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基于改进DGCNN的树木点云分割方法
1
作者 刘超 卜鑫荣 +3 位作者 刘慧 杨官学 沈跃 徐婕 《南京农业大学学报》 CAS 北大核心 2025年第1期240-248,共9页
[目的]通过目标分割为果园喷雾机提供树木的表征信息,使喷雾机能够实现精准喷雾。在分割过程中,对苗圃中的树冠、树干等不同部位进行分割,可以帮助喷雾机对喷雾部分对靶,在果园或苗圃景观中实现自动导航以及精准喷药等操作。与图片相比... [目的]通过目标分割为果园喷雾机提供树木的表征信息,使喷雾机能够实现精准喷雾。在分割过程中,对苗圃中的树冠、树干等不同部位进行分割,可以帮助喷雾机对喷雾部分对靶,在果园或苗圃景观中实现自动导航以及精准喷药等操作。与图片相比,点云能够更好地表征树木的三维结构并且受照明条件影响小,因此针对点云树木设计分割算法更适合应用在果园、苗圃等室外环境作业的农业机械。[方法]本文基于DGCNN提出了一种分割精度准确、参数量小的树木点云分割网络——TSNet,它可以很容易被部署在果园喷雾机上。该网络主要具有以下特点:1)该网络是基于DGCNN改进的,可以更好实现点云分割任务;2)网络引入了连续递归门控卷积模块(g^(n)Conv),可以提高树木分割的准确率;3)为避免全局信息损失并增加信息传递效率,我们设计了权重通道用于特征传递。[结果]TSNet分割树木的mIoU达到90.08%,模型大小为0.72 M,优于PointNet、PointNet++、DGCNN、CurveNet、PointMLP和D-PointNet++等常用的点云分割算法。[结论]TSNet能够为苗圃树木检测识别和农业机器人作业提供更准确的感知信息。 展开更多
关键词 点云 树木分割 深度学习 精准喷雾 果园喷雾机
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面向杂乱场景的机械臂抓取位姿预测方法
2
作者 李轩青 陈燕 《机电工程》 北大核心 2025年第6期1185-1192,共8页
针对复杂场景下机器人抓取智能化程度及抓取精度不足等问题,提出了一种新颖的机器人抓取位姿预测方法,即实时抓取网络(RGN)。首先,引入KPConv作为骨干网络,将其用于超点与密集点的特征提取,提出了一种新颖的几何特征计算方法,并利用交... 针对复杂场景下机器人抓取智能化程度及抓取精度不足等问题,提出了一种新颖的机器人抓取位姿预测方法,即实时抓取网络(RGN)。首先,引入KPConv作为骨干网络,将其用于超点与密集点的特征提取,提出了一种新颖的几何特征计算方法,并利用交叉注意力机制实现了多源特征的融合目的;然后,提出了区域关联特征提取模块,借助于几何特征信息进行了区域划分,通过多层感知机进一步完成了抓取位姿的预测,利用抓取系统运动链将夹爪位姿映射到了机械臂关节角特征上,控制机械臂完成了抓取;最后,引入了多样性损失函数,并将其与基线模型进行了对比,利用GraspNet-1Billion数据集和Cornell数据集开展了复杂场景下机械臂抓取性能的测试实验。研究结果表明:采用RGN方法可使抓取预测精度得到大幅提升,最大提升幅度达78.2%;将传统手工特征与深度学习相融合,对机械臂抓取位姿预测精度的提升起到了关键作用,这一规律可为构建良好的机械臂抓取模型提供具体参考方向。 展开更多
关键词 机器人抓取 抓取位姿估计 实时抓取网络 点云 深度学习 特征提取模块 交叉注意力模块
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基于因子图融合地图的果园机器人定位方法 被引量：1
3
作者 何创新 冯威 +4 位作者 李云辉 欧芳 李楠 苗中华 韩增德 《农机化研究》 北大核心 2025年第9期15-21,共7页
