基于KNN-RRT 的机械臂运动路径规划算法 被引量：1

1

作者 张延军 张朋琳 +3 位作者 马创创 郭栋梁 韩雨 陈博 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第11期28-33,共6页

针对机械臂路径规划过程中节点生成容易陷入局部最小值、算法收敛速度慢等问题,以目标引力函数渐进最优快速扩展随机树(P-RRT)为基础,提出一种基于KNN快速查找的自适应步长的改进RRT算法(KNN-RRT)。首先,在目标引力的基础上引入AdaGrad... 针对机械臂路径规划过程中节点生成容易陷入局部最小值、算法收敛速度慢等问题,以目标引力函数渐进最优快速扩展随机树(P-RRT)为基础,提出一种基于KNN快速查找的自适应步长的改进RRT算法(KNN-RRT)。首先,在目标引力的基础上引入AdaGrad方法来调整自适应步长系数,降低随机点采样陷入局部最小值的问题;其次,利用KDTree来存储节点并利k邻近快速搜索查找相邻节点,提高算法的效率,并结合三次B样条曲线优化搜索路径的质量;最后,基于KNN-RRT算法在不同障碍物环境下进行实验,实验结果表明该算法在路径搜索时间、路径质量等方面有显著提升,提高算法的稳定性。 展开更多

关键词 机械臂运动规划 渐进最优快速搜索随机树 避障规划 路径优化

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故障容错机械臂运动学可靠性设计 被引量：3

2

作者 周军 焦建民 周凤岐 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期187-194,共8页

从机械臂运动学的角度,定义了故障容错机械臂、故障容错机械臂的阶、通用故障容错机械臂、特定任务故障容错机械臂,论证了通过运动学关节冗余也同样可以提高机械臂系统的可靠性、故障容错机械臂应该具备的自由度数、以及针对不同的任务... 从机械臂运动学的角度,定义了故障容错机械臂、故障容错机械臂的阶、通用故障容错机械臂、特定任务故障容错机械臂,论证了通过运动学关节冗余也同样可以提高机械臂系统的可靠性、故障容错机械臂应该具备的自由度数、以及针对不同的任务要求来设计故障容错机械臂的方法。通过将任务空间抽象简化为一系列的特征点,建立与机械臂参数向理想值接近程度相关的罚函数,选择有效的优化算法,设计出了通用一阶故障容错平面位置机械臂、通用一阶故障容错空间位置机械臂、以及特定任务一阶故障容错平面位置机械臂。建立起完整的故障容错机械臂设计方法,对航天机器人的研究具有一定价值。 展开更多

关键词 机器人 机械臂 机械臂运动学 冗余 故障容错 自由度

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冗余机械臂运动学优化设计 被引量：2

3

作者 焦建民 周军 李欢 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2003年第34期4-7,27,共5页

该文主要从机械臂运动学的角度,定义了故障容错机械臂,巧妙地论证了冗余故障容错机械臂应该具备的自由度数,以及针对不同的任务要求,设计故障容错机械臂的方法。通过将任务空间抽象简化为一系列的特征点,建立机械臂参数与理想值相关的... 该文主要从机械臂运动学的角度,定义了故障容错机械臂,巧妙地论证了冗余故障容错机械臂应该具备的自由度数,以及针对不同的任务要求,设计故障容错机械臂的方法。通过将任务空间抽象简化为一系列的特征点,建立机械臂参数与理想值相关的罚函数,选择有效的优化算法,设计出了通用一阶故障容错平面位置机械臂,通用一阶故障容错空间位置机械臂,以及特定任务一阶故障容错平面位置机械臂。建立起完整的故障容错机械臂的设计方法。 展开更多

