食品协作机器人动态目标抓取控制方法研究 被引量：5

1

作者 程鹏飞 刘明堂 孙晨 《食品与机械》 CSCD 北大核心 2024年第1期95-100,共6页

目的:解决目前协作机器人在食品动态目标抓取中存在的准确性较低问题。方法:基于协作机器人体系结构,提出将模糊自整定PID控制和鲁棒自适应补偿器相结合用于协作机器人食品动态目标抓取。PID结合模糊控制完成参数自整定,鲁棒算法与自适... 目的:解决目前协作机器人在食品动态目标抓取中存在的准确性较低问题。方法:基于协作机器人体系结构,提出将模糊自整定PID控制和鲁棒自适应补偿器相结合用于协作机器人食品动态目标抓取。PID结合模糊控制完成参数自整定,鲁棒算法与自适应算法相结合用于系统不确定性补偿。通过试验分析了所提方法的性能,验证了该方法的可行性。结果:所提方法在协作机器人动态目标抓取中具有较好的效果,提高了协作机器人动态抓取的准确性,在传送带速度100 mm/s时,动态抓取成功率达到99.50%,对食品动态目标抓取具有一定的应用价值。结论:通过优化现有目标抓取控制方法,可有效提高协作机器人的抓持精度。 展开更多

关键词 协作机器人 动态目标抓取 模糊自整定PID控制 鲁棒自适应补偿器 抓取控制方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于深度强化学习的机械臂动态目标抓取方法

2

作者 张轩 卢惠民 +4 位作者 任君凯 莫新民 肖浩然 张伟杰 杨璇 《兵工自动化》 北大核心 2024年第6期91-96,共6页

针对现有机械臂动态目标抓取方法轨迹规划困难、实时性不足、难以实现六自由度抓取等问题,提出一种基于深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)的机械臂动态目标抓取方法。进行马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP)建... 针对现有机械臂动态目标抓取方法轨迹规划困难、实时性不足、难以实现六自由度抓取等问题,提出一种基于深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)的机械臂动态目标抓取方法。进行马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP)建模,设计状态空间、动作空间以及奖励函数,实现机械臂对动态目标的六自由度抓取。基于Pybullet构建机械臂动态目标抓取仿真试验环境,对该方法进行训练,将训练得到的策略在新颖场景进行测试,并与经典规划控制的动态目标抓取方法进行对比。仿真结果表明:该方法能实现机械臂对动态目标的六自由度抓取,在抓取成功率和速度上具有优势。 展开更多

关键词 动态目标抓取 马尔科夫 轨迹规划 深度强化学习 六自由度抓取

在线阅读 下载PDF 职称材料

融合改进YOLO和语义分割的遮挡目标抓取方法

3

作者 林哲 潘慧琳 陈丹 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期190-201,共12页

针对遮挡目标的机器人抓取存在的遮挡干扰问题,提出了改进的YOLO-CA-SD和语义分割的遮挡目标检测模型及抓取方法,完成多目标及非目标物互相遮挡干扰情况下的抓取。首先,该模型在YOLOv5l中添加坐标注意力,在损失函数基础上考虑检测框匹... 针对遮挡目标的机器人抓取存在的遮挡干扰问题,提出了改进的YOLO-CA-SD和语义分割的遮挡目标检测模型及抓取方法,完成多目标及非目标物互相遮挡干扰情况下的抓取。首先,该模型在YOLOv5l中添加坐标注意力,在损失函数基础上考虑检测框匹配方向的问题,增加框之间的角度信息,并对原模型检测部分进行解耦,减少耦合造成的信息丢失。其次,提出了改进的DeeplabV3+目标分割模型,用MobileNetV2替换DeeplabV3+原主干网络,减小模型复杂度,在空洞空间金字塔池化结构中添加CA模块融合像素坐标信息提高分割精度,解决了遮挡干扰问题。最后,利用点云配准得到目标姿态相对于模板姿态的末端旋转角及最优抓取点。在2750张自主构建的常用工具遮挡数据集上进行性能测试,结果表明:改进后的模型在m AP@0.5,m AP@0.5:0.95、60%目标物体遮挡率数据集及60%非目标物体遮挡率数据集上的检测精度分别提高了0.052%、0.968%、6.000%、7.400%。此基础上改进的语义分割模型分割速度和MIOU分别提升了33.45%和0.625%,并且通过ABB IRB1200机械臂实现遮挡目标的抓取实验,验证了该方法的可行性与实用性。 展开更多

