基于ROS的爬壁机器人控制系统设计

大型压力容器探伤作业中,存在效率低、危险性高、成本高等问题,为提高自动化和智能检测水平,研制出一款爬壁机器人进行探伤检测.该爬壁机器人基于机器人操作系统(ROS)进行系统软件开发,以开源硬件Beagle Bone Black为核心搭建硬件平台,采用永磁吸附式移动平台搭载探伤检测仪器方式,对工件进行无损探伤检测作业.现场试验结果表明,爬壁探伤机器人可以替代人工进行探伤作业,控制系统性能良好、稳定,能够实现对机器人的精准控制,有效探伤速度可达40 mm/s,兼具有人机界面友好、智能化水平高、易于扩展等特点,极大地提高了作业效率,并降低了作业风险.     

云制造环境下基于QoS感知的云服务选择模型

为解决云制造环境下的服务选择问题,提出一种基于服务质量感知的云服务选择模型,建立了QoS信息感知和量化机制,针对不诚实评价问题提出信息校正方法,根据变精度粗糙集理论计算服务质量评价指标的权重,与用户设定的权重相结合,利用制造云服务选择算法取得服务质量综合性能排序。实验结果表明,该模型能够准确地为用户选择最佳服务。     

基于BPSO-IRS算法的智能值守机器人资源调度方法研究

针对电网区域内多配电站的巡检,单一值守机器人无法满足区域协调能力且会造成众多资源的浪费,云机器人可以实现资源共享提升巡检效率,以优化系统负载均衡、各类资源利用率均衡和系统能耗为目标,提出了云架构的资源调度系统。搭建资源调度数学模型,结合物理机的几种重要参数建立面向不同目标的数学模型。创建两种不同类型的RVM服务虚拟机：初始放置与增量放置。在云端初始创建服务虚拟机时产生的资源分配问题,可以借鉴PSO算法采用BPSO算法进行放置;在工作环境中对于虚拟机数量不足需要增加虚拟机个数时的分配问题,采用IRS算法进行分配。最后利用设计仿真实验,对比OpenStack原生的LFF调度算法,对BPSO-IRS算法优越性进行验证。     

基于扩展进程代数的云制造服务组合建模与QoS评价

为解决云制造服务组合建模与形式化验证问题,在Web服务编制演算的基础上提出一种扩展了服务质量信息的进程代数XPC4CMSC,给出了XPC4CMSC的语法、操作语义,建立了顺序组合、并发组合、选择组合的活动图与XPC4CMSC描述模型,计算了三种服务组合执行的响应时间、执行费用、可靠性、可用性、物流时间和物流费用。给出了服务质量评价算法与服务组合的形式化验证方案,通过一个柔性多车间调度问题展示了该方案的执行过程。示例研究表明,基于XPC4CMSC的云制造服务组合建模及形式化验证方案是可行的。     

基于微服务的多机器人资源智能云服务平台架构

针对工业机器人云服务平台难以兼容异构通信协议及机器人资源属性描述不统一的问题,提出一种基于微服务的多机器人资源智能云服务平台架构。首先,提出了基于异构协议转换的多机器人智能适配接入方法,以OPC UA统一数据交换协议,实现异构工业机器人的快速接入。然后,提出一种基于扩展信息模型映射的多机器人资源自动虚拟化方法,通过对工业机器人信息模型的扩展定义和一致性映射,构建统一本体模型,实现机器人资源与服务设计解耦。实验表明,该架构能够满足异构工业机器人的高效适配和多机器人资源的统一虚拟化要求,并对微服务节点数量与吞吐量能力关系、业务调度响应时间、业务调度成功率及高并发性能4个指标进行测试验证。     

云制造服务场景下基于QoS值的改进PBFT算法

区块链技术为云制造服务场景下建立供需方信任桥梁的有效工具,共识算法是区块链的核心技术,鉴于现有共识算法存在消耗大、延时高等缺点,提出一种基于服务质量(QoS)值的改进实用拜占庭容错(PBFT)算法。首先根据QoS值筛选共识节点,然后将PBFT算法的三阶段协议优化为二阶段协议,从而在满足安全性的前提下提高通信效率。通过一系列理论和实验分析证明了所提算法的有效性。     

