储罐探伤爬壁机器人全遍历路径规划方法

储罐探伤爬壁机器人全遍历路径规划要求机器人高效遍历储罐外壁全部无障碍物区域。结合邻接矩阵、路径选择函数,提出一种单元分解算法并应用于爬壁机器人路径规划中。首先,将爬壁机器人的工作环境简化为二维平面,并通过分析漏检面积确定机器人遍历基本路径;接着,建立栅格环境,对每个栅格赋予x_i值以表示其栅格状态;其次,采用矩形分解法将工作环境划分为若干子区域,通过图的深度优先搜索算法和邻接矩阵确定各子区域的衔接顺序;最后,在子区域的遍历和切换过程中,引入方向函数y_i来判断爬壁机器人是否陷入死区,结合x_i值提出路径选择函数f_i以引导爬壁机器人快速逃离死区。在虚拟环境中进行了仿真实验,仿真结果表明,该方法不仅能引导爬壁机器人以高覆盖率和低重复率遍历工作区域,而且能快速地逃离死区。全遍历路径规划的实现拓展了爬壁机器人在检测储罐罐壁中的应用。     

动态环境下基于自适应步长Informed-RRT*和人工势场法的机器人混合路径规划

为解决移动机器人在动态环境下的路径规划问题,将Informed-RRT*和人工势场法相融合,提出全局与局部规划算法相融合的路径规划方法。首先,针对Informed-RRT*算法采样效率低,以及得到路径不满足机器人运动学约束的问题,采用目标偏置法与自适应步长法,减少冗余搜索与不必要树的生长;同时,引入走廊优化与时间重分配法,优化路径节点,使路径更加平滑。其次,针对人工势场法易陷入局部极小值和目标点附近不可达的问题,采用平滑窗格策略,增设全局路径子目标点,使机器人能够逃离局部极小值,完成规划任务。仿真结果表明,静态环境中自适应步长Informed-RRT*算法相比于Informed-RRT*算法求解时间缩短了71.98%;动态环境中,混合算法相比于人工势场法,搜索时间缩短了15.4%,路径长度缩短了11.1%。     

六轴工业机器人工作空间分析及区域性能研究

为全面准确地评价六轴工业机器人的位姿准确度和位姿重复性等性能指标,指导机器人不同工况下的应用,对机器人的多工作域性能指标进行测试分析。利用DH方法建立某型机器人运动学模型,通过蒙特卡洛方法求解该型工业机器人的最大工作空间;对机器人最大工作立方体进行区域划分,得到机器人多工作域;利用激光跟踪仪完成机器人多工作域性能测试。结果表明:该型机器人位置准确度为3.305 mm,位置重复性为0.039 mm;分析多工作域性能可知,位于机器人工作空间上部的工作域位置准确度优于下方工作域;机器人各工作域的位置重复性基本一致,内侧工作域位置重复性略优于外侧工作域。     

磁控微机器人的选择性与独立控制——综述（英文）OA

磁驱动方法具有无线连接和高安全性的特点,是一种常见的微机器人驱动技术,适用于微流体操作以及医疗微机器人导航等应用。然而,由于微型机器人或被驱动的目标暴露在同一片磁场环境中的,使得选择性地控制单个机器人或多个目标中的某一部分变得具有挑战性。本文回顾了磁场驱动的多微型机器人或多关节微型机器人系统的选择性和独立控制方法的最新进展。这些选择性和独立的控制方法将全局磁场解码为特定配置,用于多个微型机器人的独立驱动。这些方法包括将机器人设计成具有与众不同的物理属性或者在工作空间中的不同位置产生性质各异的磁场。对选定目标的独立控制使多个微型机器人能够有效协作以完成更复杂的操作。在这篇综述中,我们提供了一个独特的视角来解释如何在磁场中操纵单个微型机器人以在小尺度机器人中实现高水平的群体智能,这有助于加速微型机器人技术在现实生活中应用的转化和发展。     