关键词 遮挡目标检测 目标抓取 YOLO DeeplabV3+模型 点云配准

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种基于混合策略的排爆机器人目标抓取轨迹规划 被引量：4

4

作者 张云峰 马振书 +1 位作者 孙华刚 陆继山 《机床与液压》 北大核心 2015年第21期86-90,共5页

一种时间-脉动最优的混合优化策略被用来对排爆机器人目标抓取的轨迹进行规划,以兼顾机械臂运动过程中的平稳性和效率。采用三次样条曲线连接路径点,对路径点之间的运动时间搜索优化抓取轨迹。结果表明:关节空间的轨迹十分平滑,可以减... 一种时间-脉动最优的混合优化策略被用来对排爆机器人目标抓取的轨迹进行规划,以兼顾机械臂运动过程中的平稳性和效率。采用三次样条曲线连接路径点,对路径点之间的运动时间搜索优化抓取轨迹。结果表明:关节空间的轨迹十分平滑,可以减小机械磨损,避免关节速度、加速度的突然变化,控制振动。在工作空间的目标抓取仿真显示,机械臂可以沿着预定路径和策略在预抓取位置调整好姿态,无干涉的接近目标完成抓取任务。 展开更多

关键词 机械制造自动化 排爆机器人 轨迹规划 混合策略 目标抓取

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于虚拟力引导的人机协同目标抓取方法 被引量：3

5

作者 姜通维 姜勇 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2021年第4期683-689,共7页

针对力反馈遥操作中传统人工势场法无法适应于机械臂整体的避障以及在作业过程中操作者难以控制机械臂到达所需位姿的问题,提出了一种基于虚拟力引导的人机协同目标抓取方法。力反馈设备向操作者提供力觉交互。通过结合人工势场法和虚... 针对力反馈遥操作中传统人工势场法无法适应于机械臂整体的避障以及在作业过程中操作者难以控制机械臂到达所需位姿的问题,提出了一种基于虚拟力引导的人机协同目标抓取方法。力反馈设备向操作者提供力觉交互。通过结合人工势场法和虚拟夹具,构建管道形虚拟力场,生成实时虚拟力引导,实现协助操作者完成从端机器人的整体避障任务并在完成避障后引导机器人返回预定义路径并趋近目标点。当进行抓取任务时,构建锥形虚拟力场,实现协助操作者操作机械臂到达目标位置和姿态。此外,提出了一种机器人运动限制方法以降低操作者的操作失误对抓取任务的影响。实验证明,该方法能有效提高目标抓取操作的成功率和操作效率。 展开更多

关键词 虚拟力引导 力反馈 运动约束 机械臂避障 目标抓取 主从控制 遥操作 人机协同

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向空间抓取任务的目标轮廓跟踪方法 被引量：3

6

作者 康儒斐 王仕成 +1 位作者 刘志国 杨东方 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期57-65,共9页

