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面向智能变胞车的改进YOLOv5楼梯目标识别算法
1
作者
刘俊
张成
阮小栋
《合肥工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2024年第7期879-886,899,共9页
针对智能变胞车在室内楼梯环境下自主攀爬过程中的楼梯识别问题,文章提出一种基于改进YOLOv5的楼梯识别算法。为满足算法模型的实时性要求,利用轻量级网络EfficientNetV2替换YOLOv5算法的主干网络;使用GSConv模块和VoV-GSCSP模块替换原...
针对智能变胞车在室内楼梯环境下自主攀爬过程中的楼梯识别问题,文章提出一种基于改进YOLOv5的楼梯识别算法。为满足算法模型的实时性要求,利用轻量级网络EfficientNetV2替换YOLOv5算法的主干网络;使用GSConv模块和VoV-GSCSP模块替换原颈部网络中的Conv模块和CSP模块,在增强目标特征响应的基础上进一步减少计算成本;为弥补算法模型简化带来的精度损失,在颈部网络上添加坐标注意力机制,通过强化目标关注以提升在复杂场景下的目标识别效果;最后将改进的算法模型应用于嵌入式平台进行实验检测。实验结果表明:改进后的算法模型平均检测精度为91.99%,模型大小仅为3.1 MB,相较于其他目标检测算法具有明显的优越性。文章所提算法能够有效地对楼梯进行实时、准确的检测识别,为后续变胞车自主越障奠定了一定的理论基础。
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关键词
智能变胞车
楼梯目标检测
YOLOv5算法
网络轻量化
注意力机制
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职称材料
变胞机器人重构及转向时足着地柔顺性控制
被引量：
2
2
作者
刘俊
阮小栋
+2 位作者
杨鹏亮
吴迪
郑敏毅
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第24期2917-2926,共10页
变胞机器人能够根据外界环境变化在轮式行驶和足式行走两种运动模式间自然切换,因此兼具在平整结构路面上快速行驶和在崎岖山地越障行走的能力。基于广义坐标法建立了变胞机器人转向重构过程的运动学模型,考虑到重构过程中摆动腿与环境...
变胞机器人能够根据外界环境变化在轮式行驶和足式行走两种运动模式间自然切换,因此兼具在平整结构路面上快速行驶和在崎岖山地越障行走的能力。基于广义坐标法建立了变胞机器人转向重构过程的运动学模型,考虑到重构过程中摆动腿与环境接触时存在较大冲击,提出了利用阻抗控制方法实现摆动腿着地柔顺控制。在传统阻抗控制的基础上,基于李雅普诺夫渐进稳定性定理设计了自适应阻抗控制器,并利用粒子群优化算法对阻抗控制参数进行了优化。通过在不同环境刚度下仿真分析,证实了经过参数优化后的自适应阻抗控制器能够很好地实现对期望接触力的跟随,提高了变胞机器人对未知多变环境的适应性。最后针对变胞机器人转向重构过程中足着地进行了路面实验,进一步证实了优化后的自适应阻抗控制方法的优越性。
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关键词
变胞机器人
驻车转向重构
运动学模型
自适应阻抗控制
粒子群优化算法
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职称材料
变胞机器人腿部结构轻量化设计
被引量：
2
3
作者
刘俊
阮小栋
李睿
《合肥工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2022年第12期1592-1600,共9页
变胞机器人作为一种新型地面移动系统,能够通过重构变形在轮式行驶与腿足式行走间自然切换,与传统车辆相比,变胞机器人具有在结构路面上快速行驶及非结构路面上高通过性的优点。文章使用ADAMS建立变胞机器人多体动力学模型,通过仿真获...
