别精度高,执行速度快,能达到实用化的要求。     

基于超声波雷达传感器的AGV导航参数选择

针对自主导引车(AGV)的已有导引方式灵活性差和精度低等问题,提出使用超声波雷达传感器实现AGV自主导航并设置合理的导航模型参数。分别建立AGV的运动学模型和传感器的观测模型,为了表征实际的系统误差,基于一致性检测原理为过程模型和观测模型添加乘性或加性噪声。仿真结果表明:设置适当的噪声参数大小,可以实现AGV沿基准路线的自主导航运动。     

捷联惯导/北斗高精度组合导航方法研究

提出采用紧组合方式进行捷联惯导/北斗组合导航设计,首先对捷联惯导与北斗系统进行误差分析与建模,将捷联惯导系统误差、北斗等效时钟误差相应的距离(伪距误差)以及等效时钟频率误差相应的距离率(伪距率误差)作为组合导航系统状态;利用捷联惯导位置输出与北斗接收机星历输出构造获得等效伪距,将其与北斗接收机测量的伪距对应相减作为量测,推导建立对应的量测方程,采用卡尔曼滤波设计捷联惯导/北斗组合导航滤波算法;仿真结果表明,该组合导航方法的速度精度达到±0.05 m/s,位置精度达到±3.2 m,水平姿态精度达到±0.4′,航向精度达到±1.6′。     

厚膜压力传感器的结构优化

为提高厚膜压力传感器的稳定性,借助有限元分析软件Ansys,研究了厚膜压力传感器弹性体的应力分布,进而设计了应变电阻的尺寸,并优化了其布局。采用Ф18mm的96%A l2O3弹性体瓷件研制了一种新型厚膜力敏芯片,实验结果表明:它的热零点温漂小于3×10-4FS/℃,过载达120%,非线性误差及迟滞误差都小于±0.2%FS,精度由±0.4%FS提高到±0.2%FS,其线性度和稳定性得到很大提高,可广泛应用于仪器仪表、测控和导航等领域。     

轻量型改进YOLOv3的园区AGV检测方法

在智慧园区内普遍存在取代传统人力搬运货物的AGV小车,虽然AGV具备自主导航、定位能力,但是由于天气、机器故障等突发不可控因素的影响,在园区场景中通过摄像头对AGV进行实时监控和定位成为一项亟需解决的任务,该任务的技术难点在于如何构建同时满足检测精度和实时性需求的轻量型网络。为了解决这些难点,针对该特定场景提出了具有代表性的自动导航小车数据集,并且提出了轻量型改进YOLOv3^[1]的园区AGV检测算法,在自动导航小车数据集上进行验证,所提出模型在参数量大大缩减的同时,仍实现检测精度为100%的优越性能。     

STM32的磁导航自主导引车通用驱动器设计

针对目前不同功能的磁导航AGV(自主导引车)需要不同驱动器的现状,提出一种磁导航AGV通用驱动器的设计方案.本驱动器采用STM32FV103作为主控芯片,辅以磁条传感器模块、RFID(射频识别)模块等外围模决构成了一个完整的AGV底层控制系统,它可以满足多种磁导航AGV的控制要求.该驱动器已在3种不同功能的磁导航AGV上成功运行,控制AGV完成了指定的任务,达到了一定的通用性.     

视觉导引AGV的路径跟踪控制研究

AGV作为一种自动化程度很高的物流设备,广泛应用于柔性制造车间和自动化立体仓库等场所。视觉导引AGV通过对路径标志的识别和跟踪实现导航,如何提高跟踪精度一直是研究的热点问题。为此,提出一种利用粒子群算法对AGV的控制器参数进行优化,以使AGV的跟踪偏差尽可能小,并且提高系统的动静态稳定性、实时响应性。首先分析AGV的运动学模型,建立了粒子群算法优化的PID控制器;然后在Matlab中对不同速度运行下的小车控制分别进行仿真,通过比较优化前后的控制系统的结果,可以看出优化后的小车控制器性能明显提高,证明了所设计控制策略的有效性。     

数字式旋转粘度计

<正> 粘度是流体的重要物理性质,粘度的测定在石油、化工、轻工、食品、机械、国防、交通、煤炭、冶金等工业部门及科学研究方面有着重要意义。本文介绍一种数字式旋转粘度计,其主要特点是: 1.测量范围广(10～5×10~5mPa·s) 2.准确度高(常温:≤±3%) 3.重复性好(常温:≤±1%;高温:≤±5%) 4.仪器由LED数码管直接显示粘度值5.仪器对测定数据输出BCD码,可与数字打印机连用、记录测量数据、供分析处理。6.仪器可作单次和累计平均显示(采用数字滤波能提高测量精度)     

自主导航小车AGV定位方法的研究

AGV是一种用于FMS中以实现物料自动运输的轮式移动机器人,对其进行定位是实现物料准确运输的基本保证.通过对移动机器人现有定位方法及其定位精度的分析,提出了利用安装于AGV侧两模拟量超声波传感器为其实现定位的定位方法.理论分析证明了该方法是可行的,实验验证了该定位方法是可靠的.实验结果表明,采用所设计的定位方法为AGV进行定位,其定位精度可满足FMS对AGV定位精度的要求.     