在空间抓取任务中,视场背景复杂,光照条件变化剧烈,而且存在相对运动。文章提出了一种新的动态轮廓特征检测跟踪方法。首先在灰度梯度法基础上,引入形状匹配、面积筛选和自适应灰度阈值调整方法,提高了轮廓提取的鲁棒性。随后,基于该提... 在空间抓取任务中,视场背景复杂,光照条件变化剧烈,而且存在相对运动。文章提出了一种新的动态轮廓特征检测跟踪方法。首先在灰度梯度法基础上,引入形状匹配、面积筛选和自适应灰度阈值调整方法,提高了轮廓提取的鲁棒性。随后,基于该提取结果,利用图像序列的时域相关约束辅助GVF Snake算法进行轮廓跟踪,提升了动态检测速度。最后,考虑到空间抓取任务的实时性需求,采用CUDA运算架构对算法进行并行化处理,并对一组序贯图像序列进行了轮廓跟踪实验。实验结果表明,此方法在CUDA平台下轮廓跟踪速率达到了10帧/s,在保证轮廓检测的准确性的基础上,明显改善了检测速度。 展开更多

关键词 轮廓检测 空间目标抓取 时域约束辅助 航天任务

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进的SURF算法的机械臂识别定位及抓取研究 被引量：9

7

作者 李鑫炎 周敏 +1 位作者 张美洲 陈燕军 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第1期47-52,共6页

针对采用传统SURF算法对机械臂工作区域内的目标进行识别时出现的运行速度较慢、匹配准确度较低等问题,提出一种基于改进的SURF算法的机械臂识别定位及抓取方法。首先,利用传统SURF算法提取目标的尺度不变性特征点;随后,通过rBRIEF描述... 针对采用传统SURF算法对机械臂工作区域内的目标进行识别时出现的运行速度较慢、匹配准确度较低等问题,提出一种基于改进的SURF算法的机械臂识别定位及抓取方法。首先,利用传统SURF算法提取目标的尺度不变性特征点;随后,通过rBRIEF描述子与低方差过滤分别对提取特征实施描述及降维,再进行基于Hamming距离的2-NN特征点交叉匹配,并采用RANSAC算法剔除错误匹配对;最后,结合双目立体视觉三维重建获取目标的空间三维坐标,并将机械臂逆运动学求解得到的各个关节驱动角输入控制系统,驱使舵机带动机械臂末端执行器完成对目标的抓取作业。实验结果表明,采用改进的SURF算法,较SIFT、传统SURF算法提高了目标特征点的识别速度与匹配准确度,有效提升了机械臂抓取的实时性及精准性。 展开更多

关键词 SURF算法 双目立体视觉 目标识别 目标抓取

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤矸石分拣机器人动态目标稳定抓取轨迹规划 被引量：13

8

作者 马宏伟 孙那新 +3 位作者 张烨 王鹏 曹现刚 夏晶 《工矿自动化》 北大核心 2022年第4期20-30,共11页

针对机器人分拣煤矸石时,因输送带打滑、左右摆动而造成矸石定位不准确、机械臂末端抓取失败和载荷冲击等问题,提出了一种基于机器视觉的煤矸石分拣机器人动态目标稳定抓取轨迹规划方法。首先,采用基于HU不变矩图像匹配算法对目标矸石... 针对机器人分拣煤矸石时,因输送带打滑、左右摆动而造成矸石定位不准确、机械臂末端抓取失败和载荷冲击等问题,提出了一种基于机器视觉的煤矸石分拣机器人动态目标稳定抓取轨迹规划方法。首先,采用基于HU不变矩图像匹配算法对目标矸石进行匹配识别并获取目标矸石位姿;其次,分别建立机器人和相机-机器人运动学方程,并进行正逆求解,实现基于视觉的目标矸石精确定位;最后,采用位置-速度-加速度三环PID控制算法进行目标矸石动态跟踪,即位置环控制器的输入为获取的目标矸石精确位置,位置环控制器的输出作为速度环控制器的输入,速度环控制器的输出作为加速度环控制器的输入,将加速度环控制器的输出叠加到伺服电动机上,使机械臂末端与目标矸石达到位置、速度同步运动的效果,实现平稳快速抓取。采用Matlab对三环PID控制算法、三维比例导引算法和三维偏置比例导引算法进行仿真对比,结果表明:对动态目标的跟踪抓取在追随式、同步式和拦截式3种情况下,三环PID控制算法的响应时间、跟踪抓取时间均较比例导引算法及偏置比例导引算法短,且三环PID控制算法在整个过程中各轴速度、加速度连续、平滑,没有出现突变情况,可实现动态目标同步跟踪、精准抓取。在煤矸石分拣系统平台上应用三环PID控制算法、比例导引算法和偏置比例导引算法进行适应性实验,结果表明:3种算法在机器人运行时各个关节均未超限;三环PID控制算法完成抓取的平均时间比比例导引算法和偏置比例导引算法短;三环PID控制算法在抓取点的平均速度偏差在1 mm/s左右,跟踪速度偏差较小,可满足对高速度目标的同步跟踪、精准抓取要求。 展开更多

