一种基于ROS的机器人云平台架构设计

机器人云服务平台是机器人技术与互联网技术相融合而产生,为用户提供基于网络的机器人接入、监控、管理、数据分析、控制优化等专业化服务的一种软件服务平台。提出一种基于ROS的机器人云服务平台架构,根据功能层次分为基础层、平台层和服务层三个层次。基础层是提供基础设施资源的物理硬件层次,包括云平台底层的硬件服务器和网络设备等;平台层是用于促进用户应用开发、部署的中间件云服务,为机器人软件程序提供开发、测试和运行环境的层次;服务层是将资源抽象和虚拟化封装成服务统一部署在云平台上,以提供软件的方式为用户服务。基于ROS的机器人云服务平台架构结合了现有的机器人云平台架构,在其基础上进行了优化,借鉴OpenStack的松散耦合架构完成基础层的设计,根据微服务体系结构将应用软件拆分成一系列小型的微服务来实现平台云服务的封装。     

基于ROS和QoS的云机器人研究

针对在云机器人系统中，机器人端和云端之间消息需要转换格式才能传递，对异构机器人的兼容性较差，并且对网络环境的鲁棒性有待提高的情况，提出了基于ROS并只在本地端部署主节点的云机器人系统CloudROS。首先，本地和云端的服务均采用标准的ROS节点形式进行封装，云端的服务节点可以动态加入到机器人端的ROS网络，节点之间的消息格式无进行转换，提高了系统的兼容性；然后，在云端采用了授权认证和Docker虚拟化技术，保证了系统的安全性；最后，提出了服务质量（QoS）监测与调节策略，通过动态调整任务参数或切换本地与云端的服务，使QoS保持一个较优的值。实验结果表明，CloudROS可以有效地把机器人的计算任务卸载到云端，使机器人的性能得到提升，并对网络环境具有较好的鲁棒性。     

基于知识表示学习的工业云机器人制造能力服务推荐方法

随着工业云机器人的广泛应用，服务信息爆炸式增长造成服务信息过载，为了快速有效地从海量制造服务中为用户推荐优质可靠的服务，提出一种基于知识表示学习的工业云机器人制造能力服务推荐方法，从工业云机器人制造能力服务知识图谱的构建出发，对工业云机器人制造任务信息、制造能力信息、服务功能信息和非功能信息进行描述；为提高知识推荐的速度，引入知识表示学习，将实体和关系表示为低维稠密的向量，实现实体和关系的语义联系的高效计算。针对大多数翻译模型负样本生成采用随机替换的方法导致模型预测精度低的问题，提出了一种新的负样本生成策略，将其与TransE结合，在FB15K数据集上验证了负样本生成策略的有效性，实验结果证明本文所提方法在进行链接预测时具有更高的准确率。     

陪伴型机器人陪伴功能的设计与实现

设计一款陪伴型机器人,应用动画机器人设计理念,基于ATmega328微处理器实现了对机器人动作表情的编排和控制。结合物联网技术、自然语言处理技术和云服务技术,实现了与长者的语音对话、与复健游戏模块的互动配合。试验验证表明,该机器人能够实现预期功能,较好地陪伴长者生活。     

α-Shape算法双机器人协作工作空间研究

机器人协作工作空间是机器人领域的研究热点,但同时也是技术难点.首先以集合形式给出了协作工作空间的定义,基于蒙特卡洛法分别得到主、从机器人工作空间的点云模型;分析了求交集法提取协作空间点的不足,并给出一种通过计算点与点距离并加入一定阈值的判断方法,有效的提取到了协作空间内的点云;运用α-Shape算法分别处理单机器人工作空间与协作工作空间点云数据,对工作空间进行了三维重建,同时给出了基于体积值的参数α的确定方法,并基于此获得了较好的重建效果.最后以六自由度转动关节机器人为例进行了计算和分析,验证了方法的有效性,为指导机器人协作相关技术奠定了重要的理论基础.     