白酒包装线搬运机器人轨迹曲线研究

目的研究白酒包装线码垛机器人的轨迹曲线方程。方法采用D-H算法建立机器人空间轨迹的正解和逆解方程,求解得到各关节相对于初始位置的转角变化量,然后应用五次多项式逼近方式将转角驱动添加到对应的关节驱动上,对机器人进行动力学仿真,从而得到轨迹曲线。结果提取轨迹曲线上的点,运用Matlab曲线拟合工具箱进行数据拟合,得到了精确的机器人空间轨迹方程。结论采用仿真分析和数据拟合方法得到轨迹曲线方程,避免了复杂的数学建模和公式计算,从而在很大程度上减少了计算量和工作时间,为进一步完成控制系统的设计提供了理论基础和技术支持。     

基于机器视觉的分拣机器人6D位姿估计北大核心CSCD

为解决传统分拣机器人通过人工示教完成指定动作其自动化程度低、实时性差、可移植性弱等问题,研究设计了基于机器视觉的分拣机器人实验平台,提出了基于粗配准与增强精配准混合递进配准策略的6D位姿高精度估计方法。首先,将由视觉传感器采集的3D点云信息进行背景信息去除、目标区域裁剪、ROI提取等预处理;然后采用采样一致性初始配准算法(SAC-IA)进行位姿粗配准,再利用迭代最近点算法(ICP)进行精配准及正态分布变换(NDT)进行增强精细配准,以获得高精度6D位姿。实验结果证明,通过粗配准与增强精配准能够快速准确获得待抓取目标6D位置和姿态,与理论位置和姿态相比较其误差分别控制在1.5 mm和2°之内,满足分拣机器人的实际需求,所提出的方法便于在基于机器视觉的机器人装配、打磨等有高精度6D位姿估计场合推广应用。     

雕刻并联机器人刀具导向期望加工位置研究

为了增强雕刻并联机器人对其末端执行器位置监测以及对其工作环境、状态的主动认知的能力,引入了双目主动视觉的思想,建立了一种新型的基于圆形轨道的双目主动视觉监测平台,实现了并联机器人对空间工作环境的监测,并研究了在双目主动视觉监测平台下使并联机器人将刀具导向期望加工点的方法.研究结果表明,利用视觉信息解决了雕刻并联机器人导向矢量的确定问题,为机器人工作路径自规划提供了一种新方法.     

激光制导测量机器人自动跟踪算法研究

介绍了激光制导测量机器人系统的组成和工作原理,结合被测工件CAD模型,提出一种激光制导测量机器人移动路径的规划方法,通过采用多点折线法实现机器人运动;在此基础上,研究了激光制导测量机器人自动跟踪激光束的跟踪算法.激光制导测量机器人对激光束的跟踪分解为位置跟踪和姿态跟踪.采用基于运动学的轨迹跟踪方法实现机器人的位置跟踪;通过坐标变换,得到与激光束姿态对应的光靶(SMR)姿态,保证SMR入射面法矢量方向与测量激光束的方向矢量相反.最后通过仿真软件验证了该跟踪算法的有效性和正确性.     

基于传统遗传算法的改进排爆机器人路径规划研究

针对传统遗传算法进化速度慢、容易陷入局部最优点等缺陷,提出了改进后新的路径规划算法。在判断路径中,基于闵科夫斯基原理对障碍物进行扩展;在构造路径中基于可视图原理进行改进,构造机器人的真正可行区域;在最短路径中对遗传算法中种群的初始化,个体的编码方法等问题做了详细的研究,并在选择算子中引入相似度的概念,大大扩大了初始种群的范围,避免进入局部最优点。最后通过仿真实验验证了此算法的可行性。     

脑外科机器人结构分析与参数优化设计

为实现脑外科机器人在脑外科手术中辅助医生进行精确导航定位,进行了机器人结构灵活性及手术空间要求的研究.首先,研制了一种五自由度脑外科机器人结构,利用D-H方法计算了机器人运动学的正反解方程.其次,运用MATLAB软件对机器人的工作空间、灵活性及手术空间进行了可视化仿真,仿真的结果表明该机器人结构可以用来辅助医生选择最佳手术路径,并以上述分析为依据提出了一种机器人结构参数优化设计的方法.最后通过手术模拟试验验证了所设计的机器人灵活性满足脑外科手术要求.     