关键词 煤矸石分拣机器人 动态目标 目标矸石跟踪抓取 HU不变矩 位置-速度-加速度三环PID控制 拦截式 追随式 同步式

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于CICP的机械臂多目标定位与抓取 被引量：2

9

作者 谷雨 郑宏 +1 位作者 许晓航 郑朝晖 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2019年第18期189-194,共6页

机械臂的目标定位和抓取是工业机器人自动化领域的核心问题。针对目前机器人3D抓取耗时长且误差较大的问题,提出基于轮廓迭代最近点(Contour Iterative Closest Point,CICP)配准的机器视觉抓取方案,并建立多维空间下的3D多目标模型定位... 机械臂的目标定位和抓取是工业机器人自动化领域的核心问题。针对目前机器人3D抓取耗时长且误差较大的问题,提出基于轮廓迭代最近点(Contour Iterative Closest Point,CICP)配准的机器视觉抓取方案,并建立多维空间下的3D多目标模型定位的计算机视觉系统。利用梯度直方图特征+支持向量机对多目标进行检测分割得到单目标大致区域,再使用基于Guide滤波+漫水填充的预处理方式对目标轮廓进行提取得到轮廓点云,最后使用迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)进行点云配准获取目标工件的透视变换矩阵,能够很好地解决传送带上多目标工件的定位与抓取问题,实验结果证明该系统抓取误差可降低到0.4 mm,且对于小工件可将配准时间缩短至200 ms以内。 展开更多

关键词 多目标定位与抓取 梯度直方图特征 轮廓迭代最近点配准

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于改进Faster RCNN的机器人运动控制与视觉抓取研究 被引量：1

10

作者 王成 李敏 王克宇 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期339-345,共7页

智能机器人执行高精度目标抓取操作的关键是目标视觉识别,且目标视觉识别亦是影响智能机器人工业化应用的核心问题之一。为提升物品抓取机器人的运动控制效果和物体抓取精度,对机器人运动控制和物品视觉抓取进行研究,提出了基于改进Fast... 智能机器人执行高精度目标抓取操作的关键是目标视觉识别,且目标视觉识别亦是影响智能机器人工业化应用的核心问题之一。为提升物品抓取机器人的运动控制效果和物体抓取精度,对机器人运动控制和物品视觉抓取进行研究,提出了基于改进Faster RCNN的机器人运动控制与物品视觉识别新方法。为保证智能机器人对物品的识别和抓取精度,该方法通过最小二乘法对机器人本体零位进行标定;采用公开数据集多标签图像对Faster RCNN的卷积层和池化层进行改进,提高目标图像检测识别的准确率和效率;通过基于多目标、多类检测深度学习框架的抓取算法,实现机器人手臂的运动控制建模和求解,提高物品抓取机器人的运动控制效果。为验证所提出的基于改进Faster RCNN的机器人运动控制与物品视觉识别新方法的有效性,对其开展了实际环境中物体的视觉识别和抓取实验。实验结果表明,基于改进Faster RCNN的机器人运动控制与物品视觉识别新方法大大提升了对物品的识别精度,可有效提高机器人对物品的抓取效率。 展开更多