关键词 机器人机械臂 机械臂运动学 冗余 故障容错 自由度

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基于深度强化学习的机械臂运动控制研究

4

作者 王文龙 张帆 《农业装备与车辆工程》 2023年第9期46-51,共6页

为解决传统机械臂控制方法编码复杂、适应环境能力较差等问题,利用深度强化学习主动探索未知环境的特点对机械臂运动控制进行研究。致力于提高机械臂对环境的适应能力,降低环境对机械臂控制的干扰,采用分布式策略梯度算法,并重置奖励函... 为解决传统机械臂控制方法编码复杂、适应环境能力较差等问题,利用深度强化学习主动探索未知环境的特点对机械臂运动控制进行研究。致力于提高机械臂对环境的适应能力,降低环境对机械臂控制的干扰,采用分布式策略梯度算法,并重置奖励函数,与深度确定性策略梯度算法进行对比试验,极大地减少了算法训练时间,提高了机械臂在仿真环境中所能达到的最大奖励值,使末端执行机构快速、准确地到达目标位置。 展开更多

关键词 机械臂运动控制 深度强化学习 分布式策略梯度算法 重置奖励函数

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六自由度机械臂运动学及奇异性仿真分析 被引量：10

5

作者 袁媛 《机电工程》 CAS 北大核心 2018年第12期1329-1333,共5页

针对六自由度串联机械臂的运动问题,对机械臂运动学数学模型、末端位置误差、机械臂奇异形位等方面进行了研究。针对机械臂的运动学模型问题,基于D-H法建立了机械臂的正逆运动学模型,并利用Matlab建立了运动学模型的仿真验证程序;利用... 针对六自由度串联机械臂的运动问题,对机械臂运动学数学模型、末端位置误差、机械臂奇异形位等方面进行了研究。针对机械臂的运动学模型问题,基于D-H法建立了机械臂的正逆运动学模型,并利用Matlab建立了运动学模型的仿真验证程序;利用该模型,通过给定关节转角误差,对机械臂末端位置误差的敏感方向进行了仿真分析;通过推导其末端雅可比矩阵,分析了机械臂在工作空间内的奇异形位。研究结果表明:机械臂运动学模型结果与实际结果误差很小,验证了运动学模型是正确的,并且机械臂存在两个极限位置奇异。 展开更多

关键词 机械臂:运动学模型 误差分析 雅可比 奇异形位

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三连杆机械臂三维空间运动学分析 被引量：13

6

作者 梁小波 蒋刚 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第12期67-69,72,共4页

机械臂的运动学分析是分析机械臂的运动及其控制器设计的一个重要环节。在三维空间中建立了三连杆机械臂模型,并对模型做了运动学分析,用拉格朗日方程对三连杆机械臂末端位移、速度和加速度做了理论分析;同时运用仿真软件Adams对三维中... 机械臂的运动学分析是分析机械臂的运动及其控制器设计的一个重要环节。在三维空间中建立了三连杆机械臂模型,并对模型做了运动学分析,用拉格朗日方程对三连杆机械臂末端位移、速度和加速度做了理论分析;同时运用仿真软件Adams对三维中的三连杆机械臂的末端位移、速度和加速度做了运动学仿真,来验证理论分析的正确性。用仿真与理论分析相结合来分析实际情况中机械臂末端位姿以及运动情况,为实际情况下机械臂的运动情况提供了理论基础,为设计机械臂的运动控制提供了理论依据。 展开更多

关键词 机械臂运动学建模 ADAMS 运动学仿真

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复杂多场景下机械臂避障运动规划方法研究 被引量：5

7

作者 宋勇 张蕾 +1 位作者 田荣 王晓华 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期500-509,共10页