DGPS与UWB混合精确无缝定位技术研究

差分全球定位系统(DGPS)是一种精确的定位系统,但在室内或有障碍物的情况下,其定位精度很低甚至不能进行定位。超宽带(UWB)定位系统在室内有很高的定位精度,但受其测量范围的影响,不适合室外定位。将DGPS和UWB结合定位,利用Kalman滤波器对UWB非视距误差(NLOS)进行消除,采用粒子滤波器对不同传感器进行数据融合,并使用GPRS通信模块进行无线数据传输。实验表明:该方法能够使系统整体定位精度提高19%,既能满足室内外无缝定位,又具有很高的定位精度。     

Positioning and obstacle avoidance of automatic guided vehicle in partially known environment

This paper presents positioning and obstacle avoidance of Automatic Guidance Vehicle (AGV) in partially known environment. To do this task, the followings are done. Firstly, the system configuration of AGV is described. Secondly, mathematical kinematic modeling of the AGV is presented to understand its characteristics and behavior. Thirdly, the Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) algorithm based on the laser measurement system and encoders is proposed. The encoders are used for detecting the motion state of the AGV. In a slippery environment and a high speed AGV condition, encoder positioning method generates big error. Therefore, Extended Kalman Filter (EKF) is used to get the best position estimation of AGV by combining the encoder positioning result and landmark positions obtained from the laser scanner. Fourthly, to achieve the desired coordinate, D* Lite algorithm is used to generate a path from the start point to the goal point for AGV and to avoid unknown obstacles using information obtained from laser scanner. A backstepping controller based on Lyapunov stability is proposed for tracking the desired path generated by D* Lite algorithm. Finally, the effectiveness of the proposed algorithms and controller are verified by using experiment. The experimental results show that the AGV successfully reaches the goal point with an acceptable small error.     

基于STM32的重载AGV系统设计

AGV车辆在使用过程中可能存在不少问题与偏差,为提高公司产品竞争力,需要设计出一套更完善的AGV系统使得AGV车辆在运行中通讯方式更多元化、定位导航循迹精度更高、测量参考数据更准确。     

基于Cortex-M4的多传感器组合导航系统设计

针对移动机器人导航定位需求,设计了一种低成本、便携式的多传感器组合导航系统.采用ARM Cortex-M4内核的STM32F407处理器为电路核心,利用微惯性测量单元(MIMU)、全球卫星定位系统(GPS)以及电子罗盘作为导航数据源,进行了相关的硬件设计;采用移动导航平台进行实验验证,通过实测数据进行分析,结果表明:该组合导航系统可以有效提高导航精度,使其导航定位经纬度误差稳定在1.0m左右,航向角误差稳定在0.8°以内,对移动机器人导航有一定的参考价值.     

Automatic visual guidance of a forklift engaging a pallet

This paper presents the development of a prototype vision-guided forklift system for the automatic engagement of pallets. The system is controlled using the visual guidance method of mobile camera-space manipulation, which is capable of achieving a high level of precision in positioning and orienting mobile manipulator robots without relying on camera calibration. The paper contains development of the method, the development of a prototype forklift as well as experimental results in actual pallet engagement tasks. The technology could be added to AGV systems enabling them to engage arbitrarily located pallets. It also could be added to standard forklifts as an operator assist capability.     

Steering rules for AGV based on primitive function and elementary movement control

The complete structure of an AGV control system is described in the first part of this paper. The AGV control system is hierarchical and consists of five levels. The structure of one level does not depend on the structures of the other levels. This means that the control system depends on the design of the AGV at the lowest level only, at the actuator servo-control level and its coordination in realizing AGV primitive functions.The second part of the paper describes rules applicable to AGV steering. The structure of these rules depends on two groups of factors. The first group is dependent on information groups fed to the AGV processor by the position sensor. The second group of factors represents aims and conditions and AGV steering such as positioning accuracy, positioning time, allowed room for maneuver, the shape of the given trajectory, etc. The AGV steering rules contain sequences of primitive functions. These primitive functions are of such types as “turn left”, “straighten” (correct), “go straight on”, etc. Trajectory, as one of the basic factors, is defined at the level of controlling an elementary movement. The term “to control an elementary movement” means to select a transport road throughout the transport network and to code it using “elementary movement” such as “go straight” (relating to road section), “turn left” (relating to turning at a crossroad) etc.The results of the AGV steering simulation are presented in the third part of the paper. An exact kinematic AGV model used for stimulating control models is also presented.     

基于Hausdorff距离的海底地形匹配算法仿真研究

地形匹配算法是海底地形辅助导航系统的关键技术之一。根据海底地形的特殊特性，传统地形匹配算法直接应用于STAN时，易出现定位精度大幅降低和算法不稳定性问题。该文提出一种基于地形轮廓匹配原理的新算法，该算法利用改进的Hausdorff距离作为水深实时测量曲线与海底地形图水深曲线之间的度量函数。改进的Hausdorff距离对匹配对象存在的小误差不敏感，在一定程度上还可反映空间两条曲线的方位关系，该算法定位精度高、稳定性好。利用某海域地形图进行的仿真实验表明：该算法是可行的，定位精度比现有算法提高一倍左右。