低耦合度2PaUU–PPaP并联机构的运动学分析与多目标优化

目的 针对三平移并联机构结构复杂、耦合度高而引起的运动学分析、动力学分析、误差分析等十分烦琐的问题,提出一种低耦合度三平移空间并联机构。方法 分析得到机构的自由度、耦合度、方位特征集等拓扑参数,建立运动学位置方程推导正、逆解的解析式并对其进行算例验证。根据计算雅可比矩阵推导出位置正解奇异、位置逆解奇异存在条件。进一步研究机构的操作空间,并得到操作空间三维形状图。此外,建立以运动灵巧度与操作空间体积为目标的数学模型,给定目标函数表达式,选择NSGA–Ⅱ算法完成具有Pareto解的多目标参数优化。结果 分析表明,搜索得到工作空间外部边界光滑,呈半球形状结构,内部不连续分布的特点。结论 在较为均衡平缓的区域选择参数的设计,能够同时兼顾体积和全局灵巧度的较佳值,以期为该类型机构在分拣、包装等应用领域提供参考。     

基于TRIZ理论的高速套袋机移外袋装置的应用

目的 为并联机床找到最优的工作空间范围,提出一种含闭环球铰的三自由度并联机构。方法 根据并联机构的运动学反解,首先求解速度雅克比矩阵;随后在速度雅克比矩阵的基础上,分析并联机构的3种奇异位置,给出奇异位置的数值解,并仿真并联机构在剔除奇异位置情况下的理论可达工作空间;最后,分析并联机构的灵巧度,找到并联机构在理论可达工作空间下灵巧度为0的位置,确定并联机构动平台实际可达工作空间。结果 在剔除奇异位置和灵巧度为0的位置之后,并联机构实际可达空间的x轴位移从[?10 mm, 5 mm]减小到[?9 mm, ?5.4 mm],z轴位移从[?790 mm, ?650 mm]减小到[?790 mm, ?677 mm],并联机构的转角范围由理论范围的[?30°, 80°]转变为[32.544°, 64.114]。结论 通过分析灵巧度的方式得到并联机构的实际可达工作空间,证明灵巧度对并联机构的工作空间有着较大的影响,从而为该并联机构用于并联机床设计提供一定的理论依据。     

基于改进人工势场方法的多无人机编队避障算法

针对无人机(UAV)机群在编队飞行过程中可能受机群其他无人机或鸟类等障碍物的影响,基于传统人工势场(APF)的编队避障算法易陷入局部优化解,进而导致无人机机群避障失败的问题,提出了一种基于改进三维人工势场(3D-APF)的编队避障算法。通过在势场函数中引入一致性理论的通信拓扑和权重等概念,实现无人机机群在分布式结构下的快速编队。然后将z轴势场引入二维势场,并引入与障碍物移动方向垂直的辅助势场以消除算法陷入局部最优化解的缺陷。最后,通过M atlab仿真实验验证了本文算法的有效性。     

基于改进SSD的轻量级目标检测算法

目标检测作为计算机视觉的重要分支而备受人们关注。现有的检测方法普遍模型尺寸较大,设备要求高,难以用于移动端或嵌入式设备中实时处理。因此,本文利用MobileNetV3结合SSD的轻量级网络,再加入双向特征金字塔模型对特征进行融合,以此提高网络的准确率。实验结果表明,加入双向特征金字塔的轻量级目标检测网络在Pascal VOC数据集上mAP达到了73.65%,比单独的MobileNetV3-SSD目标检测网络提高了2.63%,模型所占内存大小比SSD降低了64.3%,检测速度比SSD提高了61%,使其更适应于移动端和嵌入式设备。     

基于小目标孤立度的小目标检测算法

针对在红外图像序列中检测小目标的问题,本文提出了一种新型的单帧检测算法,该算法包括了两个部分:基于小目标孤立度的背景抑制和一种基于目标信杂比的自适应阈值分割.其中,小目标孤立度为本文提出的一种衡量像素属于待检测小目标的量度,与传统方法中把小目标视作图像中高频或者局部突出的思想不同,该量度着重考察目标的"孤立"的特性.实验结果显示,该算法的背景抑制效果明显,尤其对运用传统算法容易发生抑制不充分的建筑物边缘的有很好的抑制能力,与自适应阈值算法结合后的单帧目标检测也取得了满意的检测效果.     