针对复杂果园环境中GPS信号易被遮挡和果树种植高度相似性,导致果园机器人初始化全局位姿困难、定位位姿与实际位姿不一致、定位精度低等问题,提出了一种基于因子图融合3D点云先验地图的果园机器人全局定位方法。首先,在果园3D点云先验... 针对复杂果园环境中GPS信号易被遮挡和果树种植高度相似性,导致果园机器人初始化全局位姿困难、定位位姿与实际位姿不一致、定位精度低等问题,提出了一种基于因子图融合3D点云先验地图的果园机器人全局定位方法。首先,在果园3D点云先验地图基础上,提出基于GPS分割出局部地图和NDT匹配相结合的方法,估计机器人在点云地图中全局初始位姿;其次,计算激光里程计作为先验位姿,采用NDT算法计算激光点云与地图匹配的全局位姿;最后,构建因子图融合激光里程计因子、IMU预积分因子和地图反馈因子,执行因子图优化,纠正激光里程计累积漂移,提高全局定位的精度。实验结果表明:在复杂的果园场景中,全局定位轨迹的横向均方根误差为0.17 m、标准差为0.09 m,纵向均方根误差为0.12 m、标准差为0.08 m,满足机器人执行果园任务的自主高精度全局定位要求。 展开更多
关键词 果园机器人 点云地图 因子图 全局定位
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基于云平台的智能家庭控制系统设计 被引量：2
4
作者 李小敏 杨延宁 赵艳丽 《现代电子技术》 北大核心 2025年第3期161-166,共6页
为了实现家居生活的舒适与安全,设计了一种基于云平台的智能家庭控制系统。建立了RFID智能门禁、室内气体监测与处理,室内土壤监测与自动浇花、系统室内光照监测与自动窗帘、手势识别与自动照明、Web界面显示数据、无线WiFi数据传输等... 为了实现家居生活的舒适与安全,设计了一种基于云平台的智能家庭控制系统。建立了RFID智能门禁、室内气体监测与处理,室内土壤监测与自动浇花、系统室内光照监测与自动窗帘、手势识别与自动照明、Web界面显示数据、无线WiFi数据传输等功能于一体的智能家庭控制系统。以MEGA2560为微控制器,将空气质量传感器、光照传感器、土壤湿度传感器、手势识别传感器、环境传感器、射频识别等采集的各项指标数据传输至MCU,并利用编译好的程序进行相应的处理,用于完成由窗帘电机、换气风扇、水泵、电子锁、LED等模块的控制,通过MQTT协议与阿里云平台进行通信,实现Web端数据显示和钉钉机器人的预警。最后通过硬软件的联合调试,结果表明,该系统能够实现多传感器采集、智能控制、云平台监控等功能,具有实用性强、响应快、应用前景较好的特点。 展开更多
关键词 智能家居 阿里云 RFID 多传感器 自动控制 钉钉机器人预警
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基于EWT-LSTM的工业机器人关节异常检测 被引量：1
5
作者 蒋沁诚 陶建峰 +2 位作者 王洋洋 张宇磊 刘成良 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第5期982-994,共13页
针对工业机器人制造企业工业机器人出厂检测场景关节伺服参数异常检测问题和不添加传感器、高准确率和实时性的需求,提出基于经验小波变换(EWT)和长短时记忆网络(LSTM)的检测方法.构建工业机器人可编程逻辑控制器-智能终端-云服务器一... 针对工业机器人制造企业工业机器人出厂检测场景关节伺服参数异常检测问题和不添加传感器、高准确率和实时性的需求,提出基于经验小波变换(EWT)和长短时记忆网络(LSTM)的检测方法.构建工业机器人可编程逻辑控制器-智能终端-云服务器一体化关节实时数据采集平台,无须额外添加传感器即可实现关节电流和速度信号的实时采集、存储和传输,在云端进行状态监测和异常检测.利用EWT分解电流信号以获得特征分量,将光滑的特征分量作为LSTM模型的输入,提高了预测准确性.针对机器人运动周期中实时信号周期不完整的问题,采用卷积神经网络和注意力机制优化的双向LSTM模型预测补全完整的周期信号,与标准信号特征分量进行差异度量,实现实时异常检测.采用1组标准伺服参数和24组异常伺服参数进行故障注入实验,验证了利用该方法能够定位异常关节,与注入异常程度有较好的一致性,检测准确率超过90%. 展开更多