为提高工业机械臂在狭窄通道、多障碍物等复杂多场景下避障运动规划的成功率和效率,建立了基于圆柱体和球体包围盒机械臂与障碍物之间的碰撞检测模型,并提出了一种基于启发式概率融合人工势场法的改进型RRT^(*)算法(P-artificial potent... 为提高工业机械臂在狭窄通道、多障碍物等复杂多场景下避障运动规划的成功率和效率,建立了基于圆柱体和球体包围盒机械臂与障碍物之间的碰撞检测模型,并提出了一种基于启发式概率融合人工势场法的改进型RRT^(*)算法(P-artificial potential field-RRT^(*),PAPF-RRT^(*))。采样上引入概率目标偏向与随机采样点优选策略,对采样点进行位置优选约束,增强采样导向性和质量;为改变传统新节点扩展方向和特殊环境下局部最优问题,融合人工势场法的目标引力与障碍物斥力和自适应步长,使算法在APF产生的合力范围下实时引导新节点扩展方向和步长大小,降低过度的探索和碰撞区域扩展;对冗余节点进行删除,并采用三次B样条插值优化,提高机械臂轨迹的柔顺性。仿真结果表明,所提算法较传统RRT^(*)算法在平均路径搜索时间上降低了56.75%,路径长度缩短了17.74%。导入机械臂模型后可视化仿真结果证明,所提算法可使机械臂成功避障且快速平稳运行到目标点。 展开更多

关键词 机械臂运动规划 渐进最优快速拓展随机树算法 启发式概率 人工势场法 自适应步长 三次B样条

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基于GPF-RRT*的机械臂自主运动规划 被引量：4

8

作者 双丰 刘旭兀 +2 位作者 李少东 刘熹 陈明岐 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1174-1185,共12页

为解决融合引力函数的渐进最优快速扩展随机树(P-RRT*)算法在非结构化环境下搜索效率低、适应性差等问题,进一步提高机械臂自主运动规划能力,提出一种基于高斯势场(GPF)自适应的改进RRT*算法(GPF-RRT*)。首先,利用状态感知网络完成非结... 为解决融合引力函数的渐进最优快速扩展随机树(P-RRT*)算法在非结构化环境下搜索效率低、适应性差等问题,进一步提高机械臂自主运动规划能力,提出一种基于高斯势场(GPF)自适应的改进RRT*算法(GPF-RRT*)。首先,利用状态感知网络完成非结构化环境感知。其次,利用优化后的采样点选取策略提高采样效率,通过GPF构建力势场改进节点搜索方向及步长,进而提高算法在复杂环境下的避障路径规划能力,并结合可操作度和最小能量指标完成机械臂的姿态优化。最后,基于GPF-RRT*算法在不同环境下进行实验,与P-RRT*算法在搜索效率、路径长度、稳定性3个方面进行对比。结果表明,所提算法的平均搜索效率提高了38.06%,平均路径长度缩短了46.6 mm,在多种环境下均具有较强稳定性,且能有效避免局部极小问题。另外,通过机械臂自主抓取操作进一步验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 机械臂运动规划 非结构化环境感知 渐进最优快速扩展随机树 可操作度和最小能量

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面向变电站智能消防机械臂的高精度运动学模型研究 被引量：2

9

作者 汤锦慧 伍发元 +2 位作者 辛建波 郑晓东 薛霜思 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第2期100-106,共7页

为了解决变电站智能消防前端执行机构灵活性不足、定位精确度低等问题,本文建立了面向变电站智能消防机械臂高精度运动学模型.首先将机械臂通过主体结构简化,转换为刚体连杆模型,并基于Denavit-Hartenberg法的齐次变换矩阵来描述机械臂... 为了解决变电站智能消防前端执行机构灵活性不足、定位精确度低等问题,本文建立了面向变电站智能消防机械臂高精度运动学模型.首先将机械臂通过主体结构简化,转换为刚体连杆模型,并基于Denavit-Hartenberg法的齐次变换矩阵来描述机械臂相邻两连杆的空间关系与运动轨迹.接着在此基础上,提出一种利用机械臂连杆模型几何约束关系,并针对智能消防系统中使用的四自由度机械臂,进行了正向与逆向运动学分析与求解,可在解算前判断机械臂能否到达预期位姿.该模型的计算过程不仅避免了复杂的矩阵运算,而且有效地解决了机械臂逆运动学高精度控制问题.最后,完成了系统机械臂的运动仿真实验,验证了本文所提运动学模型的精确性. 展开更多

关键词 变电站智能消防 机械臂运动学模型 运动学分析 高精度控制

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运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正方法 被引量：2

