“机器人时代”通识教育课程建设实践与思考

“机器人时代”是面向全校各年级各专业的通识教育类课程。课程坚持从技术、社会学、伦理学等多元角度帮助学生把握机器人工程科技的未来发展走向。在不断的打磨与完善过程中,该门课程在教学目标设计、教学模式改革、课程思政元素融入等方面已经逐步探索出一条从多元视角开展通识教育课程建设的成功路径。     

基于规划路径约束的机器人定位方法

路径规划是为机器人生成可行驶路径以实现循迹的过程。因此,机器人的位置应该位于或靠近规划的行驶路径。从而,路径规划可为机器人定位产生重要的约束。该文提出一种规划路径约束的位置概率图 (PI-LPM)模型,该模型通过概率来表征机器人在整个地图范围内所处的位置的可能性。其中,模型中概率密度函数是通过核密度估计 (KDE)方法从表征规划路径的所有数据点生成。在所提出的PI-LPM模型基础上,提出一种规划路径约束的机器人定位新算法 (RL-PPC)来提高机器人定位精度。在该方法中,应用粒子滤波算法来融合所提出的PI-LPM模型和已有的传感器定位方法。融合过程中,从PI-LPM模型中计算得到的概率是分配粒子权重的一个重要因素。实验中分别利用仿真数据和真实数据对所提出的模型与算法进行验证。实验结果表明,所提RL-PPC算法可有效融合PI-LPM模型与主流的定位系统(如GPS和LiDAR定位系统),并显著提高机器人定位的整体性能。     

融合深度学习与成像模型的水下图像增强算法

水下机器人的视觉感知功能因受到水下环境因素的影响,面临着图像质量降低的挑战,如图像颜色畸变、整体色调偏绿、偏蓝、对比度较低、细节较为模糊等。提出一种结合深度学习方法与物理成像模型的新型水下图像增强算法,通过构建包含扩张卷积和带参数激活函数的神经网络,进行背景散射光和直接传输映射的估计,并结合成像模型的数学表达进行重建运算得到增强后图像。实验结果表明,与UDCP、IBLA、GLNet等典型图像增强算法相比,该算法具有更快的运算速度,且能够消除水下环境因素带来的影响,丰富图像色彩的同时能增强各类细节,在峰值信噪比指标和结构相似度指标上取得了较大值。此外,增强后的图像在特征点匹配实验中获得了更好的匹配效果。     

多机器人协同SLAM技术研究进展

由于单机器人同步定位与建图（SLAM）技术在实际应用中的局限性,多机器人协同SLAM技术以较强的灵活性和鲁棒性受到研究人员的广泛关注,并且在农业生产、环境监测、海上搜救等领域具有巨大应用前景。多机器人协同SLAM是多机器人协同工作的核心及大范围复杂环境内及时获得场景感知信息的关键,能使多个机器人在协同工作时共同定位并构建任务空间地图,主要基于单机器人SLAM算法、多机器人系统架构、地图融合等技术实现。结合多机器人协同SLAM的发展历程,对比分析当前主流的多机器人协同SLAM算法。从传感器的角度,将多机器人协同SLAM分为激光协同SLAM、视觉协同SLAM以及激光视觉融合协同SLAM三类,并对多机器人协同SLAM的架构选择、多机通信、相对位姿、地图融合和后端优化问题进行讨论,同时指出异构机器人协同、基于深度学习的语义SLAM是多机器人协同SLAM的未来发展趋势。     

技术热点、前沿识别支持的2035技术清单调整方法——以机器人技术为例

本文针对技术预见中关注度较高的技术热点、前沿识别和趋势分析问题,综合以往研究提出的成体系的和较为完善的分析方法,并以机器人技术为例,分析了机器人领域的技术热点和技术前沿以及发展趋势,为中国工程科技2035发展战略研究中技术清单的提出与技术产业布局提供了重要的数据支持。     

从数字制造到智能制造的关键技术途径研究

在深入研究智能制造的内涵及关键技术的基础上,提出了我国从数字制造到智能制造的三大发展模式,以及实现从数字制造到智能制造发展的具体技术途径。针对典型行业的生产特点,提出了从数字制造到智能制造发展的技术路线图,为推动我国制造业从数字制造到智能制造的发展提供技术途径的指引。     

基于机器视觉的机器人辨识及分拣盒装香烟的系统

运用机器视觉技术和机器人技术设计并实现了一种识别、分拣盒装香烟的系统,以提高识别准确率和分拣效率。该系统通过USB摄像头采集烟盒图像信息,从烟盒的特征检测入手,利用Matlab工具对香烟条形码、烟盒颜色和字迹字符三个方面进行处理分析,识别出真伪香烟,并随即通过控制机器人手爪对识别出的香烟进行分拣。     

蛇形机器人水中上浮下潜运动仿真研究

根据水下环境特征,研究蛇形机器人在水中三维空间的运动步态.基于虚拟机器人实验平台(V-REP)动力学仿真软件搭建了具有垂直和水平关节的蛇形机器人模型,在蛇形曲线生成蜿蜒运动的基础上,采用逐节升降法实现了水中的上浮下潜运动步态.分析了蛇形机器人在水中运动过程中的位态、受力、关节力矩及运动效率的状况,为蛇形机器人水中运动的实用化提供数据参考,同时验证了逐节升降法实现蜿蜒下潜上浮的有效性.     

高世代液晶面板生产环境控制与高精度区域的温度控制实例研究

本文就高世代液晶显示面板高精密温度控制的机器人区域进行分析与验证,研究控制如何和保证黄光区曝光机机器人区域的温度稳定。     

焊接机器人智能化技术研究现状与展望

机器人焊接已经成为自动化焊接的主要标志,实现机器人焊接过程智能化是机器人焊接技术发展的必然趋势。本文从焊接传感技术、焊缝跟踪技术、焊接路径规划技术与焊缝成形质量控制技术四个方面介绍机器人焊接智能化关键技术的研究现状及其面临的问题,也展望了焊接机器人智能化技术的发展趋势。