关键词 工业机器人 经验小波变换 长短时记忆网络 异常检测 云边协同
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火箭燃料贮箱零件焊接前处理机器人自动打磨技术研究
6
作者 丁一 董吉义 +4 位作者 李明洋 彭祺擘 董为 吴冬梅 高永卓 《航空制造技术》 北大核心 2025年第4期103-111,共9页
随着科学技术的迭代进步,传统制造业逐渐以工业机器人为核心开展智能制造。由于火箭贮箱零件具有大型薄壁、结构多样、尺寸不一等特点,目前的生产方式大多采用工人手动加工的方式,其效率较为低下。为解决以上难点,以火箭燃料贮箱零件焊... 随着科学技术的迭代进步,传统制造业逐渐以工业机器人为核心开展智能制造。由于火箭贮箱零件具有大型薄壁、结构多样、尺寸不一等特点,目前的生产方式大多采用工人手动加工的方式,其效率较为低下。为解决以上难点,以火箭燃料贮箱零件焊接前处理方法为研究对象,设计了从扫描、规划到执行的机器人自动打磨技术方案。借助手眼标定与坐标变换方法得到加工区域点云与机器人基坐标系的位姿关系,提出了一种边缘包围盒提取的点云拼接方法,采用基于边缘曲度的窗口算法进行角点检测,最终根据加工轨迹规划结果完成零件焊前处理的机器人自动打磨试验,保证了打磨质量与效率,取得了较好的应用效果。 展开更多
关键词 火箭贮箱 焊接前处理 机器人打磨 点云处理 轨迹规划
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复杂背景下草莓点云语义分割优化方法
7
作者 谢元澄 陈自强 +3 位作者 许忠义 严心悦 姜海燕 梁敬东 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第2期476-487,共12页
[目的]针对田间背景噪声干扰、草莓果实体积小且伴随遮挡的难点,本文利用3D视觉技术实现草莓准确识别和定位,为机器人自动采摘提供技术支持。[方法]使用Intel Realsense D435i深度相机采集不同光照、季节和遮挡条件下的草莓点云数据,构... [目的]针对田间背景噪声干扰、草莓果实体积小且伴随遮挡的难点,本文利用3D视觉技术实现草莓准确识别和定位,为机器人自动采摘提供技术支持。[方法]使用Intel Realsense D435i深度相机采集不同光照、季节和遮挡条件下的草莓点云数据,构建包含3个类别的数据集,分别为无遮挡、低遮挡、高遮挡。结合多阈值统计滤波和ROI提取技术对点云数据进行预处理,过滤噪声;以PointNet++为基础模型,对点云数据直接提取特征,并在PointNet++基础上提出一种针对复杂背景下小尺度目标的语义分割模型SS-PointNet++,利用点云的多种特征信息作为网络输入特征,构建采样层、分组层,并通过PointNet提取局部特征,使用最远点采样法对点云取样并最大程度覆盖到整个点集,针对小尺度目标设计3种不同半径的球查询(ball query)来获取局部特征,改进SA层和FP层的结构,使其能够适应低密度点云。[结果]对未经预处理的点云进行分割时,有0.74%的概率出现离群点的误判问题,而对预处理后的单张点云图像进行语义分割的用时平均减少了3.47 s。点云图像测试结果表明,SS-PointNet++模型的平均准确率达到86.95%,比优化前提升了19.54百分点,平均交并比为0.740。在光照充足且无遮挡的草莓上,该模型的语义分割准确率高达95.36%,而在暗光环境下,该模型的平均准确率也能达到81.34%。[结论]SS-PointNet++模型提升了小尺度目标点云的语义分割效果,对不同光照条件具有较强的鲁棒性,为基于3D点云的小物体和遮挡物体分割提供了一种有效的方法;本文提出的草莓遮挡类型的划分方法,对后续草莓遮挡问题提供了数据分析支持,对其他基于3D点云的小尺度物体的目标检测和遮挡问题也起到借鉴作用。 展开更多
关键词 草莓 点云 采摘机器人 计算机视觉 语义分割 深度相机
