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基于ROS的植物工厂番茄采摘机器人控制系统设计 被引量：1
1
作者 谢晓轩 孔德义 +2 位作者 潘斌 单建华 谢淮北 《农机化研究》 北大核心 2025年第10期82-89,共8页
针对目前植物工厂环境下的番茄采摘自动化、智能化程度较低的问题,研制了一种可应用于植物工厂的番茄采摘机器人及其控制系统。首先,根据采摘任务的功能需求,搭建出机器人的硬件系统架构;其次,基于机器人操作系统(ROS)架构设计了分布式... 针对目前植物工厂环境下的番茄采摘自动化、智能化程度较低的问题,研制了一种可应用于植物工厂的番茄采摘机器人及其控制系统。首先,根据采摘任务的功能需求,搭建出机器人的硬件系统架构;其次,基于机器人操作系统(ROS)架构设计了分布式模块化的控制系统,包括人机交互、自主导航、视觉识别和采摘执行等各个功能子系统,利用ROS分布式通信机制,对各个子系统节点进行了功能实现,通过中央决策控制节点获取各个子系统节点的数据信息和反馈信号,下发相应的指令完成采摘任务;最后,在植物工厂中对控制系统进行可行性实验验证和性能指标测试。结果表明:机器人定位导航位置偏差小于5.5 cm,航向角偏差小于2.7°,单个番茄平均采摘时长为12 s,实验过程中控制系统运行稳定可靠,能够实现植物工厂环境下的高精度导航、目标识别、番茄采摘和语音人机交互等各项功能。 展开更多
关键词 植物工厂 农业机器人 番茄采摘 ros机器人 控制系统
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基于ROS的蔬菜移栽机器人控制系统设计 被引量：2
2
作者 马文强 冯青春 +2 位作者 李亚军 茹孟菲 赵春江 《农机化研究》 北大核心 2025年第2期54-60,共7页
为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业,设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统,实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元,并基于EtherCAT总线和Realsense深度... 为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业,设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统,实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元,并基于EtherCAT总线和Realsense深度相机搭建硬件系统,利用分层模块化理念开发基于ROS架构的软件控制系统,搭建并实现了移栽作业中取苗、投苗、栽苗及移动平台协同一体化控制。实验结果表明:在大于2s/株的取栽苗周期运动条件下,可实现较高成功率的移栽作业。所设计控制系统保证了移栽作业成功率,提高了当前蔬菜移栽机的智能化水平。 展开更多
关键词 蔬菜移栽机器人 控制系统 ros 伺服控制
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基于ROS的水下机器人实验教学平台设计 被引量：2
3
作者 陈铭治 王卓 高端 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第2期42-46,共5页
结合上海理工大学机械工程学院和水下机器人与智能系统研究院的教学与研究成果,设计了一款基于机器人操作系统(ROS)的水下机器人实验平台。该平台依托ROS水下机器人实验平台和UUV Simulator仿真环境,构建了基础-进阶-提升3阶段的实验教... 结合上海理工大学机械工程学院和水下机器人与智能系统研究院的教学与研究成果,设计了一款基于机器人操作系统(ROS)的水下机器人实验平台。该平台依托ROS水下机器人实验平台和UUV Simulator仿真环境,构建了基础-进阶-提升3阶段的实验教学内容体系。通过完成这些实践教学模块,学生能够在控制理论学习的同时获得全面的ROS操作经验,并且有效地掌握了水下机器人的路径规划、深度控制、姿态调整以及距离感知等关键技术。基于ROS的水下机器人实践课程强调了动手能力对于培养学生综合素质的重要性,并取得了显著的教学成效。 展开更多
关键词 机器人操作系统 水下机器人 路径规划 自动控制
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基于ROS的空地协同智能消防系统设计与实现 被引量：2
4