基于Kinect和ROS的骨架追踪在运动训练中的应用研究综述

研究显示,智能化的运动训练可以提高运动员的运动水平,因此,近年来智能化运动训练项目取得了飞速的发展.对现有的基于Kinect骨架追踪的研究成果进行了分析研究,主要原理过程概括如下:基于Kinect采集标准运动员的骨架数据;将采集到的数据进行处理,建立标准的数据库;对普通训练者进行骨架节点的采集,提取特征点;最后将普通训...     

基于ROS的自动分拣机器人系统设计

为了应对电子商务迅猛发展给仓储物流行业带来的新需求和挑战,设计了一款具有自主导航、自动避障以及自动分拣功能的自动分拣机器人.该机器人上位机基于ROS操作系统实现了机器人的多点自主导航、自动避障功能;下位机则基于STM32实现了底层电机、传感器驱动控制;并且,通过上位机与下位机之间的通信,实现了机器人自主导航以及自动抓取...     

基于ROS和Pixhawk飞控自驾仪的无人清扫船研究

本研究旨在探索基于机器人操作系统（Robot Operating System,ROS）和Pixhawk飞控自驾仪的无人清扫船的应用。通过结合先进的自动化技术和海洋保护需求,设计了一种全新的无人船系统,旨在提高海洋环境清洁和生物多样性的保护效率。研究采用了遥感和机器视觉技术,实现了船只自主导航和集中式监测控制。实验结果表明,该无人清扫船系统具有良好的性能和可控性,为实现海洋保护目标提供了新的解决方案。     

基于ROS的全向巡检机器人底盘ARM控制器设计

以四轮八驱全向移动机器人为研究对象,结合ROS系统软件框架,设计了机器人底盘ARM运动控制器。首先根据底盘硬件架构,得出ARM控制器硬件资源输入需求;根据硬件资源需求对各功能模块原理进行设计,并实际制作焊接了ARM控制器实物;在软件层面上在STM32F407内核上移植了ROS底层封装库,通过Topic话题的订阅和发布与顶层IPC工控机进行数据通信。     

基于ROS的机器人宇航员模型构建与仿真验证

随着我国空间站项目的稳步推进和机器人技术的发展,研发可以协助甚至代替宇航员进行危险舱外操作的机器人宇航员成为亟待研究的课题。首先建立了双臂仿人机器人宇航员的URDF模型,而后基于机器人操作系统提供的三维仿真工具Rviz,构建机器人宇航员的三维虚拟运动仿真环境,并进行了仿真实验。实验表明,机器人宇航员可以完成物体抓取、搬运等任务,证实了机器人宇航员模型结构的合理性。     

基于机器人视觉的服务机器人表情识别研究

开发了一种基于机器人视觉的表情识别系统。系统首先基于人脸肤色及Gabor纹理特征精确定位人脸区域,其次用Gabor小波变换提取表情特征并设计基于支持向量机的表情分类器,最终实现对7种人脸基本表情的识别。实验表明,该方法在室内环境下能够实时地识别表情并具有较高的识别成功率。     

基于云计算的智能磨削云平台的研究与应用

工业和制造业需要信息技术的支撑,以云计算为发展方向的新一代互联网技术为工业和制造业的资源整合利用创造了全新的服务平台。针对工业云和云制造的特点,提出了将云计算应用到磨削加工领域的思想,建立了智能磨削云平台,介绍了智能磨削云平台的原理、结构和关键技术,并运用云计算技术开发的相关磨削云软件的应用情况,对智能磨削云平台的发展趋势进行了展望。     

一种新的基于直觉模糊集的制造云服务优选方法

为了在制造云服务候选集中优选出服务质量最佳的制造云服务,提出了制造云服务优选问题,并设计了求解方法。将制造服务质量特征分为可量化和不可量化两种类型,分别用综合加权法来分析可量化服务质量特征,用直觉模糊集运算法分析不可量化的服务质量特征。提出了“制造服务有效期”的概念,更加贴切地表现制造服务性能动态变化的特点。在充分考虑用户需求的同时,针对不同用户的个性化选择,提出了一种交互式的服务质量特征权重分析方法。     