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BIA-RRT——自适应障碍物机械臂路径规划
8
作者 马奔驰 章翔峰 +3 位作者 姜宏 李伟达 李德基 杨晨 《现代电子技术》 北大核心 2025年第9期130-136,共7页
针对复杂障碍物环境的路径规划,文中提出一种BIA-RRT*算法,以解决在障碍物排布不均和非规则障碍环境下收敛时间与路径长度之间的平衡问题。首先,所提算法以空间中任意起点和终点作为椭球体焦点,标准椭球体根据焦点进行空间坐标变换,保... 针对复杂障碍物环境的路径规划,文中提出一种BIA-RRT*算法,以解决在障碍物排布不均和非规则障碍环境下收敛时间与路径长度之间的平衡问题。首先,所提算法以空间中任意起点和终点作为椭球体焦点,标准椭球体根据焦点进行空间坐标变换,保证椭球体采样限制范围适应于空间任意位置起点和终点;然后,通过MBR包裹扩展树节点来估算从起点到终点的路径长度,路径长度受限于扩展树节点,启发式地使用该路径长度估算椭球体的主轴直径,直接在该子集中采样新节点,以优化估计路径;最后,通过对不规则障碍物点云进行采样并简化为球形,从而使机械臂能更好地避开障碍物。仿真结果表明所提算法平衡了收敛时间和路径长度,与传统RRT相比,搜索时间、路径长度分别减少了59.69%、36.89%,与RRT*相比,搜索时间、路径长度分别减少了72.51%、27.12%,与P_RRT*相比,搜索时间、路径长度分别减少了68.67%、19.47%。 展开更多
关键词 RRT* 路径规划 超椭球体 不规则障碍物 机械臂 点云
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基于激光点云特征融合的协作机器人定向移动控制算法
9
作者 何春红 任斌 《激光杂志》 北大核心 2025年第7期249-254,共6页
在协作机器人定向移动控制中,利用激光点云构建的环境地图受到机器人移动状态的影响,存在点云相对位置畸变的问题,导致控制结果与定向点之间的距离差较大,控制精度不高。为了缓解这一问题,提出了基于激光点云特征融合的协作机器人定向... 在协作机器人定向移动控制中,利用激光点云构建的环境地图受到机器人移动状态的影响,存在点云相对位置畸变的问题,导致控制结果与定向点之间的距离差较大,控制精度不高。为了缓解这一问题,提出了基于激光点云特征融合的协作机器人定向移动控制算法。根据协作机器人的特性进行动力学建模。针对扫描的激光点云数据,通过运动补偿消除点云相对位置畸变的问题,进而通过元素对应相加的方式,进行激光点云曲率特征的融合,建立得到环境地图。通过在环境地图中对机器人的实时位置进行分析,计算定向移动的控制参数,并在动力学模型中反馈,实现控制过程。算例测试表明,该算法控制下的协作机器人有着较小的定向距离差,控制精度较高,具有良好的实践应用前景。 展开更多
关键词 机器人控制 机器人定向移动 机器人移动控制 激光点云特征融合 定向移动控制 协作机器人
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机器人视觉跟踪抓取实验装置设计与实现
10
作者 孙波 杨航 +3 位作者 林卫泽 李安虎 孔庆钊 高心健 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第8期77-83,共7页
为适应传统土木工程专业在智能化、信息化和数字化转型升级趋势下的人才培养需求,设计开发了基于点云数据的机器人抓取实验。建立了“相机1-相机2-机械臂”系统数学模型和点云数据位姿估计方法,并搭建了“Simulink-Adams”联合仿真模型... 为适应传统土木工程专业在智能化、信息化和数字化转型升级趋势下的人才培养需求,设计开发了基于点云数据的机器人抓取实验。建立了“相机1-相机2-机械臂”系统数学模型和点云数据位姿估计方法,并搭建了“Simulink-Adams”联合仿真模型和机器人抓取实验装置。实验结果表明,位姿估计方法相对误差小于1.65%,可有效估计目标位姿并实现精确抓取,具有较好的鲁棒性和较高的定位精度。该实验有助于培养学生理论联系实际的能力,并提升对土木工程专业未来技术发展趋势的兴趣。 展开更多
