基于虚拟导航线的农业机器人精确视觉导航方法

针对农田、野外环境中无人工标记情况下的导航问题，提出了一种基于虚拟导航线的农业机器人精确视觉导航方法。该方法不需要铺设导航线或者路标即可引导机器人行走直线。首先，根据需求确定需要跟踪的目标区域，之后控制机器人调整方向直到目标移至视野中央；其次，根据机器人和目标的位置确定参照目标，并依据两个目标的位置确定虚拟导航线；然后，动态更新导航线，并结合虚拟定标线和虚拟导航线确定偏移角度和偏移距离；最后，利用偏移参数构建模糊控制表，并以此实现对机器人旋转角度和行走速度的调整。实验结果表明，该算法能较为精确地实现对导航路线的识别，进而利用模糊控制策略使机器人沿直线向目标行走，且导航精度在10 cm以内。     

流体驱动智能管道内检测机器人关键技术及应用

使用以管道自身流体驱动并搭载漏磁检测设备的管道内部机器人进行长距离输送管道的检测是一种重要且有效的手段，其作用愈发重要。本文以省科技重大专项项目为依托，介绍了管道漏磁内检测的原理、缺陷漏磁场的算法以及关乎缺陷检出效果等在内的内检测机器人驱动力、通过适应性、速度控制和漏磁检测模块设计，并将上述项目研究成果运用到实际工业实践。结果表明：本项目开发的内检测机器人其检测适应能力更强，能进一步提高缺陷的检出灵敏度和分辨力。经开挖验证后发现缺陷信号特征与实际缺陷状态高度吻合，可在行业内推广应用。     

A 6-DOF humanoid wall-climbing robot with flexible adsorption feet based on negative pressure suction

A wide range of dangerous and special tasks have witnessed the applications of wall-climbing robots, but they still cannot adapt well torough or sloping walls. This paper proposes a 6-DOF (degree of freedom) humanoid wall-climbing robot (HWCR) based on the principle of negative pressure suction. HWCR has the advantages of flexible adsorption feet, strong adaptability, strong anti-subversion performance, and high friction to the wall. We deduce mechanics formulas and carry out a parametric design of the foot structure so that it can meet the requirement of robot wall climbing. We use Fluent to analyze the flow field of the adsorption foot and determine the motor speed that can provide a reliable adsorption force. Using the D-H matrix to plan gait, we also design a compound cycloid-based foot trajectory to reduce the impact between the HWCR and the wall. Experiments on the uneven wall and sloping wall show that the vehicle can walk with an ideal gait, and the resistance value of the servo on each joint is much lower than the critical value, which ensures the smooth movement of the HWCR.     

An optimal motion planning method for computer-assisted surgical training

This paper focuses on the development and validation of an optimal motion planning method for computer-assisted surgical training. The context of this work is the development of new-generation systems that combine artificial intelligence and computer vision techniques in order to adjust the learning process to specific needs of a trainee, while preventing a trainee from the memorization of particular task settings. The problem described in the paper is the generation of shortest, collision-free trajectories for laparoscopic instrument movements in the rigid block world used for hand–eye coordination tasks. Optimal trajectories are displayed on a monitor to provide continuous visual guidance for optimal navigation of instruments. The key result of the work is a framework for the transition from surgical training systems in which users are dependent on predefined task settings and lack guidance for optimal navigation of laparoscopic instruments, to the so called intelligent systems that can potentially deliver the utmost flexibility to the learning process. A preliminary empirical evaluation of the developed optimal motion planning method has demonstrated the increase of total scores measured by total time taken to complete the task, and the instrument movement economy ratio. Experimentation with different task settings and the technical enhancement of the visual guidance are subjects of future research.     

配电网作业机器人协调控制动力学模型研究

针对配电网人工检修作业风险高、效率低的特点,提出一种新型配电网检修作业机器人的结构模型。在该机器人结构基础上,建立工作机器人与工作物体之间闭合链的关节动力学模型,分别得到不同工作模式下的系统动力学方程;设计机器人的力-位置混合协调控制系统,提出闭环内力的动态分配方法,并通过仿真实验和现场运行验证了力-位置混合协调控制可以有效降低机器人操作过程中的闭环内力,表明该机器人能有效实现机器人的剥线、修线、连线等配电检修功能。     

轮式移动机器人滑移轨迹跟踪控制策略研究

针对轮式移动机器人在滑移条件下的轨迹跟踪问题,提出一种自适应模糊控制策略。利用模糊状态观测器对未知的复杂系统模型进行速度估计和补偿,通过设计输出向量将位置约束转换为输出约束,并构造Barrier Lyapunov函数来保证机器人的运动约束,在此基础上设计更简单的纵向滑移模型,利用李亚普诺夫定理分析闭环系统的稳定性,证明了闭环系统中所有信号都是有界的。最后通过仿真和实验验证了自适应模糊控制策略在轮式机器人纵向滑移情况下的有效性和实用性。     

多策略改进型麻雀算法在水下伸缩臂轨迹定位的应用

针对深层水域水下机器人通过机械臂捕捉目标物定位精度低、搜索难度大、耗费时间长的问题,提出一种基于多策略改进型麻雀搜索算法的水下机器人伸缩臂轨迹定位方法。通过D-H参数法搭建伸缩臂模型,结合MATLAB和ADAMS分析伸缩臂在水下捕捉目标物群目标物的低效性,引用麻雀搜索算法中鸟群觅食在最优位置的思想,引入Logistic混沌映射和柯西高斯变异原理,通过水下机器人的4项性能指标分析最优结果。结果表明：优化后的麻雀算法优于其他算法,同粒子群算法、天牛群算法、鲸鱼优化算法相比,伸缩臂捕捉目标物轨迹路线更加精确,水域环境下避障更为明显。     

基于有限状态机的煤矿辅助运输转载自动化控制研究

为实现辅助运输过程中转载容器装载和转载工作的少人化、智能化,提出一种采用煤矿辅助运输转载机器人实现容器自动化转载的控制方案。概述煤矿辅助运输转载机器人组成及工作原理,分析机器人转载过程,确定了辅助运输转载自动化需要对单轨吊车、转载机械臂、平板车、锁具的工作时序进行控制,在MATLAB中建立系统状态机,将单轨吊车、转载机械臂、平板车、锁具作为子系统,系统状态机根据用户指令结合当前各子系统的状态,协同控制各个子系统的工作时间和顺序,保证了煤矿辅助运输转载的安全进行;最后在ROS中建立辅助运输转载仿真环境,通过系统状态机控制机械臂进行多次抓取实验,实验结果表明转载容器在20次不同位置抓取实验中,抓取成功率均在80%以上。     

成捆圆钢端面标牌自动焊接系统的研究

为实现成捆圆钢端面标牌焊接的自动化,设计一套以双目视觉测量引导的基于工业机器人的标牌自动焊接系统。整个系统主要由工业机器人、双目视觉识别系统、焊钉送料系统、标牌制备系统、末端操作器、控制系统等构成。双目识别系统采用双目相机扫描成捆圆钢端面,得到焊接位置坐标;焊钉供料系统实现焊钉的分料传送,标牌制备系统通过激光打标机将圆钢生产信息制作在标牌上,并将标牌输送到指定位置;末端操作器由工业机器人带动实现焊钉与标牌的抓取、定位焊接以及掰断焊钉尾部等操作;焊接控制系统中工控机与机器人、PLC、双目视觉测量系统等进行通信,完成标牌焊接的自动化流程。