基于MapReduce和多目标蚁群算法的制造云服务动态选择算法

基于云计算技术和云服务技术研究了云服务的动态选择问题,给出了云制造服务层次化模型,提出了一种基于MapReduce和多目标蚁群算法的制造云服务动态选择算法(CSSMA)。依据CSSMA设计了多目标蚁群算法、Map函数、Reduce函数和优化策略等,并将其分布式并行运行于制造云平台中。仿真实验结果表明:CSSMA具备良好的处理大规模问题的能力,适用于制造云服务动态选择问题的求解。     

质量功能配置在机器人质量控制系统中的研究与应用

以3P机器人设计为例,提出了基于质量功能配置的机器人产品质量控制策略.阐述了质量功能配置设计在机器人设计过程中的主要步骤,建立了产品规划、零部件配置及工艺规划和工序质量控制质量屋,通过对HOQ矩阵的分析,得出了所有技术参数的最优值.结果表明,质量功能配置能有效的控制产品开发的进度、质量和成本,能够为机器人产品的设计质量控制提供参考.     

面向服务机器人三维地图创建的大规模点云分割

为了使服务机器人能在室内环境中识别物体并且利用点云自动创建三维VRML地图,针对室内场景中大规模且无规则的点云分割,提出了一种结合RANSAC和聚类的分割算法。该算法充分考虑到室内场景的特征,利用RANSAC提取大平面点云,并在点云当中去除地面等平面环境中的点云数据,最后使用聚类分割物体。此算法充分利用了室内环境的大平面特征和空间上分离特征,有效避免了无规则点云的分割和室内复杂环境导致的分割和运算困难的问题。不同室内环境中的对比实验比较清晰地分割出环境中的主要物体,得到了比较满意的效果。     

基于量子粒子群优化算法的空间机器人非完整笛卡尔路径规划

利用自由漂浮空间机器人系统的非完整冗余特性,提出一种可使基座姿态和机械臂末端位姿同时到达期望状态的路径规划方法.该方法首先通过正弦多项式函数对机械臂关节角轨迹进行参数化,并根据基座姿态和机械臂末端位姿控制精度指标设计目标函数,由此,将自由漂浮空间机器人系统的非完整笛卡尔路径规划问题转换为非线性系统的优化问题.采用量子粒子群优化算法对非线性优化问题进行求解,将求解出的参数代入机械臂关节轨迹函数,即实现了非完整路径规划的目标.建立由飞行基座和6-DOF机械臂组成的空间机器人系统动力学模型,对所提出的方法进行仿真验证.试验结果表明,所提出的方法能够收敛于全局最优值,收敛速度快,所需调整参数少,且规划的关节路径满足关节角、角速度及角加速度的范围,关节路径平滑,适合于机械臂的控制.     

基于云制造的中小企业零件加工模式研究

为提高中小企业在零件加工制造过程中资源的利用,分析了目前中小企业零件加工过程中存在的问题,提出了基于云制造的零件加工服务模式,建立了基于云制造的中小企业零件加工体系结构及运行模式,研究了零件加工云制造服务平台实现的关键技术。     

基于服务满意度的云制造服务综合信任评价模型

为有效量化云制造服务共享平台中企业间的合作信任关系,分析了共享平台的运营模式,提出了一种综合考虑服务满意度与服务满意度波动性的服务综合信任评价模型。首先,建立评价指标体系量化服务满意度,以时间衰减函数表征服务满意度随时间的变化关系;然后,利用虚拟资源包的历史服务满意度信息,提出计算全局服务满意度的方法;最后,以服务满意度波动大小作为奖惩依据对全局服务满意度进行修正,得到虚拟资源包的服务综合信任值。数值实验验证了该模型使用的时间衰减函数和奖惩机制的可行性以及对监测企业提供不稳定服务的有效性。