关键词 土木工程 课程建设 机器人 点云数据 实验装置
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新颖的曲面手掌视触觉传感器
11
作者 胡静怡 崔少伟 +1 位作者 张少林 王硕 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第6期1103-1109,1129,共8页
大多数现有的机器人视触觉传感器由于采用平面式感知结构,在复杂三维环境和精细操作任务中面临接触信息缺失、深度感知不足的局限性.为此,提出曲面手掌视触觉传感器,其创新性曲面结构设计将有效感知区域扩展至三维空间,显著地提升触觉... 大多数现有的机器人视触觉传感器由于采用平面式感知结构,在复杂三维环境和精细操作任务中面临接触信息缺失、深度感知不足的局限性.为此,提出曲面手掌视触觉传感器,其创新性曲面结构设计将有效感知区域扩展至三维空间,显著地提升触觉感知深度和接触信息完整性.建立基于双目立体视觉折射光线追踪模型的点云重建框架,用于生成高精度的三维触觉点云数据.为了提高数据处理效率和准确性,提出高效的点云显著性检测算法,以实现关键接触区域的智能识别与实时点云提取.实验结果表明,所提传感器的结构设计和点云重建框架具有良好的鲁棒性,三维触觉点云感知精度达到0.20 mm,点云重建帧率达到30帧/s,最大按压深度为10 mm.该传感器能够精准实时地提取显著接触点云,为机器人在复杂环境中的精细操作提供了有力支持. 展开更多
关键词 机器人触觉感知 触觉传感器 视触觉传感器 三维触觉点云 点云显著性检测
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一种融合地形特征的果园三维点云去噪方法
12
作者 陈欢 郭健 +1 位作者 黄东升 孙瑜 《南京理工大学学报》 北大核心 2025年第4期483-493,共11页
针对果园采摘机器人构建的三维点云构图存在噪声多、数据量大的问题,该文提出了一种融合地形特征的果园三维点云数据去噪方法。算法首先基于布料模拟滤波(CSF),对点云上下两部分分别进行地面和防护网拟合,再根据拟合的防护网平面高程差... 针对果园采摘机器人构建的三维点云构图存在噪声多、数据量大的问题,该文提出了一种融合地形特征的果园三维点云数据去噪方法。算法首先基于布料模拟滤波(CSF),对点云上下两部分分别进行地面和防护网拟合,再根据拟合的防护网平面高程差,进行防护网存在性判定。然后根据拟合出的平面进行地面和防护网的去除。根据果园采摘机器人姿势的变化选取关键帧,通过帧间匹配法去除动态障碍物点云。实现了果园环境下的动、静态点云去噪。该文方法在苹果园进行了验证,并与轻量化与地面优化的激光雷达里程计与建图(LeGO-LOAM)方法进行了对比实验。实验证明,该文提出的方法得到了较好的去噪效果。 展开更多
关键词 果园 采摘机器人 点云去噪 布料模拟滤波 帧间匹配法
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基于图像熵的移动机器人激光点云闭环检测
13
作者 吴广卓 颜俊杰 +3 位作者 朱建阳 蔡芸 蒋林 钟世杰 《机床与液压》 北大核心 2025年第17期13-21,共9页