10

作者 刘萍 刘耀 黄冬琴 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第5期247-250,256,共5页

运动助力机械臂的轨迹跟踪控制是实现高精度工作的关键。由于运动助力机械臂参数存在的不确定性等因素,导致运动助力机械臂轨迹跟踪误差较高,为此,提出了运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正方法。分析运动助力机械臂空间位置和变换关系,根... 运动助力机械臂的轨迹跟踪控制是实现高精度工作的关键。由于运动助力机械臂参数存在的不确定性等因素,导致运动助力机械臂轨迹跟踪误差较高,为此,提出了运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正方法。分析运动助力机械臂空间位置和变换关系,根据运动助力机械臂关节与连杆之间的空间坐标矩阵变换过程,构建齐次坐标变换矩阵,获取机械臂末端执行器的空间位姿矩阵。通过定义机械臂轨迹的相关性特征集,得到机械臂轨迹跟踪误差的校正指标。基于置信概率计算,确定机械臂轨迹跟踪误差校正的约束范围,构建约束参量分析模型。采用遗传算法的原理,求解运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正参数,实现运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正。实验结果表明,所提方法的运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正效果较好,能够有效提高运动助力机械臂轨迹跟踪误差校正精度。 展开更多

关键词 运动助力机械臂 运动轨迹 轨迹跟踪 误差校正 遗传算法 空间坐标

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基于TRIZ理论的运动助力机械臂座轻量化设计 被引量：8

11

作者 董琛 王豪 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第S01期77-82,共6页

介绍了运动助力机械臂座的原设计结构及力学分析结论,针对其质量过大的不足,提出一种基于发明问题求解理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的运动助力机械臂座轻量化设计方法,建立基于TRIZ物场模型和冲突解决理论的运动助... 介绍了运动助力机械臂座的原设计结构及力学分析结论,针对其质量过大的不足,提出一种基于发明问题求解理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的运动助力机械臂座轻量化设计方法,建立基于TRIZ物场模型和冲突解决理论的运动助力机械臂座轻量化设计过程模型,实现了对机械臂座的轻量化设计。对轻量化设计的臂座建立了三维模型并进行有限元分析,分析结果表明,优化后的结构在安全系数提高的前提下,质量减小了331 kg。 展开更多

关键词 运动助力机械臂座 TRIZ 轻量化设计 受力分析

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基于COSMOSMotion的机械臂三维虚拟仿真 被引量：8

12

作者 刘志林 苏丽 Zhi-lin 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第12期92-94,共3页

以六自由度蒸汽发生器检修机械臂三维运动仿真为背景,利用SolidWorks进行机械臂三维建模,并且介绍了利用COSMOSMotion插件来实现机械臂运动虚拟仿真的方法,重点分析了机械臂的三维建模和建模后运动学正反解的实现。对于一般的机械运动... 以六自由度蒸汽发生器检修机械臂三维运动仿真为背景,利用SolidWorks进行机械臂三维建模,并且介绍了利用COSMOSMotion插件来实现机械臂运动虚拟仿真的方法,重点分析了机械臂的三维建模和建模后运动学正反解的实现。对于一般的机械运动模拟系统,该实例具有一般普遍性。 展开更多

关键词 机械臂运动 三维虚拟仿真 based 三维建模 运动模拟系统 三维运动仿真 蒸汽发生器 SOLIDWORKS 六自由度 正反解 运动学 普遍性 检修 分析 方法 插件

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基于A^(*)算法与组合函数的分拣机械臂轨迹规划 被引量：5

13

作者 王成军 姚星宇 +1 位作者 杨林 丁凡 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第12期25-29,共5页