基于点云处理技术的喷涂机器人喷枪轨迹生成研究

提出了以点云数据作为喷涂机器人轨迹生成的数据格式,采用点云处理技术,通过对点云的预处理、区域分割,点云切片、采样点求取法矢量及沿法矢量方向偏移等方法实现了喷涂机器人轨迹的生成。将点云技术运用到喷涂机器人轨迹规划,通过点云区域分割细化了点云特征,降低了喷涂工艺的复杂性,同时很好的控制喷枪的位置,提高了喷涂的质量和效率。     

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。     

基于ZigBee技术的家庭服务机器人定位问题研究

家庭服务机器人的自主导航技术是机器人研究的前沿和关键问题,而定位是移动机器人导航的基础.为了实现家庭服务机器人的定位,本文构建了基于ZigBee技术的无线传感器网络系统,研究了基于RSSI的无线传感器网络定位方法,家庭服务机器人作为无线定位系统中的盲节点,收集邻近参考节点的坐标和RSSI值,通过CC2431定位引擎计算出自身的坐标,从而实现了移动机器人的无线定位.测试实验表明,该节点的定位误差在±0.50m范围内,能够满足移动式家庭服务机器人导航的应用要求.     

基于机器人的管道内壁三维重建技术研究

该文主要研究根据排水管道的二维激光扫描信息重建其三维内壁图像的技术与应用。提出了携带二维激光扫描仪的管道机器人对管道内壁进行数据采集及处理的方案;探讨管道内壁的三维数据重建算法,即利用机器人在管道中相对于水平面的二维倾角信息和管道内壁点云的圆柱形几何特征来计算机器人在管道中的姿态,进而得到机器人坐标系相对于全局坐标系的变换矩阵,把不同视点的点云转换到统一的全局坐标系中,对点云进行匹配。实验验证了该文提出的管道三维重建算法的可行性,对于检测管道内部工况具有重要的理论与应用价值。     

再论云制造

在综合已有文献和近期研究实践的基础上,进一步论述了云制造.提出云制造是一种面向服务的、高效低耗和基于知识的网络化、敏捷化制造新模式和技术手段,它丰富和拓展了云计算的资源共享内容和服务模式,促进了制造的敏捷化、服务化、绿色化、智能化;融合云计算,物联网、高性能计算、面向服务、智能科学等新兴技术与信息化制造技术,构成r完整的云制造服务系统及云制造技术体系.通过应用案例讨论了面向集团企业和面向中小企业云制造服务平台的技术和应用模式,并对我国实施云制造的思路和发展提出了建议.     

基于NB-IoT模块的机器人监控系统移动应用开发

机器人监控系统利用单片机经串口获取机器人的状态信息(角位移、角速度、角加速度、力/力矩).基于NB-IoT模块,机器人监控系统通过低功率广域网络技术将数据发送至云服务器,完成数据的存储和处理;基于C#语言开发手机移动应用,利用数据库访问技术远程获取云服务器中的机器人数据.在手机APP中实现机器人运动复现、历史数据查询和...     

基于机器人——扫描仪测量的蒙皮对缝检测技术研究

在飞机蒙皮对缝阶差与间隙的数字化检测中,以机器人—3D激光扫描仪测量技术为基础,提出了一种新的阶差与间隙测量方法。首先对机器人—3D激光扫描仪手眼标定进行理论分析,提出简单高效的手眼标定方法;然后利用机器人—3D激光扫描仪测量系统获取待测面对缝区域的点云数据,从图像中点位对缝区域,获取对缝区域的点云数据;最后分析缝区域点云数据,确定对缝的实际边缘点,从而计算出对缝的阶差与间隙。机器人—3D激光扫描仪测量系统检测对缝方法获得的数据更加精确,效率较高,由于机器人自由度较高,因此大大提高了飞机蒙皮对缝自动化检测程度。试验分析表明:提出的对缝检测方法实验结果的均值误差在0.03mm以下,最大误差不超过0.05mm,可以满足飞机蒙皮对缝的检测要求。     