闭环检测是移动机器人同步定位与建图过程中的重要组成部分。针对现有SLAM算法难以处理反向闭环检测,以及闭环检测准确率有所欠缺的问题,提出一种基于图像熵的激光点云闭环检测算法。利用激光点云可以转化为像素矩阵的特性,提取点云的... 闭环检测是移动机器人同步定位与建图过程中的重要组成部分。针对现有SLAM算法难以处理反向闭环检测,以及闭环检测准确率有所欠缺的问题,提出一种基于图像熵的激光点云闭环检测算法。利用激光点云可以转化为像素矩阵的特性,提取点云的高度、强度与层次信息3种特征,根据图像熵加权融合为全局描述符,再利用图像熵将全局描述符编码为拥有旋转不变性的哈希码,通过三阶段相似度匹配寻找闭环匹配帧,再对匹配帧进行旋转补偿,构建回环位姿约束,使机器人以任意方向重访历史地点时,均能准确构建回环位姿约束。最后,为了验证所提算法的有效性,在KITTI数据集和真实环境中进行实验验证。结果表明:该算法不仅提高了闭环检测的准确率与召回率,而且在处理反向和交叉闭环检测的能力上展现了显著的提升。在KITTI数据集的测试中,该算法的最大F 1评分和EP值较现有先进算法至少提高了9.7%和17.0%。 展开更多
关键词 移动机器人 激光点云 图像熵 闭环检测 旋转不变性
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模板抛光机器人三维视觉识别方法 被引量：1
14
作者 张宏博 王帅钦 +1 位作者 李发伟 张仲玺 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第2期339-342,共4页
针对隧道模板表面混凝土残渣与模板颜色相近难以被2D相机识别的问题,提出了一种模板抛光机器人三维视觉识别方法。首先采用Pop23D扫描仪获取目标区域的点云数据,通过统计滤波对点云数据去噪,然后将三维点云数据投影至二维平面,利用形态... 针对隧道模板表面混凝土残渣与模板颜色相近难以被2D相机识别的问题,提出了一种模板抛光机器人三维视觉识别方法。首先采用Pop23D扫描仪获取目标区域的点云数据,通过统计滤波对点云数据去噪,然后将三维点云数据投影至二维平面,利用形态学处理使图像具有完整的边缘信息,采用边缘检测算法识别出各混凝土残渣的轮廓,随后计算图像的矩可以求出各混凝土残渣轮廓的几何中心、周长、面积等参数。最后设计了验证实验,根据目标和参考点的像素坐标确定混凝土残渣与移动机器人之间的相对位置。实验结果表明:所提出识别方法能够很好地完成模板表面混凝土残渣的识别与定位,研究成果可为背景同色目标自动识别提供理论基础。 展开更多
关键词 移动机器人 背景同色目标 三维点云 目标识别
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基于改进U-Net模型的高纺锤形苹果树休眠期修剪点识别与定位方法
15
作者 刘龙 王宁 +4 位作者 王嘉成 曹宇恒 张凯 康峰 王亚雄 《智慧农业(中英文)》 2025年第3期120-130,共11页
[目的/意义]针对智能修剪机器人在复杂田间环境下对果树枝干识别精度不足及修剪点定位不准确的问题,提出一种基于图像和点云融合的深度学习方法,以实现休眠期高纺锤形苹果树剪枝点的自动识别与精准定位。[方法]首先,采用Realsense D435... [目的/意义]针对智能修剪机器人在复杂田间环境下对果树枝干识别精度不足及修剪点定位不准确的问题,提出一种基于图像和点云融合的深度学习方法,以实现休眠期高纺锤形苹果树剪枝点的自动识别与精准定位。[方法]首先,采用Realsense D435i相机采集苹果树RGB-D数据。其次,提出一种改进的U-Net模型,以VGG16(Visual Geometry Group 16)作为主干特征提取网络并在上采样阶段引入卷积块注意力模块CBAM(Convolutional Block Attention Module),实现对RGB图像中主干和一级枝的精确分割。然后,基于OpenCV的边缘检测与骨架提取算法,先提取一级枝连接点,再通过坐标平移在局部邻域内搜索潜在修剪点,并利用深度信息估算一级枝几何参数;同时,通过主干掩模与深度图融合,采用颜色筛选获取主干点云,并运用随机采样一致性算法进行圆柱拟合以估计主干直径。最后,基于智能修剪决策算法确定预测修剪点。[结果和讨论]改进的U-Net模型在枝干分割中的平均像素精度(Mean Pixel Accuracy,mPA)为95.52%,在背光和向光条件下表现出良好鲁棒性。相对于人工实测值,一级枝直径、间距和主干直径估计值的平均绝对误差分别为1.33、13.96和5.11 mm。此外,基于智能修剪决策系统识别修剪点的正确率为87.88%,单视角下平均处理时间约为4.2 s。[结论]本研究提出了一种高效且精准的苹果树剪枝点识别方法,为智能修剪机器人在现代农业中的应用提供了重要支持,进一步推动了农业生产向智能化和高效化方向发展。 展开更多