为提高常用铸件分拣机械臂路径较长、工作效率低、轨迹与加速度不平滑的问题,提出一种将A算法和组合函数相融合的轨迹规划方法。根据Modified DH法对铸件分拣机械臂进行正运动学分析与计算,采用代数法求解机械臂逆解。通过设置A^(*)算... 为提高常用铸件分拣机械臂路径较长、工作效率低、轨迹与加速度不平滑的问题,提出一种将A算法和组合函数相融合的轨迹规划方法。根据Modified DH法对铸件分拣机械臂进行正运动学分析与计算,采用代数法求解机械臂逆解。通过设置A^(*)算法中启发式函数,使其带有一定方向遍历路径点,寻找最优最短路径,对折线路径轨迹采用三次均匀B样条曲线平滑,得到了光滑轨迹图。为保证加速度、速度平滑性,设计了一种将矩形函数和摆线函数相结合的组合函数,推导了其角位移、角速度、角加速度函数表达式。通过MATLAB仿真模拟得到的五次多项式插值的关节运动学曲线,并与所设计函数曲线对比分析,仿真结果表明所设计的组合函数更加平稳,且角加速度极值被限定,降低了一定程度的机械冲击和振动,确保机械臂工作平稳。 展开更多

关键词 铸件分拣机械臂运动学 A^(*)算法 B样条 组合函数 轨迹规划

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面向ESM任务的机械臂控制策略与优化算法 被引量：7

14

作者 张德慷 马桂金 +1 位作者 李坤 刘晓瑞 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期30-38,共9页

针对机械臂在电磁兼容检测领域的应用需求,本文研究并提出了其在电磁辐射源定位检测(emission source microscopy,ESM)任务中的设计方法与控制策略。在设计方法上,对机械臂结构、天线姿态以及采样面完整性等约束条件进行建模,依据面积... 针对机械臂在电磁兼容检测领域的应用需求,本文研究并提出了其在电磁辐射源定位检测(emission source microscopy,ESM)任务中的设计方法与控制策略。在设计方法上,对机械臂结构、天线姿态以及采样面完整性等约束条件进行建模,依据面积最优原则生成ESM采样柱面。在控制策略上,基于关节搜索策略改进RRT*算法(RRT*-JSS),实现在给定扫描面下对机械臂关节状态的最优规划。以上方法与策略在仿真实验中使机械臂在ESM任务中以扫描路径损失4.3%的代价实现平均关节变化角降幅68.96%。在基于Elfin5型机械臂与点状辐射源搭建的验证实验中,实际获得的ESM成像分布与仿真结果间误差≤0.35 dBm。以上仿真与实验结果证明了研究ESM机械臂设计方法与控制策略的有效性,可望在EMI检测领域得到应用。 展开更多

关键词 机械臂运动学 电磁兼容 电磁辐射源定位检测(ESM) 最优控制 路径规划

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基于六轴机械臂驱动的微波球面扫描成像系统 被引量：3

15

作者 邱世振 白靖文 +1 位作者 张晋行 刘晓瑞 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期98-106,共9页

基于合成孔径成像原理的扫描成像技术(ESM)在电子设备电磁干扰(EMI)检测领域具有明显的技术优势与应用价值,但是其在球面成像算法与系统设计方面仍需进一步的研究与完善。针对以上需求,本文提出了球面扫描成像任务下的机械臂系统设计方... 基于合成孔径成像原理的扫描成像技术(ESM)在电子设备电磁干扰(EMI)检测领域具有明显的技术优势与应用价值,但是其在球面成像算法与系统设计方面仍需进一步的研究与完善。针对以上需求,本文提出了球面扫描成像任务下的机械臂系统设计方法与控制策略。在系统模型上,对机械臂构型、球面扫描边界与检测天线姿态进行建模,探索在以上约束下的最优球面孔径求解方法。在控制策略上,设计实现基于关节角搜索的机械臂控制策略与微波成像聚焦算法。以上模型、方法与策略在仿真实验中实现平均关节变化角降幅60.21%,在由六轴机械臂与基准微波辐射源搭建的验证实验中实现自动聚焦与精确成像(聚焦精度0.1 mm,成像精度不低于3.14 dBm),可望应用于电子系统的EMI检测定位。 展开更多

关键词 机械臂运动学 电磁辐射源定位检测(ESM) 最优控制 路径规划 微波成像

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基于逆运动学降维求解与YOLO v4的果实采摘系统研究 被引量：14