作者 古训 孙阔梅 +1 位作者 沈丽东 安鹏飞 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第3期388-395,共8页
传统消防移动机器人作为一种抢险救护移动机器人,可以代替消防人员深入危险区域,完成探测侦查和灭火施救等任务,但其在环境感知及响应速度方面具有局限性。考虑到四旋翼无人机高空侦察探测的优势,设计了带有四旋翼无人机高空辅助侦察功... 传统消防移动机器人作为一种抢险救护移动机器人,可以代替消防人员深入危险区域,完成探测侦查和灭火施救等任务,但其在环境感知及响应速度方面具有局限性。考虑到四旋翼无人机高空侦察探测的优势,设计了带有四旋翼无人机高空辅助侦察功能的空地协同智能消防系统。在消防系统中,采用四旋翼无人机按巡航轨迹在高空实时探测火源,并通过无线局域网络(ROS组网)及时将火源位置信息发送给消防移动机器人,消防移动机器人在接收到响应后,快速前往火灾现场执行灭火操作。试验结果表明,相较于传统的消防移动机器人,本文提出的新型空地协同智能消防系统具有快速发现火源,并能及时到达火场准确灭火的优势,提高了火灾事故发生后的消防救援能力和效率。 展开更多
关键词 空地协同消防系统 四旋翼无人机 消防移动机器人 ros组网
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基于ROS的铸件分拣机器人运动规划研究 被引量：3
5
作者 王成军 柳炜 江诚婕 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第7期12-18,共7页
为铸件分拣机器人在分拣铸件时能快速规划出一条稳定合理的路径、有效躲避障碍物、提高运动规划效率,文章通过ROS进行运动规划研究。利用ROS提供的C++接口完成笛卡尔指定轨迹规划验证。为进一步提高分拣效率和避障能力,文中改进算法在GB... 为铸件分拣机器人在分拣铸件时能快速规划出一条稳定合理的路径、有效躲避障碍物、提高运动规划效率,文章通过ROS进行运动规划研究。利用ROS提供的C++接口完成笛卡尔指定轨迹规划验证。为进一步提高分拣效率和避障能力,文中改进算法在GB-RRT*算法基础上引入了局部迭代人工势场,加入了自适应目标偏置策略和直连策略。通过Matlab和ROS设计并完成了仿真实验和铸件分拣实验,实验结果表明采用改进算法后可有效减少无效点生成,缩短规划时间,减小路径长度,提高规划效率。同时,在规划运动时各关节运动平稳,轨迹平滑,极大地提高了铸件分拣效率,改善了分拣环境,保证了其安全性。 展开更多
关键词 铸件分拣机器人 ros 运动规划 GB-RRT^(*)
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基于ROS-Matlab的移动机器人仿真研究
6
作者 张涛 齐向东 +1 位作者 张海龙 普勇博 《现代电子技术》 北大核心 2024年第18期114-120,共7页
结合Linux下ROS系统高性能的仿真工具和跨平台兼容性,以及Matlab强大的计算能力、丰富的工具箱和函数库,通过建立ROS-Matlab的仿真控制系统,对移动机器人的关键技术进行研究。文中介绍了ROS-Matlab系统的框架和功能,首先,使用Gazebo构... 结合Linux下ROS系统高性能的仿真工具和跨平台兼容性,以及Matlab强大的计算能力、丰富的工具箱和函数库,通过建立ROS-Matlab的仿真控制系统,对移动机器人的关键技术进行研究。文中介绍了ROS-Matlab系统的框架和功能,首先,使用Gazebo构建2D仿真室内环境,通过Solidworks创建移动机器人模型,并将该模型以URDF文件形式导入ROS环境中;其次,利用SLAM_gmapping算法对仿真室内环境进行扫描建图,由Simulink发布目标点坐标和目标点导航话题,控制移动机器人完成导航任务;最后,由Simulink发布轨迹跟踪话题,控制移动机器人进行轨迹跟踪。通过仿真验证,由所建地图、目标点导航和轨迹跟踪曲线说明仿真系统的可行性,为机器人研究提供参考。 展开更多
关键词 ros MATLAB 移动机器人 Gazebo SLAM 目标点导航 轨迹跟踪 运动学模型
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一种基于ROS的分布式安防巡逻机器人系统 被引量：3
7
作者 丁林祥 陶卫军 黄潇 《兵工自动化》 北大核心 2024年第6期87-90,共4页