变胞机器人作为一种新型地面移动系统,能够通过重构变形在轮式行驶与腿足式行走间自然切换,与传统车辆相比,变胞机器人具有在结构路面上快速行驶及非结构路面上高通过性的优点。文章使用ADAMS建立变胞机器人多体动力学模型,通过仿真获得变胞机器人重构过程中腿部各连接部件的载荷谱;在变胞机器人腿部机构的设计基础上,以壁厚为优化变量,以质量和应力最小为优化目标,采用最优拉丁超立方试验设计配合四阶响应面法近似模型,并基于NSGA-Ⅱ算法对其进行多目标优化;在获得Pareto前沿后,运用提出的权重选择法确定一个最优解,根据最优解对腿部机构进行优化设计,并对优化设计后的腿部各构件进行强度仿真分析,且与优化前数据进行对比;最后采用应力测试试验对优化后的腿部机构与优化后的仿真结果进行比较。仿真和试验结果验证了该有限元模型的准确性及优化设计的有效性。
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关键词
变胞机器人
有限元
多目标优化
权重选择法
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职称材料
题名
面向智能变胞车的改进YOLOv5楼梯目标识别算法
1
作者
刘俊
张成
阮小栋
机构
合肥工业大学汽车与交通工程学院
出处
《合肥工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2024年第7期879-886,899,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51875148)
安徽省重点研发计划资助项目(202104a05020040)。
文摘
针对智能变胞车在室内楼梯环境下自主攀爬过程中的楼梯识别问题,文章提出一种基于改进YOLOv5的楼梯识别算法。为满足算法模型的实时性要求,利用轻量级网络EfficientNetV2替换YOLOv5算法的主干网络;使用GSConv模块和VoV-GSCSP模块替换原颈部网络中的Conv模块和CSP模块,在增强目标特征响应的基础上进一步减少计算成本;为弥补算法模型简化带来的精度损失,在颈部网络上添加坐标注意力机制,通过强化目标关注以提升在复杂场景下的目标识别效果;最后将改进的算法模型应用于嵌入式平台进行实验检测。实验结果表明:改进后的算法模型平均检测精度为91.99%,模型大小仅为3.1 MB,相较于其他目标检测算法具有明显的优越性。文章所提算法能够有效地对楼梯进行实时、准确的检测识别,为后续变胞车自主越障奠定了一定的理论基础。
关键词
智能变胞车
楼梯目标检测
YOLOv5算法
网络轻量化
注意力机制
Keywords
intelligent metamorphic vehicle
staircase target detection
YOLOv5 algorithm
network lightweighting
attention mechanism
分类号
TP391.4 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
变胞机器人重构及转向时足着地柔顺性控制
被引量：
2
2
作者
刘俊
阮小栋
杨鹏亮
吴迪
郑敏毅
机构
合肥工业大学汽车与交通工程学院
出处
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第24期2917-2926,共10页
基金
国家自然科学基金(51875148)
安徽省重点研发计划(202104a05020040)。
文摘
变胞机器人能够根据外界环境变化在轮式行驶和足式行走两种运动模式间自然切换,因此兼具在平整结构路面上快速行驶和在崎岖山地越障行走的能力。基于广义坐标法建立了变胞机器人转向重构过程的运动学模型,考虑到重构过程中摆动腿与环境接触时存在较大冲击,提出了利用阻抗控制方法实现摆动腿着地柔顺控制。在传统阻抗控制的基础上,基于李雅普诺夫渐进稳定性定理设计了自适应阻抗控制器,并利用粒子群优化算法对阻抗控制参数进行了优化。通过在不同环境刚度下仿真分析,证实了经过参数优化后的自适应阻抗控制器能够很好地实现对期望接触力的跟随,提高了变胞机器人对未知多变环境的适应性。最后针对变胞机器人转向重构过程中足着地进行了路面实验,进一步证实了优化后的自适应阻抗控制方法的优越性。
关键词
变胞机器人
驻车转向重构
运动学模型
自适应阻抗控制
粒子群优化算法
Keywords
metamorphic robot
parking steering reconstruction
kinematics model
adaptive impedance control
particle swarm optimization algorithm
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
变胞机器人腿部结构轻量化设计
被引量：
2
3
作者
刘俊
阮小栋
李睿
机构
合肥工业大学汽车与交通工程学院
出处
《合肥工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2022年第12期1592-1600,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51875148)
安徽省重点研发计划资助项目(202104a05020040)。
文摘
变胞机器人作为一种新型地面移动系统,能够通过重构变形在轮式行驶与腿足式行走间自然切换,与传统车辆相比,变胞机器人具有在结构路面上快速行驶及非结构路面上高通过性的优点。文章使用ADAMS建立变胞机器人多体动力学模型,通过仿真获得变胞机器人重构过程中腿部各连接部件的载荷谱;在变胞机器人腿部机构的设计基础上,以壁厚为优化变量,以质量和应力最小为优化目标,采用最优拉丁超立方试验设计配合四阶响应面法近似模型,并基于NSGA-Ⅱ算法对其进行多目标优化;在获得Pareto前沿后,运用提出的权重选择法确定一个最优解,根据最优解对腿部机构进行优化设计,并对优化设计后的腿部各构件进行强度仿真分析,且与优化前数据进行对比;最后采用应力测试试验对优化后的腿部机构与优化后的仿真结果进行比较。仿真和试验结果验证了该有限元模型的准确性及优化设计的有效性。
关键词
变胞机器人
有限元
多目标优化
权重选择法
Keywords
metamorphic robot
finite element
multi-objective optimization
weight selection method
分类号
U469 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
面向智能变胞车的改进YOLOv5楼梯目标识别算法
刘俊
张成
阮小栋
《合肥工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
变胞机器人重构及转向时足着地柔顺性控制
刘俊
阮小栋
杨鹏亮
吴迪
郑敏毅
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
在线阅读
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职称材料
3
变胞机器人腿部结构轻量化设计
刘俊
阮小栋
李睿
《合肥工业大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2022
2
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职称材料
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