16

作者 张晴晖 孔德肖 +1 位作者 李俊萩 钟丽辉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期15-23,共9页

为提高采摘设备的执行效率,采用六自由度机械臂、树莓派、Android手机端和服务器设计了一种智能果实采摘系统,该系统可自动识别不同种类的水果,并实现自动采摘,可通过手机端远程控制采摘设备的起始和停止,并远程查看实时采摘视频。提出... 为提高采摘设备的执行效率,采用六自由度机械臂、树莓派、Android手机端和服务器设计了一种智能果实采摘系统,该系统可自动识别不同种类的水果,并实现自动采摘,可通过手机端远程控制采摘设备的起始和停止,并远程查看实时采摘视频。提出通过降低自由度和使用二维坐标系来实现三维坐标系中机械臂逆运动学的求解过程,从而避免了大量的矩阵运算,使机械臂逆运动学求解过程更加简捷。利用Matlab中的Robotic Toolbox进行机械臂三维建模仿真,验证了降维求解的可行性。在果实采摘流程中,为了使机械臂运动轨迹更加稳定与协调,采用五项式插值法对机械臂进行运动轨迹规划控制。基于Darknet深度学习框架的YOLO v4目标检测识别算法进行果实目标检测和像素定位,在Ubuntu 19.10操作系统中使用2000幅图像作为训练集,分别对不同种类的果实进行识别模型训练,在GPU环境下进行测试,结果表明,每种果实识别的准确率均在94%以上,单次果实采摘的时间约为17 s。经过实际测试,该系统具有良好的稳定性、实时性以及对果实采摘的准确性。 展开更多

关键词 果实采摘系统 机械臂逆运动学 降维 目标检测 YOLO v4 运动轨迹规划

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基于图像识别的玉米种子初步分拣机器人 被引量：2

17

作者 张清 崔卓贤 +1 位作者 徐越 李保文 《河北农机》 2020年第12期22-23,共2页

在农业的发展过程中,选择优良的种子进行培育是必不可少的一步。对于玉米种子的挑选这种耗时耗力的工作,我们自然是希望减少人力,将其中一些环节交给机器人来做。在这一基础上课题组制作了玉米种子分拣机器人,希望代替人工完成种子的初... 在农业的发展过程中,选择优良的种子进行培育是必不可少的一步。对于玉米种子的挑选这种耗时耗力的工作,我们自然是希望减少人力,将其中一些环节交给机器人来做。在这一基础上课题组制作了玉米种子分拣机器人,希望代替人工完成种子的初步分拣,将优良的种子交由人工进行最终识别分拣。 展开更多

关键词 机械臂运动 视觉处理 STM32单片机

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煤矿通风检测机器人运动建模与轨迹优化

18

作者 张延军 刘敏强 《机械设计》 2025年第7期133-141,共9页

矿井通风安全是煤炭开采工作中的重要保证,巷道中风速、风量和空气成分等参数实时监测事关矿工生命安全。为了避免传统气体检测设备测量范围小、机构运动不够灵活,机器人本体采用串联式机器人,采用Fluent软件建立瓦斯模型,确定机器人检... 矿井通风安全是煤炭开采工作中的重要保证,巷道中风速、风量和空气成分等参数实时监测事关矿工生命安全。为了避免传统气体检测设备测量范围小、机构运动不够灵活,机器人本体采用串联式机器人,采用Fluent软件建立瓦斯模型,确定机器人检测范围,针对其运动模型与轨迹进行研究,建立机器人D-H参数模型并进行运动学分析,判断机械臂工作范围;利用关节空间轨迹规划方法进行轨迹规划,选用双S速度曲线作为机器人测风过程中的运动轨迹,再采用coppeliaSim软件进行模拟环境下的仿真,对机器人轨迹进行跟踪,验证运动的平稳性;利用人工智能算法对测风过程中的轨迹进行优化,相比于蚁群算法、遗传算法,基于遗传原理的改进粒子群算法运算过程中收敛性较好,适用于通风检测中多监测点的轨迹规划,得出最优轨迹耗时仅需0.7871 s。 展开更多