针对目前安防巡逻机器人系统中对机器人主控机负载能力要求较高的问题,设计一种基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的分布式安防巡逻机器人系统。将同时定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)节点以及... 针对目前安防巡逻机器人系统中对机器人主控机负载能力要求较高的问题,设计一种基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的分布式安防巡逻机器人系统。将同时定位与建图(simultaneous localization and mapping,SLAM)节点以及视觉识别节点分布于局部ROS网络中的机器人主控机和远程监控端,SLAM方面采用gmapping算法实现动态环境中的地图构建以及机器人的定位;视觉识别方面采用TensorFlow深度学习框架,利用TensorFlow Object Detection API实现场景里多个物体的识别。结果表明,该系统为基于ROS的分布式安防巡逻机器人系统的设计提供了参考。 展开更多
关键词 安防巡逻机器人系统 ros 分布式系统 SLAM 视觉识别
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机器人操作系统ROS安全性研究综述 被引量：5
8
作者 鲁敬敬 秦云川 +3 位作者 刘志中 唐卓 张拥军 李肯立 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期1010-1027,共18页
机器人日益走进人们的日常生活,也受到了国内外越来越多的关注.机器人系统的一个重要特性是安全性,增强机器人系统的安全性可以保护机器人免受恶意攻击者的入侵.机器人操作系统的安全性是机器人系统安全性的重要组成部分.虽然近年来研... 机器人日益走进人们的日常生活,也受到了国内外越来越多的关注.机器人系统的一个重要特性是安全性,增强机器人系统的安全性可以保护机器人免受恶意攻击者的入侵.机器人操作系统的安全性是机器人系统安全性的重要组成部分.虽然近年来研究人员针对机器人操作系统的安全性做了许多研究工作,但遗憾的是,安全性目前还没有得到足够的重视.为了引起人们对机器人系统安全性更多的关注,同时帮助人们快速了解当前主流机器人操作系统ROS(robot operating system)的安全性解决方案,对ROS的安全性进行系统的调研和总结.一方面,深入分析ROS的安全特性,总结ROS中已知的安全问题.另一方面,对近年来ROS安全性相关的研究进行分类分析和概括总结,并从机密性、完整性和可用性这3个方面,对众多ROS的安全性解决方案进行比较.最后,对ROS安全性研究的前景进行展望. 展开更多
关键词 机器人 ros ros2 安全性
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基于多传感器融合SLAM的ROS服务机器人研究 被引量：6
9
作者 蔡明珠 刘肖燕 唐志伟 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第2期65-70,共6页
为提升自主导航精度,使用Jetson Nano控制器,采用同步定位与地图构建和路径规划算法,融合轮式里程计、激光雷达和惯性测量单元等多传感器信息,实现精确的单点和多点自主导航。采用机器人操作系统搭建自主导航框架,使用基于图优化的carto... 为提升自主导航精度,使用Jetson Nano控制器,采用同步定位与地图构建和路径规划算法,融合轮式里程计、激光雷达和惯性测量单元等多传感器信息,实现精确的单点和多点自主导航。采用机器人操作系统搭建自主导航框架,使用基于图优化的cartographer算法实现环境地图构建与机器人位姿估计,采用A*算法作为全局路径规划算法,同时利用基于g2o优化的TEB算法实现环境突变时的局部路径规划。实验结果表明,基于图优化的cartographer算法建图效果优于常见的基于粒子滤波的Gmapping算法。基于g2o优化的TEB算法可避免动态窗口算法在局部路径规划中机器人被挟持的情况,提升智能机器人地图构建和路径规划的准确性。 展开更多
关键词 智能机器人 机器人操作系统 同步定位与地图构建 路径规划 激光雷达
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煤矿固体智能充填支护机器人及其关键技术 被引量：3
10
作者 张强 张吉雄 +5 位作者 宗庭成 杨康 金子山 吕浩南 白雨 邓攀博 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1376-1392,共17页