关键词 剪枝点识别 RGB-D U-Net 直径估计 三维点云 VGG16 修剪机器人
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基于点云配准的散乱目标三维位姿识别方法
16
作者 余永维 瞿兵 杜柳青 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第9期50-54,共5页
针对机器人对散乱堆放零件的智能抓取问题,提出一种基于点云配准的机器人三维位姿识别方法。首先,基于单个目标零件建立待配准模板点云,明确机器人对模板点云的抓取位姿;然后,采用点云分割获取多零件点云图中的单个零件点云,采用基于FPF... 针对机器人对散乱堆放零件的智能抓取问题,提出一种基于点云配准的机器人三维位姿识别方法。首先,基于单个目标零件建立待配准模板点云,明确机器人对模板点云的抓取位姿;然后,采用点云分割获取多零件点云图中的单个零件点云,采用基于FPFH描述子的采样一致性初始配准算法和迭代最近点算法相结合的配准方法,实现模板与零件点云“由粗到精”的配准参数求解;最后,结合模板点云抓取位姿和配准参数,完成对实际零件的抓取位姿估计,对机器人进行轨迹规划,实现对目标零件的抓取。实验结果表明,基于点云配准的散乱堆放零件机器人抓取方法有较高的准确率,总体平均位置误差为2.14 mm,总体平均角度误差为2.16°。 展开更多
关键词 散乱零件 机器人抓取 点云配准 位姿估计
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基于多数据融合的机器人智能无序抓取系统开发
17
作者 杨平 肖硕男 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第1期122-126,共5页
在机器人无序抓取场景中,现有的目标定位及位姿估计算法存在如鲁棒性不足、难以处理弱纹理和对称物体等问题,结合多数据融合方法开展机器人智能无序抓取系统开发。首先,针对复杂场景中的弱纹理目标,完成无序抓取系统的硬件设计。利用物... 在机器人无序抓取场景中,现有的目标定位及位姿估计算法存在如鲁棒性不足、难以处理弱纹理和对称物体等问题,结合多数据融合方法开展机器人智能无序抓取系统开发。首先,针对复杂场景中的弱纹理目标,完成无序抓取系统的硬件设计。利用物理渲染合成样本增大数据集,并训练工件检测模型。通过Mask R-CNN网络进行目标识别,并设计了一种基于深度信息筛选的算法,用于简化堆叠场景;其次,提出基于点对特征匹配的位姿估计算法,利用FPFH算法估计点云特征,并通过RANSAC循环求解初始位姿,再使用ICP算法进行优化;最后,搭建基于视觉引导的机器人抓取系统,并在实验中验证了算法的快速、准确和稳定性。 展开更多
关键词 机器人抓取 目标识别 物体位姿估计 点云配准
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基于多传感器融合的三维高斯泼溅技术
18
作者 李永昌 李玮 《现代电子技术》 北大核心 2025年第17期93-97,共5页