关键词 目标视觉识别与抓取 机器人零位标定 运动控制 深度学习

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于轨迹规划的自由漂浮空间机器人抓取运动物体的研究 被引量：15

11

作者 赵晓东 王树国 +1 位作者 严艳军 孙立宁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期48-51,共4页

针对空间机器人非完整性和冗余性 ,对笛卡尔空间下的轨迹规划问题进行了研究。在此基础上 ,分析了空间机器人抓取运动物体的策略 ,提出了基于轨迹规划的空间机器人路径规划方法 ,并以三自由度空间机器人为例 ,对空间机器人抓取运动目标... 针对空间机器人非完整性和冗余性 ,对笛卡尔空间下的轨迹规划问题进行了研究。在此基础上 ,分析了空间机器人抓取运动物体的策略 ,提出了基于轨迹规划的空间机器人路径规划方法 ,并以三自由度空间机器人为例 ,对空间机器人抓取运动目标体的问题进行了研究 ,该方法是开环控制方法 ,但由于在进行轨迹跟踪过程中 ,误差不累积 ,得到的实际曲线与理论曲线相近 。 展开更多

关键词 空间机器人 轨迹规划 路径规划 非完整控制 仿真 运动目标抓取活动

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种视觉机器人抓取控制策略算法研究 被引量：5

12

作者 明鑫 卢丹萍 陈中 《机床与液压》 北大核心 2023年第11期65-71,共7页

针对视觉机器人抓取目标的稳定性和准确性,提出一种关注探索方法的强化学习策略。采用深度关注的确定性策略梯度算法,利用关注区域建议网络来选择预勘探区域消息,并通过自适应探索方法计算该消息,以随着目标的变化调整策略。根据末端执... 针对视觉机器人抓取目标的稳定性和准确性,提出一种关注探索方法的强化学习策略。采用深度关注的确定性策略梯度算法,利用关注区域建议网络来选择预勘探区域消息,并通过自适应探索方法计算该消息,以随着目标的变化调整策略。根据末端执行器与预勘探区域中心之间的距离,定义分层奖励函数,用于减少稀疏奖励矩阵带来的杂项信息。在Bullet3环境下进行了训练,实验结果表明:所提策略能够克服训练过程中可能出现的稳定性差和收敛效率低的问题,能产生抗噪声干扰的鲁棒控制,且具有较高的抓取成功率。 展开更多

关键词 视觉机器人 目标抓取 强化学习 关注探索法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于对抗神经网络和神经网络模型的筒子纱抓取方法 被引量：11

13

作者 金守峰 林强强 马秋瑞 《毛纺科技》 CAS 北大核心 2020年第1期79-84,共6页

为提高筒子纱抓取和上纱过程的自动化和柔性化程度,应用单目视觉系统引导机器人完成上纱过程。采用工业相机获取单个筒子纱不同形态的数据信息,应用GAN(生成式对抗神经网络)对筒子纱数据集扩充,提高筒子纱数据集多样性。将所得的数据集... 为提高筒子纱抓取和上纱过程的自动化和柔性化程度,应用单目视觉系统引导机器人完成上纱过程。采用工业相机获取单个筒子纱不同形态的数据信息,应用GAN(生成式对抗神经网络)对筒子纱数据集扩充,提高筒子纱数据集多样性。将所得的数据集加载到Faster R-CNN(更快速区域卷积神经网络)模型里进行训练,应用训练好的神经网络识别和定位筒子纱,引导机器人完成上纱任务。应用搭建的单目视觉系统实验平台对结果进行测试,结果表明,经过标定后的视觉系统可以完成多个筒子纱的抓取任务,以满足筒子纱上纱过程的自动化和柔性化要求。 展开更多