基于三转动并联机构的茶叶筛分装置运动学性能研究

 根据片状茶叶筛分的功能需求,引入三维转动并联机构作为茶叶筛分机构．首先建立3-UPS-S型并联机构运动学模型,进行工作空间、灵巧性及奇异性分析．根据该机构在筛分工作空间存在的奇异位形,通过添加冗余驱动方式消除机构奇异性,改进原机构得到4-UPS-S茶叶筛分并联机构,并对其灵巧性及筛分运动轨迹进行求解．分析表明,基于4-UPS-S冗余驱动并联机构的片状茶叶筛分装置具有良好的运动性能,并能实现茶叶分层、分散及透筛的功能,可以满足实际工作需求．     

基于改进Faster RCNN的目标检测方法

针对基于区域的目标检测算法中定位精度不高的问题,本文提出了一种分裂机制的改进Faster RCNN算法.该算法首先选择特征提取能力强的卷积神经网络(CNN)作为骨干网络进行特征的提取;然后通过12种不同Anchors产生候选目标区,以进一步提升检测的精确度;最后将得到的特征分别传送到两个子网络,分别实现分类与定位.分类...     

基于优化边界框回归的目标检测

目标检测是计算机视觉任务中的关键问题之一,而边界框回归是目标检测的重要步骤.现有方法认为交并比(IoU)损失有利于度量IoU,但仍然存在收敛速度慢和回归不准确的问题.此外,大规模的目标检测数据集尽可能地清晰定义真实边界框,但在标记边界框时仍然会引入偏差.本文基于CIoU损失和边界框回归Kullback-Leibler(...     

基于改进粒子群优化算法的快速小目标检测

提出了一种快速小目标检测方法.在算法优化方面,采用粒子群优化算法.为了克服传统粒子群优化算法的一些不足,对粒子群的拓扑结构进行了自适应的调整,改进了粒子群的多样性和寻优能力.在小目标检测方面,主要通过图像局部方差增量描述小目标作为图像局部灰度突变区域的这种特性.通过将粒子群优化算法引入到检测中,提高了检测速度.通过仿真实验,粒子群的寻优能力有了明显的增强,检测的性能有了大幅度的提升,并且检测结果是可靠和有效的.     

新型3T1R并联机器人机构运动学分析与参数优化

目的 针对生产线码垛作业货物搬运需求,设计一种3T1R码垛并联机器人机构.方法 利用方位特征方程分析机器人机构的自由度、耦合度、方位特征集等拓扑结构特性.根据运动副的构型建立运动学逆解模型,考虑到码垛机器人运动范围的精度需求,采用一种新型的数值搜索法实现并联机构工作空间的快速高效搜索,同时,分析结构参数对工作空间体积的影响,选择鲸鱼优化算法对结构参数进行最优化设计.结果 分析得到的机构工作空间较大且连续性较好,新型的数值搜索法可快速有效地搜索,得到准确的工作空间边界.结论 优化后的并联机构具有良好的工作空间和较好的应用前景.     

新型四自由度3T1R并联机器人机构运动学分析与优化设计

目的 针对自动化生产线分拣需求,提出一种新型四自由度的三平移一转动（3T1R）并联机器人机构。方法 根据方位特征集设计理论验证并联机器人机构的运动性质。利用机构的构型特点建立运动学方程模型,对其进行位置正解和逆解的分析,通过数值法搜索得到并联机器人机构的工作空间图形和转动能力等高线图。同时分析并联机器人机构的雅可比矩阵JX以及奇异性。最后以工作空间最大化作为适应度函数,基于遗传算法对机构结构尺寸进行最优化分析。结果 该机构操作空间具有规则形状、无空洞、较大的特点,优化后的并联机器人机构工作空间性能提升45%。结论 操作空间内运动灵活性较好,优化后工作空间性能得到显著改善。在电子包装自动化生产线搬运分拣领域具有较好的应用前景。     

A numerical method for the determination of dextrous workspaces of Gough–Stewart platforms