固体充填开采技术已日臻成熟,但存在自主作业程度低、自适调控能力不足等瓶颈,智能化水平偏低,影响其应用效果与推广范围。煤矿大型装备机器人化是行业发展必然趋势,煤矿固体智能充填支护机器人的研究及其关键技术的突破势在必行。定义... 固体充填开采技术已日臻成熟,但存在自主作业程度低、自适调控能力不足等瓶颈,智能化水平偏低,影响其应用效果与推广范围。煤矿大型装备机器人化是行业发展必然趋势,煤矿固体智能充填支护机器人的研究及其关键技术的突破势在必行。定义了煤矿固体智能充填支护机器人的概念并设计了其系统构成,揭示了其工序自驱作业机制与运行逻辑;构建了煤矿固体智能充填支护机器人全工况状态感知、运动学建模与控制方法;构建了全类别参数指标集,形成了全类别参数感知方法;对全工况场景类别进行了划分,建立了位姿精确表征与实时输出方法;形成了全工况场景运行状态判别与机械臂组自调控方法;构建了煤矿固体智能充填支护机器人虚拟样机仿真试验平台,设置了“俯采仰充”“水平采充”“仰采俯充”3种工况进行工序自驱仿真,仿真测试结果表明:充填支护机器人可精准判别干涉并解算出调控目标参数,系统整体运行及工序自驱执行等智能功能得到验证。针对煤矿固体智能充填支护机器人研发面临的关键科学问题,初步构建了煤矿固体智能充填支护机器人及其关键技术的研究框架、研发思路与技术路线,为深度升级充填开采技术、研发我国完全独立自主知识产权的煤矿固体智能充填支护机器人装备产品提供理论及技术支撑。 展开更多
关键词 充填支护机器人 位姿表征 自主调控 工序自驱作业 联合仿真 固体充填开采技术
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基于激光和视觉SLAM的自主导航机器人系统设计
11
作者 邓开连 唐志伟 +3 位作者 刘浩 陈根龙 李晓丽 黄荣 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第6期1592-1600,共9页
针对导航机器人在复杂环境下可能会出现导航陷入局部最优解、建图环境映射不充分的问题,提出一种基于激光和视觉SLAM的多传感器融合机器人设计方案。机器人采用基于萤火虫算法优化的建图算法Gmapping和自适应蒙特卡罗定位算法实现二维... 针对导航机器人在复杂环境下可能会出现导航陷入局部最优解、建图环境映射不充分的问题,提出一种基于激光和视觉SLAM的多传感器融合机器人设计方案。机器人采用基于萤火虫算法优化的建图算法Gmapping和自适应蒙特卡罗定位算法实现二维同步定位与建图;采用多传感器融合算法融合激光雷达、深度相机、轮式里程计、IMU实现三维同步定位与建图;提出一种分层并行A*(hierarchical parallel A*,HPA*)全局路径规划算法。实验结果表明,融合方案实现了对复杂环境的建图、定位和路径规划,导航的RMSE和MAE比传统方案分别下降了27.27%和26.76%。 展开更多
关键词 ros机器人操作系统 移动机器人 自主导航 同步定位与建图 路径规划 多传感器融合 粒子滤波
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苹果机械化采收技术与装备研究现状
12
作者 陈青 吴玄博 +3 位作者 殷程凯 郭自良 丁文芹 周宏平 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期13-24,共12页
苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证... 苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证果品质量起着重要作用。在此背景下,首先综述了苹果振动式采收、采摘作业平台、采摘机器人3类机械化采收技术,并对目前国内外已商品化的采收设备进行概述。其中,分别探讨了苹果振动采收机械及减损技术进展,以及与种植模式相结合实现规模化收获的情况;梳理了国内外苹果采摘作业平台的差异化发展,分类总结了两种采摘作业平台的研究特点;介绍了苹果采摘机器人研究现状,归纳出国内多臂协同采摘机器人研发热点。在此基础上,根据国内对于鲜食苹果成熟度和品质的高度要求,以及目前农业智能化机器人的发展方向,详细阐述了苹果采摘机器人在果实识别、定位以及精准抓取方面所涉及的核心技术,旨在确保机器人准确无误地抓取识别选中的苹果。最后,分析了3类苹果采收机械现存的问题及未来发展方向,并进一步总结了农机与农艺结合、降低设备成本的整体研究趋势,以期为国内苹果机械化采收技术和装备研发提供借鉴。 展开更多
关键词 苹果采摘 振动式采收 采摘作业平台 采摘机器人 识别定位 末端执行器
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受控交通农业模式机器人化作业平台路径规划方法
13
作者 闫洪峰 李法镰 +3 位作者 朱玉 李璐 吴海华 方宪法 《农业机械学报》 北大核心 2025年第6期155-166,共12页