关键词 筒子纱 相机标定 GAN对抗神经网络 Faster R-CNN神经网络 目标抓取

在线阅读 下载PDF 职称材料

机械臂深度强化学习降维快速训练方法

14

作者 王敏 王赞 +4 位作者 李珅 陈立家 范贤博俊 王晨露 刘名果 《计算机应用与软件》 北大核心 2025年第4期279-288,共10页

针对深度强化学习算法在三维环境下对机械臂进行全自由度训练时训练周期过长等问题,提出一种面向解空间的机械臂深度强化学习快速训练方法。首先,通过对抓取任务分解,将机械臂横向舵机与纵向舵机的训练解耦,通过降维的方式压缩解空间,... 针对深度强化学习算法在三维环境下对机械臂进行全自由度训练时训练周期过长等问题,提出一种面向解空间的机械臂深度强化学习快速训练方法。首先,通过对抓取任务分解,将机械臂横向舵机与纵向舵机的训练解耦,通过降维的方式压缩解空间,在保证动作执行精度的情况下,简化了训练过程;其次对深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)算法进行改进,对同批次样本进行二次价值估计以延迟更新策略网络,辅以优先经验回放,有效提升了DDPG算法的训练效率。实验结果表明所提方法具备训练复杂度低、速度快和成本低的特点,抓取成功率可以达到98%,有利于工业场合的应用推广。 展开更多

关键词 深度强化学习 机械臂 深度确定性策略梯度 目标抓取 降维

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于IPSO-BPNN-PID控制的食品并联机器人抓取技术 被引量：7

15

作者 黄崇富 常宇 刘力超 《食品与机械》 北大核心 2022年第8期94-98,126,共6页

目的:解决并联机器人在食品分拣中存在的效率低、精度差等问题。方法:在食品分拣系统结构的基础上,提出了一种改进BP神经网络与PID控制相结合的Delta机器人运动目标抓取策略。通过改进的粒子群优化算法优化BP神经网络初始权值,并利用优... 目的:解决并联机器人在食品分拣中存在的效率低、精度差等问题。方法:在食品分拣系统结构的基础上,提出了一种改进BP神经网络与PID控制相结合的Delta机器人运动目标抓取策略。通过改进的粒子群优化算法优化BP神经网络初始权值,并利用优化的BP神经网络对PID控制参数进行实时调整。通过试验分析该方法的性能验证其优越性。结果:相比于传统控制方法,所提方法能够较为准确、高效地实现动态目标捕获,动态抓取成功率达到98%以上,能够满足食品分拣的需要。结论:通过对动目标抓取策略的优化可以有效地提高Delta机器人的抓取效率和精度。 展开更多

关键词 Delta机器人 运动目标抓取 食品分拣 PID控制 BP神经网络 粒子群优化算法

在线阅读 下载PDF 职称材料

视觉辅助的机械臂智能抓取实验教学平台开发 被引量：7

16

作者 郝丽 冷春涛 +1 位作者 武书昆 刘彦博 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第1期152-156,217,共6页

开发了一种视觉辅助的机械臂智能抓取实验教学平台,整个平台由执行系统和图像处理系统组成。执行系统即机械臂本体,分为关节执行机构与手臂执行末端;图像处理系统通过摄像头遍历工作区域采集目标物图像及位置信息,计算机接收到图像数据... 开发了一种视觉辅助的机械臂智能抓取实验教学平台,整个平台由执行系统和图像处理系统组成。执行系统即机械臂本体,分为关节执行机构与手臂执行末端;图像处理系统通过摄像头遍历工作区域采集目标物图像及位置信息,计算机接收到图像数据后,进行坐标转换与目标识别处理,再将控制指令传输至机械臂,控制机械臂关节与末端的运动以完成目标物的抓取及搬运任务,至今该平台已使用两个学期。实践表明,该平台搭建方便,操作步骤与知识点易于理解掌握,适于全校各专业学生学习,可以有效调动学生的学习积极性以及培养其深入思考能力,激发学生的创新思维。 展开更多

关键词 机械臂 视觉辅助 目标物抓取 实验教学

在线阅读 下载PDF 职称材料