对于目前智能移动机器人建立高质量三维模型的需求,文中在三维高斯泼溅重建技术的基础上,提出一种基于多传感器融合的三维高斯泼溅优化算法。首先,在真实场景下录制包含激光雷达、相机和IMU信息的数据集,通过优化后的里程计位姿和经过... 对于目前智能移动机器人建立高质量三维模型的需求,文中在三维高斯泼溅重建技术的基础上,提出一种基于多传感器融合的三维高斯泼溅优化算法。首先,在真实场景下录制包含激光雷达、相机和IMU信息的数据集,通过优化后的里程计位姿和经过激光点云校准的相机特征点,将三维高斯分布初始化,考虑到点云的几何信息,改进损失函数用于参数模型优化,基于多传感器融合的三维高斯泼溅优化算法与原先方法在不同数据集下进行重建实验;最后,在两种真实场景下对重建后的结果进行对比。实验结果表明,基于多传感器融合的三维高斯泼溅优化算法的峰值信噪比(PSNR),在弱纹理和一般纹理环境下较3DGS重建方法分别提升了3.5%和3%,在结构相似性(SSIM)和图像相似性(LPIPS)指标上也表现卓越,提升了重建模型的质量,验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 智能机器人 点云 三维重建 重建精度 三维高斯泼溅 即时定位与建图
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基于多源数据融合的实时测量系统应用探索
19
作者 吴念辉 饶登峰 +3 位作者 吕凯 黄育华 谢运斌 陈杰 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第S1期137-141,共5页
针对建筑工程中BIM技术与三维激光扫描技术在融合及工程应用实施层面存在的动态测量能力不足、数据同步性与系统实时联动性欠缺等问题,开发一套多源数据融合的实时测量系统。该系统集成实时智能化放样技术、多源模型可视化分析技术以及... 针对建筑工程中BIM技术与三维激光扫描技术在融合及工程应用实施层面存在的动态测量能力不足、数据同步性与系统实时联动性欠缺等问题,开发一套多源数据融合的实时测量系统。该系统集成实时智能化放样技术、多源模型可视化分析技术以及BIM协同支持模块,实现了激光点云、BIM模型与测量机器人的高效融合。通过测量机器人获取施工现场的实时数据,并与扫描点云及理论模型进行对比纠偏,为现场决策提供技术依据。实际项目验证表明:该系统实现了实测点云、BIM设计模型和实时采集数据的灵活融合,在项目施工、设计与管理等不同阶段均能发挥作用,促进跨部门协同作业,提高工作效率和成果质量,为施工项目的全流程管理提出了新的解决方案。 展开更多
关键词 多源数据融合 实时测量系统 BIM 三维激光点云 测量机器人
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丘陵果园自然环境下柑橘采摘机器人设计与试验 被引量：20
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作者 鲍秀兰 马志涛 +3 位作者 马萧杰 黎亦书 任梦涛 李善军 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期124-135,共12页
智慧果园是未来果园行业发展的趋势,智能化果实采摘是发展智慧果园的关键问题。为实现智能化果实采摘,本文搭建了一种适用于丘陵果园矮化栽培模式下的柑橘采摘机器人系统。针对丘陵果园垄间地面凹凸不平,存在地形倾斜角0°~20°... 智慧果园是未来果园行业发展的趋势,智能化果实采摘是发展智慧果园的关键问题。为实现智能化果实采摘,本文搭建了一种适用于丘陵果园矮化栽培模式下的柑橘采摘机器人系统。针对丘陵果园垄间地面凹凸不平,存在地形倾斜角0°~20°,设计了一种自适应调平平台保持机械臂基座水平;通过视觉系统获取多幅点云图像建立果树的三维点云模型,获取果实位置信息;为避免采摘时造成果实损伤,结合柑橘类水果的采摘特点,设计了一种剪切夹持一体化的末端执行器完成柑橘采摘。针对果园自然环境的主要扰动因素(风和光照)进行分级,设置10组对比试验,结果表明:在低光照或正常光照条件下,平均果实定位准确率为82.5%,末端执行器夹取成功率为87.5%,平均采摘时间最短为12.3 s/个;高光照条件下平均果实定位准确率为72%,末端执行器夹取成功率为80%,平均采摘时间最短为12.5 s/个。 展开更多
关键词 柑橘 采摘机器人 三维点云模型 自适应平台 末端执行器
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