增重法与减重法在不同包装材料中的应用

目的探究基于称重法原理的增重法与减重法在不同包材领域内的应用范围。方法避免人工、环境等引入测试误差导致的对比偏差,采用透湿试验腔内自动称量的智能检测仪器,依据ASTM E96标准方法中的增重法与减重法,测试并比较在不同温湿度实验条件下塑料薄膜、纸铝塑复合膜、人造皮革、无纺布等7种不同材质与阻湿性样品的水蒸气透过率。结果纸铝塑复合膜、人造皮革及无纺布样品分别利用增重法和减重法所测得的水蒸气透过率结果有明显差别,而其余4种样品差值不明显;人造皮革样品的增重法实验结果高于减重法的结果,而纸铝塑复合膜及无纺布这2种样品的结果则相反。结论增重法与减重法在测试水蒸气透过率时并非在任何条件下均适用于所有包装材料,应根据样品的材质、结构、使用环境条件及实际用途等因素合理选用增重法或减重法进行检测。     

VTM柜员机造型设计的感性工学研究

目的 将感性工学纳入产品设计,试图形成一套规范化的设计流程,解决VTM柜员机现存的问题,归纳总结VTM产品设计要点,为其他设计者提供借鉴思路。方法 本文以VTM柜员机造型设计为出发点,结合感性工学的研究方法,辅以熟知的人机工程学,对感性工学在产品造型设计中运用的可能性进行讨论。结论 将感性工学纳入产品设计,形成规范化流程,并梳理出VTM产品设计的设计要点。     

一种双目立体视觉系统的校准方法

基于双目立体视觉系统的图像分析以及人工神经网络的三维空间建模算法,设计了一种针对双目立体视觉相机的校准方法,并可应用于运动目标点的轨迹追踪。将均匀分布目标点的校准平面放置在有效视野内的不同位置,通过双目立体视觉系统来捕获处于不同位置的校准平面图像。在图像处理之后,使用校准点中心的二维坐标作为人工神经网络训练的输入样本集,通过建立人工神经网络模型结构,实现目标点二维平面坐标到三维空间坐标的映射关系。采用这种具有通用性的方法,可以有效修正系统中存在的失真因子,获得目标三维位置信息,而无需进行复杂的相机校准操作。实验表明,提出的方案具有良好的可行性和鲁棒性。     

一种蒸发冷却与机械制冷复合制取高温冷水的新方法

目前制取高温冷水的方法有深井回灌技术、地埋管技术、蒸发冷却式冷水机组和机械制冷高温冷水机组。这些方法要么是纯粹利用天然冷源,要么是利用人工冷源,还没将天然冷源与人工冷源结合起来。本文介绍的一种为显热末端制取高温冷水的新方法,就是将低成本、低能耗又环保的蒸发冷却技术(天然冷源)与机械制冷技术(人工冷源)相复合来制取高温冷水。并详细介绍了它的工作原理,还对其在西安地区进行了初步测试。     

场景可视化在VTM系统体验设计中的应用

目的为了把满足"用户真正需求"的用户体验切实可行地落实到产品操作以及服务流程中去,寻求银行环境、VTM(可视柜台)机器、用户体验之间的关系,以此总结出VTM系统体验设计的原则。方法通过实地考察和角色扮演结合场景可视化技术,处理生成在同一新型银行网点下不同用户需求的历程图。结论场景可视化能够充分反映用户的真实需求,并且能够将网点用户活动与网点环境相结合,从而提出更加适宜的VTM用户体验设计原则,最终为用户打造一个优化、高效、互联、整合、友善、安全的VTM系统,为用户提供更为友好的业务办理体验。     

