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故障容错机械臂运动学可靠性设计
被引量：
3
1
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。
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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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职称材料
冗余机械臂运动学优化设计
被引量：
2
2
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。
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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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职称材料
六自由度机械臂运动学及奇异性仿真分析
被引量：
10
3
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。
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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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职称材料
三连杆机械臂三维空间运动学分析
被引量：
13
4
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。
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关键词
机械臂运动学
建模
ADAMS
运动学
仿真
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职称材料
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
5
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.
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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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职称材料
基于A^(*)算法与组合函数的分拣机械臂轨迹规划
被引量：
5
6
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。
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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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职称材料
面向ESM任务的机械臂控制策略与优化算法
被引量：
7
7
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。
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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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职称材料
基于六轴机械臂驱动的微波球面扫描成像系统
被引量：
3
8
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。
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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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职称材料
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
9
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。
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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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职称材料
基于树莓派平台的柑橘智能识别与采摘
被引量：
3
10
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。
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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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职称材料
题名
故障容错机械臂运动学可靠性设计
被引量：
3
1
作者
周军
焦建民
周凤岐
机构
西北工业大学航天工程学院
出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2004年第2期187-194,共8页
基金
国家863高技术研究计划(2002AA742043)
教育部优秀青年教师教学与科研奖励计划资助项目
文摘
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。
关键词
机器人
机械
臂
机械臂运动学
冗余
故障容错
自由度
Keywords
Robot
Manipulator
Kinematics
Redundant
Fault tolerant
Degree of freedom
分类号
V476.5 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
冗余机械臂运动学优化设计
被引量：
2
2
作者
焦建民
周军
李欢
机构
西北工业大学航天工程学院
西安交通大学电信学院
出处
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2003年第34期4-7,27,共5页
基金
国家863高技术研究发展计划
教育部优秀青年教师教育与科研奖励计划
文摘
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。
关键词
机器人
机械
臂
机械臂运动学
冗余
故障容错
自由度
Keywords
robot,manipulator,kinematics,redundant,fault tolerant,degree of freedom
分类号
TP18 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
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职称材料
题名
六自由度机械臂运动学及奇异性仿真分析
被引量：
10
3
作者
袁媛
机构
西安航空职业技术学院航空维修工程学院
出处
《机电工程》
CAS
北大核心
2018年第12期1329-1333,共5页
文摘
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。
关键词
机械
臂
:
运动学
模型
误差分析
雅可比
奇异形位
Keywords
manipulator
kinematics model
error analysis
Jacobian
singularity
分类号
TH113.22 [机械工程—机械设计及理论]
TP24 [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
三连杆机械臂三维空间运动学分析
被引量：
13
4
作者
梁小波
蒋刚
机构
西南科技大学制造科学与工程学院
出处
《机械设计与制造》
北大核心
2013年第12期67-69,72,共4页
基金
国家自然科学基金中物院联合基金(NSAF11176027)
西南科技大学研究生创新基金资助项目(12ycjj36)
文摘
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。
关键词
机械臂运动学
建模
ADAMS
运动学
仿真
Keywords
Manipulator Kinematics Modeling
Adams
Kinematics Simulation
分类号
TH16 [机械工程—机械制造及自动化]
TP242.6 [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
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
5
作者
汤锦慧
伍发元
辛建波
郑晓东
薛霜思
机构
国家电网江西省电力有限公司电力科学研究院
国家电网江西省电力有限公司
西安交通大学电气工程学院
出处
《三峡大学学报（自然科学版）》
CAS
2022年第2期100-106,共7页
基金
陕西省重点研发计划-国际科技合作计划项目(2019KW-010)。
文摘
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.