针对受控交通农业模式下机器人化作业平台自主作业需求,提出一种对多边形地块具有普适意义的全生产周期作业路径规划方法。该方法构建主永久道网络与子作业路径层双层结构,通过等距缩放与顶点平滑规划转向预留区路径,基于垂直行进方向... 针对受控交通农业模式下机器人化作业平台自主作业需求,提出一种对多边形地块具有普适意义的全生产周期作业路径规划方法。该方法构建主永久道网络与子作业路径层双层结构,通过等距缩放与顶点平滑规划转向预留区路径,基于垂直行进方向投影长度最小化原则确定中心作业区行方向;对主永久道网络设计间隔梭行的遍历顺序,对子作业路径层设计相邻梭行遍历顺序;采用Dubins曲线设计衔接路径,并设计潜在弹性出入口以解决作业弹性中断路径衔接问题;利用序列二次规划算法求解满足运动学约束的路径,消除传统直线-圆弧路径的曲率突变缺陷。综合考虑作业路径占比、作业覆盖率、曲率变化率、路径跃度、压实区域面积占比等指标,以机器人化作业平台为对象进行田间路径规划试验,结果表明,针对凸/凹多边形地块中,主永久道作业路径长度占比达77.21%,子作业层作业路径占比56.87%;作业覆盖面积占比均达90.65%;最大曲率变化率不大于0.04 m^(-2),跃度不大于0.05 m^(-3);总压实区域占比8.83%,将全生产周期作业路径限制在永久固定道上,满足受控交通农业下机器人化作业平台作业需求。 展开更多
关键词 受控交通农业 机器人化作业平台 全生产周期路径规划 运动学约束 序列二次规划
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机器人辅助小儿外科手术:多学科创新与挑战
14
作者 汤绍涛 《临床小儿外科杂志》 北大核心 2025年第6期501-505,共5页
目前, 机器人手术作为一种创新微创手术技术, 以其精准性和灵活性被成人外科各专业接受并得以快速发展, 但现阶段基于成人开发的机器人手术器械限制了其在儿科疾病中的应用。作为一个新兴领域, 小儿外科机器人手术面临许多挑战和困难。... 目前, 机器人手术作为一种创新微创手术技术, 以其精准性和灵活性被成人外科各专业接受并得以快速发展, 但现阶段基于成人开发的机器人手术器械限制了其在儿科疾病中的应用。作为一个新兴领域, 小儿外科机器人手术面临许多挑战和困难。如何克服当前机器人手术系统的缺陷, 如何创新手术入路和技术, 未来如何改良机器人手术系统及其他手术器械, 使之更适用于更小年龄的患者, 以及如何开发新科技来提升手术的精度和减少患者创伤, 是当下小儿外科医师急需探索和解决的问题。 展开更多
关键词 机器人手术 外科手术 儿童 婴儿 新生
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猪舍智能清洁机器人研究与应用进展 被引量：3
15
作者 于洲 王浩 +4 位作者 齐仁立 胡彬 潘学民 曾雅琼 刘作华 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期1-11,共11页
猪舍清洁卫生的管理是影响猪群健康状态、猪场用工成本和粪污处理的关键工作环节,具有劳动强度高、工作环境差等特点,是智能养猪机器人的重点发展方向。该研究针对猪舍空圈冲洗、带猪地面清粪和地下粪沟清理3种作业场景,梳理了国内外相... 猪舍清洁卫生的管理是影响猪群健康状态、猪场用工成本和粪污处理的关键工作环节,具有劳动强度高、工作环境差等特点,是智能养猪机器人的重点发展方向。该研究针对猪舍空圈冲洗、带猪地面清粪和地下粪沟清理3种作业场景,梳理了国内外相关机器人的研究与应用案例,从机器人的应用场景特征、底盘类型、驱动方式、导航避障、作业方式、粪污识别等方面分析了猪舍清洁机器人的关键技术研究进展。猪舍空圈冲洗机器人用于规模化猪场“全进全出”模式下,每批猪出栏后的猪舍地面及圈栏设施的清洁,主要以轮式底盘搭配机械臂和高压水枪在猪圈过道进行冲洗作业;带猪地面清粪机器人用于日常清理圈内地板或限位栏过道上的残留粪便,以刮板推铲和粪污收集2种方式为主进行作业,同时具备粪污识别、导航与路径规划和自主作业能力;地下粪沟清理机器人主要用于代替刮粪板等传统方式,以履带式底盘配合高压水冲洗、推铲作业方式,定期清除粪沟内残余粪便,确保舍内空气环境良好。该研究结合中国生猪养殖特点和清洁机器人研究现状提出未来研究建议,旨在推动生猪工厂化、无人化和福利化智能养殖。 展开更多
关键词 清粪 机器人 生猪 自主作业 自主导航
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智能制造工业机器人技术应用及发展趋势 被引量：1
16
作者 吴昊天 王耀南 +5 位作者 朴玄斌 陈文锐 江一鸣 贾林 肖旭 彭伟星 《中国工程科学》 北大核心 2025年第3期83-97,共15页