端盖压头仿真与研制

用计算机仿真技术，通过抗热变形干扰的LabVIEW虚拟仪器轴向力测试系统，确定端盖压头(传感器)应变片的抗热变形干扰粘贴位置，使轴向力测试系统动态显示轴向力的作用方向、大小、及其波动情况．本仿真可替代在端盖压头反复试贴应变片及标定的复杂且繁琐的传统人工制作法，还可用虚拟仪器软件代替动态应变仪等硬件，简化测试系统．     

组网雷达的交会定位方法

单台雷达的定位精度低,致使多台雷达的融合定位精度较低．在多台雷达实时跟踪目标过程中,雷达的测角误差随距离的增加而增大,而测距误差变化较小．为了提高远距离目标的跟踪定位精度,本文提出了组网雷达的交会定位方法．利用至少3台雷达的测距信息,依据雷达与目标的空间几何关系,推导出该方法的数学模型,分析了定位精度的影响因素．利用组网雷达的实际测量数据进行试验,仿真结果表明,距离目标较近时交会法与融合法的定位精度相当,距离目标较远时交会法优于融合法．     

俯仰轴轴线位置的视觉标定方法研究

针对气膜孔五轴视觉测量系统中的俯仰轴轴线标定问题,提出了一种应用工业级摄像机和定制的标定靶标来确定俯仰轴轴线的空间位置的新方法.以具有锋利和完整直边特征的长方体金属块作为标定靶标,通过系统中俯仰轴的运动使靶标处于不同的位置和姿态,并由三维运动平台带动摄像机运动,使其对焦于处于不同状态的靶标表面,并采集包含目标棱边的前表...     

Thermophysical Analysis of Gioia Marble in Dry and Water-Saturated States by the Pulse Transient Method

Measurements of the thermophysical properties of Gioia marble in the temperature range from −20 to 60°C are presented. Thermophysical properties, namely, thermal diffusivity, thermal conductivity, and specific heat, were measured by the pulse transient technique. The data were compared for dry and water-saturated states. Despite the very low porosity of marble of about 0.6 vol%, an increase of the transport property parameters (thermal diffusivity and thermal conductivity) up to 20% after water saturation was found. To verify the differences in the transport parameters, the ultrasonic pulse velocity method was employed. A detailed analysis of thermophysical property data during the freeze/thaw process for dry and water-saturated marble was carried out in the temperature range from −8 to 1°C, where an anomaly in the water freezing process was observed. In order to study artificial aging of Gioia marble, up to 60 freeze/thaw cycles were performed. No significant changes in the thermophysical properties of Gioia marble were observed during the artificial aging process. Paper presented at the Seventeenth European Conference on Thermophysical Properties, September 5–8, 2005, Bratislava, Slovak Republic.     

Non-isothermal oxidation induration mechanism of vanadium titanomagnetite pellets

To understand the non-isothermal oxidation induration mechanism of vanadium titanomagnetite (VTM) pellets, change of compressive strength, porosity, phase composition, and morphology were investigated in this study. It was found that the compressive strength of VTM pellets gradually increased under non-isothermal oxidation induration process; however, the porosity showed an opposite trend. The phase transformations of valuable elements could be described as follows: Fe₃O₄ → Fe₂O₃; FeTiO₃ → Fe₂TiO₄ → Fe₂Ti₃O₉ → Fe₂TiO₅; and Fe₂VO₄ → V₂O₃. The number of pores decreased and the size of hematite grains increased with the increase of induration temperature. The non-isothermal oxidation induration mechanism of VTM pellets was discussed by combining the experimental and characterization results. These findings can provide theoretical support for the utilization of VTM.