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
Keywords
intelligent fire fighting of substation
kinematics model of mechanical arm
kinematics analysis
high precision control
分类号
TH113.2 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
基于A^(*)算法与组合函数的分拣机械臂轨迹规划
被引量：
5
6
作者
王成军
姚星宇
杨林
丁凡
机构
安徽理工大学人工智能学院
安徽理工大学机械工程学院
出处
《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
基金
安徽省自然科学基金资助项目(2208085ME128)。
文摘
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。
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
Keywords
Industrial manipulatorskinematics
A^(*) algorithms
B-spline
combinatorial function
strajectory planning
分类号
TH112 [机械工程—机械设计及理论]
TG502 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
面向ESM任务的机械臂控制策略与优化算法
被引量：
7
7
作者
张德慷
马桂金
李坤
刘晓瑞
机构
青岛大学自动化学院
青岛大学电子信息学院
山东省工业控制技术重点实验室
出处
《电子测量与仪器学报》
CSCD
北大核心
2022年第5期30-38,共9页
基金
国家重点研发计划(2020YFB1313600)项目资助。
文摘
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。
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
Keywords
kinematics of robotic arm
electromagnetic compatibility
emission source microscopy(ESM)
optimal control
path planning
分类号
TP241.22 [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
基于六轴机械臂驱动的微波球面扫描成像系统
被引量：
3
8
作者
邱世振
白靖文
张晋行
刘晓瑞
机构
青岛大学自动化学院
中电科思仪科技股份有限公司
山东省工业控制技术重点实验室
出处
《电子测量与仪器学报》
CSCD
北大核心
2023年第4期98-106,共9页
基金
国家重点研发计划(2020YFB1313600)项目资助。
文摘
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。
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
Keywords
kinematics of manipulator
emission source microscopy(ESM)
optimal control
path planning
microwave microscopy
分类号
TP241.2 [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
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
9
作者
张晴晖
孔德肖
李俊萩
钟丽辉
机构
西南林业大学大数据与智能工程学院
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期15-23,共9页
基金
云南省科技厅生物资源数字化开发应用项目(202002AA10007)
云南省教育厅科学研究基金项目(2020J0402、2021J0153)
云南省农业联合项目(2018FG001-108)。
文摘
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。
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
Keywords
fruit picking system
inverse kinematics of manipulator
dimension reduction
object detection
YOLO v4
trajectory planning of motion
分类号
TP241 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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
基于树莓派平台的柑橘智能识别与采摘
被引量：
3
10
作者
杨环宇
黄文静
李义华
段小刚
康思宇
王子怡
罗肖媛
蒋勉
机构
中南林业科技大学材料科学与工程学院
中南林业科技大学物流与交通学院
中国科学技术大学大数据学院
中南智能湖南工业
佛山科学技术学院机电工程与自动化学院
出处
《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
基金
湖南省自然科学基金面上项目(2022JJ31015)
国家级大学生创新创业项目(202110538011)
+1 种基金
国家社科基金一般项目(22BGL173)
湖南省社会科学评审委员会重大项目(XSP22ZDA006)。
文摘
【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。
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
Keywords
deep convolutional neural network(YOLOv4-tiny)
Raspberry PI
manipulator kinematics
trajectory planning
分类号
S776.222 [农业科学—森林工程]
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
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
故障容错机械臂运动学可靠性设计
周军
焦建民
周凤岐
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2004
3
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职称材料
2
冗余机械臂运动学优化设计
焦建民
周军
李欢
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2003
2
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职称材料
3
六自由度机械臂运动学及奇异性仿真分析
袁媛
《机电工程》
CAS
北大核心
2018
10
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职称材料
4
三连杆机械臂三维空间运动学分析
梁小波
蒋刚
《机械设计与制造》
北大核心
2013
13
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职称材料
5
面向变电站智能消防机械臂的高精度运动学模型研究
汤锦慧
伍发元
辛建波
郑晓东
薛霜思
《三峡大学学报（自然科学版）》
CAS
2022
2
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职称材料
6
基于A^(*)算法与组合函数的分拣机械臂轨迹规划
王成军
姚星宇
杨林
丁凡
《组合机床与自动化加工技术》
北大核心
2023
5
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职称材料
7
面向ESM任务的机械臂控制策略与优化算法
张德慷
马桂金
李坤
刘晓瑞
《电子测量与仪器学报》
CSCD
北大核心
2022
7
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职称材料
8
基于六轴机械臂驱动的微波球面扫描成像系统
邱世振
白靖文
张晋行
刘晓瑞
《电子测量与仪器学报》
CSCD
北大核心
2023
3
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职称材料
9
基于逆运动学降维求解与YOLO v4的果实采摘系统研究
张晴晖
孔德肖
李俊萩
钟丽辉
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
14
在线阅读
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职称材料
10
基于树莓派平台的柑橘智能识别与采摘
杨环宇
黄文静
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
3
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职称材料
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