国外服务机器人的发展动态和前景

本文主要介绍了服务机器人的定义、特点和应用,并且给出了一些国外目前已经商业化了服务机器人实例,提出了服务机器人发展应注意的一些技术和服务机器人的应用前景。     

激光清洗机器人系统设计

设计了一套激光清洗机器人系统,利用三维激光扫描技术采集工件表面点云信息,规划激光清洗路径,以工业机器人带动激光器完成工件表面清洗。构建了系统硬件框架,包括扫描模块、运动模块、清洗模块、控制模块。研究了采集数据处理方法,对原始数据进行坐标转换、点云滤波等操作以获取工件表面三维点云数据,根据点云数据与激光清洗模板规划机器人清洗路径。在此基础上开发了系统软件程序,实现系统集成控制,并利用RobotStudio实现清洗过程仿真监测。通过实验实现了激光扫描、清洗的自动化运行,验证了系统的可行性。     

云制造资源服务能耗评估及应用

针对目前云制造平台中资源数据采集、制造服务化接入、服务柔性组合、制造服务综合效用评估和优化配置以及服务应用过程中忽略了能耗重要性等问题,提出了基于物联网的云制造资源服务能耗综合评估框架和云制造服务能耗计算模型,建立了制造服务负载、空载、附加能耗条件下的各类能源消耗计算矩阵,给出了制造服务综合能耗计算方法,并分析了能耗评估框架内各个层次所涉及的关键技术。以制造资源为例,给出了制造资源概念模型,通过物理标志语言描述了资源能耗信息,举例说明了某种制造服务单位综合能耗的计算,并初步设计了一种云制造资源接入与信息管理系统。     

基于区块链的新型云制造服务选择方法

云制造模式下，随着海量制造资源的云化和用户需求的爆炸式增长，传统云制造平台在服务选择环节出现了计算能力不足、实时数据缺乏及数据安全难以保证等问题。为解决上述问题，提出一种基于区块链的新型云制造服务选择方法。该方法结合主客观权重分析技术设计分布式云制造服务选择模型，实现算力源的转移和去中心化，解决计算能力不足的问题；提出基于结果证明机制的双链区块链数据存储模型，保证云制造过程中不同时间段产生的合约数据和交付数据的实时性和安全性。实验结果表明，该方法能够同时提高云制造服务选择的速度和质量，并实现云制造数据实时且安全的存储，从而大幅提升生产制造效率。     

特种服务机器人应用领域研究

特种服务机器人技术主要研究非制造业应用并服务于人类的各种先进机器人及其相关技术,对目前特种服务机器人的应用领域进行调查,对我国研究所和企业在特种服务机器人的研究具有一定启示。     

浅谈激光点云数据在机器人定位上的应用

为了使电力巡检机器人重复定位误差的测试更加规范、合理化,本文提出了一种基于激光点云数据在电力巡检机器人定位上的应用方法。该方法通过激光雷达对机器人的工作环境进行扫描,将取得的激光距离数据进行处理后转为激光点云数据,通过对地面的定位标志和机器人点云重心进行数据提取,得出机器人相对定位标志物在两个方向上的一维偏差,测量机器人的定位精度。     

复杂零件云制造知识服务研究

针对复杂零件产品研发迫切需要对产品研制过程中的知识进行有效管理以实现共享和重用。以叶轮云制造为例建立了复杂零件云制造知识服务流程,在此基础上对复杂零件云制造流程中工艺设计静态知识服务、切削参数优化动态知识服务、刀轨计算静态知识服务、刀轨计算动态知识服务的实现策略进行了研究。以多孔型腔零件云制造为例,实现了部分功能,初步验证表明所提出的知识服务策略可有效提升产品研发效率。     

基于云模型QFD的产品服务系统工程特性重要度分析

针对传统质量功能展开(QFD)未能综合考虑评价信息中的模糊性和随机性问题,结合云模型能同时反映信息的模糊性和随机性的优势,提出一种基于云模型QFD的产品服务系统工程特性重要度分析方法。采用云模型处理QFD中的评价信息,并提出云相对偏好关系分析方法计算顾客需求及工程特性的重要度。结合对技术竞争性评估矩阵的分析,采用所提云相对偏好关系分析对技术竞争性评估矩阵进行处理,再采用信息熵方法计算工程特性重要度修正因子,进而确定最终的工程特性重要度。以某企业一款装载机产品服务系统工程特性重要度分析为例,验证了所提方法的有效性。