关键词 瓦斯模型 机械臂运动学 双S速度曲线 改进粒子群算法

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运输机器人自主行走与上下电梯控制技术 被引量：2

19

作者 王怀榕 汪正涛 陶卫军 《兵工自动化》 2023年第6期75-80,88,共7页

针对室内跨楼层无接触配送服务需求,设计一种搭载六自由度机械臂的室内运输机器人。根据功能需求设计运输机器人的机械结构、控制系统硬件框架以及运动学模型;在此基础上运用即时定位与地图构建(simultaneous localizationandmapping,SL... 针对室内跨楼层无接触配送服务需求,设计一种搭载六自由度机械臂的室内运输机器人。根据功能需求设计运输机器人的机械结构、控制系统硬件框架以及运动学模型;在此基础上运用即时定位与地图构建(simultaneous localizationandmapping,SLAM)技术实现机器人在室内的自主行走与导航功能;以YOLOv4-tiny卷积神经网络为基础,实现电梯按钮的识别与定位并基于ROS中的MoveIt!来控制机械臂完成电梯按钮的按压功能。实验结果表明:该机器人能够在大楼内实现自主定位导航与行走,可自主搭乘电梯完成跨楼层运输任务的需求。 展开更多

关键词 运输机器人 机械臂运动控制 SLAM 视觉识别 YOLOv4-tiny

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基于树莓派平台的柑橘智能识别与采摘 被引量：3

20

作者 杨环宇 黄文静 +5 位作者 李义华 段小刚 康思宇 王子怡 罗肖媛 蒋勉 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期192-201,共10页

【目的】基于树莓派平台,设计轻便式的柑橘智能识别与机器人采摘,为柑橘采摘减轻劳动力与机械智能化提供理论与实验依据。【方法】制作柑橘数据集,使用深度卷积神经网络(YOLOv4-tiny)验证柑橘数据集的有效性,同时在电脑上离线训练好YOLO... 【目的】基于树莓派平台,设计轻便式的柑橘智能识别与机器人采摘,为柑橘采摘减轻劳动力与机械智能化提供理论与实验依据。【方法】制作柑橘数据集,使用深度卷积神经网络(YOLOv4-tiny)验证柑橘数据集的有效性,同时在电脑上离线训练好YOLOv4-tiny柑橘识别模型;基于树莓派平台,嵌入YOLOv4-tiny模型,设计柑橘智能识别系统;建立五自由度机械臂运动学模型与轨迹规划函数,嵌入树莓派平台。使用树莓派开发板、一个摄像头以及小型五自由度机器人,手动启动树莓派中的YOLOv4-tiny模型,系统自动完成柑橘识别与采摘,具体步骤为:调用OpenCV开启摄像头,将摄像头采集到的视频转换为Im格式,并输入YOLOv4-tiny模型中,模型识别出待采摘柑橘的位置,机械臂再进行实际采摘。【结果】深度卷积神经网络(YOLOv4-tiny)模型对橘子二维坐标识别率为98%,嵌入树莓派后,结合目标到相机距离相似三角形计算法,能准确识别柑橘位置三维坐标(-3.2,19.7,16);驱动机械臂到达位置坐标后,再令夹持器夹紧并摘取柑橘,先后共调试80次,得到机械臂运动最佳时间为1000ms、夹持器末端采摘动作的最佳运动时间为500ms,末端夹持器摘取的平均角度为-60度,这样采摘时速度合适也不会发生抖动;进行了20次采摘测试,平均成功摘取率达到了90%以上。【结论】基于树莓派平台设计的柑橘深度识别与采摘系统,能实现柑橘三维位置坐标的识别并准确采摘,为机器人柑橘采摘的智能化提供了一定的理论基础与实验借鉴。 展开更多

关键词 深度卷积神经网络(YOLOv4-tiny) 树莓派 机械臂运动学 轨迹规划

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