An optimization approach to the computation of the boundaries of different dextrous workspaces of parallel manipulators is presented. A specific dextrous workspace is the region in space in which, at each position of the working point, a manipulator can control the orientation of its upper working platform through a specified range of orientation angles. Here the dextrous workspace is determined from the intersection of suitably chosen fixed orientation workspaces, which are found by application of a constrained optimization algorithm. The procedure is simple and has the considerable advantage that it may easily be automated. The method is illustrated by its application to both a planar and spatial Gough–Stewart platform. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

含有闭环的并联贴标机构运动学分析

目的为了提高贴标机构的通用性,解决流水线上不同倾斜面上的贴标问题,提出一种含有闭环的并联贴标机构,并进行运动学分析,研究其自由度和工作空间,验证其作为贴签机构的可行性。方法建立并联机构三维模型,利用螺旋理论分析机构的自由度,使用闭环矢量法求出机构的运动学逆解方程。利用Matlab的计算功能,采用空间极限搜索法求解机构的工作空间,绘制机构的工作空间,并分析机构在不同点的最大旋转角度。结果该并联机构拥有2个移动,1个旋转自由度;工作空间紧凑无空洞,形状规则;垂直方向大部分工作空间最大转角可达90°。结论该并联机构结构简单,垂直方向转角大,动平台旋转中心易调;结合并联机构固有的刚度大、结构稳定、惯性小的优点,可以高效地完成流水线上不规则产品贴标工序的贴标任务。     

Frenet坐标框架下的自适应避障算法

目的 解决包装车间无人运输车辆在沿全局路径行驶过程中,难以同时保证跟随轨迹平滑及规避障碍物的问题。方法 构建Frenet坐标框架,描述车辆位姿与全局路径的相对关系,利用五次多项式生成多条待选局部路径;采用障碍物势场法模糊处理包装车间障碍的外形轮廓,并设置膨胀区间;结合待选路径采样点经过障碍物膨胀区间得到的碰撞值,以及采样点与全局规划路径的偏差值,综合评估路径的避障能力,筛选出最优的避障路径。结果 该算法能根据障碍物的大小,动态解算出与全局路径偏移量小且运动连贯的局部避障路径。结论 所提算法使得车辆完成运输任务时的效果更好,且效率更高。     

基于2CRU/2PRRR并联式灌装机构的设计与工作空间分析

目的 针对目前流水线上的灌装机构,对含有不同倾角瓶子的通用性不强等问题,提出一种新型2CRU/2PRRR并联机构来解决这一问题。方法 首先用SolidWorks软件创建2CRU/2PRRR并联机构的立体模型。利用螺旋理论分析得出该机构的自由度,并用修正的Kutzbach-Grübler公式对分析得出的自由度进行验证。然后利用运动学模型和D-H法分析求解机构动平台的位置反解。最后应用Matlab软件编写相应的极限边界搜索程序,运算求解出工作空间,并给出该灌装机构在流水线的应用实例。结果2CRU/2PRRR并联机构拥有1个转动自由度,3个方向的移动自由度。工作空间为规则立方体,内部连续无空洞且无奇异位型。结论 2CRU/2PRRR并联式灌装机构结构简单、运行稳定、性能良好,完全可以满足流水线上对含有倾角的瓶子进行灌装时的运动和工作范围需求,提高了灌装机构的通用性。     

新型并联机器人的构型设计与运动学分析

目的针对袋装食品的抓取和装箱过程操作简单且重复性高,采用人工完成的成本过高,极易发生少装和错装的现状,设计一种以2-RPS-UPU并联机构为主体的抓取和装箱机器人,验证其是否具有良好的运动学性能。方法通过运用螺旋理论和修正的Grubler-Kutzbach公式对机构的自由度数目和类型进行分析,接着使用"闭环解析法"和"欧拉角表示法"2种方法推导该机构的运动学位置反解,采用粒子群优化算法对该机构进行位置正解算例分析。最后利用SolidWorks软件采用"驱动动静结合"的方法求解机构的工作空间。结果该机器人具有3个自由度(两转一移),驱动关节和末端执行器之间的位置及姿态关系明确,可以进行良好的线性运动,工作空间呈蜘蛛网状,范围广且形状规则对称,结构紧凑。结论该新型三自由度并联机器人能够满足袋装食品抓取和装箱时所需的运动和工作范围,其运动平稳,可靠性强。