加强国家工业制造能力、优化高端制造的质量与服务水平事关国家经济社会发展和国家综合实力提升,以工业机器人、人工智能、工业互联网为核心要素的智能制造技术体系快速发展并成为工业制造新质生产力的重要组成。本文全面梳理了智能制... 加强国家工业制造能力、优化高端制造的质量与服务水平事关国家经济社会发展和国家综合实力提升,以工业机器人、人工智能、工业互联网为核心要素的智能制造技术体系快速发展并成为工业制造新质生产力的重要组成。本文全面梳理了智能制造工业机器人的应用背景,包括智能视觉检测、高效磨抛、柔性精密装配、工件抓取转运在内的工业机器人作业类型,航空航天装备、海洋船舶、轨道交通装备、新能源汽车、电子信息产品等代表性制造场景;从环境理解与状态感知、全尺寸三维检测等视觉感知,机器人多任务调度、复杂场景无干涉协同规划等决策规划,多机器人协同控制、机器人柔顺控制等运动控制以及灵巧机构设计等方面,深入分析了相关共性技术的研究进展;进一步论述了大范围动态场景理解、集群化作业、柔性作业、具身智能、网络化协同、数字孪生等智能制造工业机器人技术的发展趋势。相关内容可为深化工业机器人技术研究、精准推进智能制造发展、培养转化新质生产力等提供基础参考。 展开更多
关键词 工业机器人 智能制造 机器人感知 多机器人规划 集群机器人协同 柔性作业
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基于改进YOLOv8n的散养鸭蛋识别与定位 被引量：1
17
作者 龚东军 林卫国 +3 位作者 杨浩 陈瑞 王巧华 王树才 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期161-170,共10页
为解决鸭蛋捡拾机器人对中远距离散养鸭蛋识别困难与定位精度差等问题,该研究先以YOLOv8n原始模型为基础,采用添加针对小目标检测的P2检测头的升级模型YOLOv8n-P2,使模型能够在目标特征保存更完整的大尺寸特征图中进行检测,并引入卷积... 为解决鸭蛋捡拾机器人对中远距离散养鸭蛋识别困难与定位精度差等问题,该研究先以YOLOv8n原始模型为基础,采用添加针对小目标检测的P2检测头的升级模型YOLOv8n-P2,使模型能够在目标特征保存更完整的大尺寸特征图中进行检测,并引入卷积模块注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM)与Involution内卷算子,增强特征图不同通道之间的联系,提高模型网络在通道维度上的感知能力和对小目标的检测能力。其次,在图像目标识别的基础上,提出了一种基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)的视觉定位方法,通过机器视觉识别与坐标变换(transform,TF),实现了鸭蛋捡拾机器人搭载深度相机在运动过程中对目标鸭蛋的高精度实时视觉定位。试验结果表明,改进模型YOLOv8n-P2-CBAM-INV的权重文件大小为20.80 MB,每秒浮点计算量为51.4 G,单张图像平均检测用时14.5 ms,精确率和召回率分别为98.30%和96.60%,相较于原始模型YOLOv8n,在测试集上平均精度均值提高了7.1个百分点,该模型在6.0 m距离测试,平均精度均值达到98.0%,相较于原始模型YOLOv8n提高了29.4个百分点。最后,通过在0.5~3.0 m范围的移动机器人视觉定位试验表明,该定位方法可实现移动捡蛋机器人在实验室内对中远距离鸭蛋的高精度实时运动定位,最大定位误差可控制在0.03 m以内。此改进模型可部署到移动边缘计算图像处理平台,不仅可为移动捡蛋机器人提供支持,也可为类似的自主移动采收作业机器人提供一定借鉴。 展开更多
关键词 目标检测 视觉定位 鸭蛋 识别 YOLOv8n 机器人操作系统
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煤矿智能化建设高质量发展难题与路径 被引量：14
18
作者 王国法 任怀伟 富佳兴 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期1-18,共18页
煤矿智能化是推动煤炭行业高质量发展的重要方向。围绕煤矿智能化的基础理论研究、技术体系构建及示范推广进行了系统综述,全面分析煤矿智能化建设的现状,明确了当前智能化发展中面临的关键技术瓶颈和解决这些技术难题以推动煤矿行业高... 煤矿智能化是推动煤炭行业高质量发展的重要方向。围绕煤矿智能化的基础理论研究、技术体系构建及示范推广进行了系统综述,全面分析煤矿智能化建设的现状,明确了当前智能化发展中面临的关键技术瓶颈和解决这些技术难题以推动煤矿行业高质量发展的路径。在基础理论方面,重点探讨了数字煤矿与智能化开采基础理论的研究进展;在技术体系构建方面,总结了智能化煤矿的关键技术模块;在示范推广方面,以典型示范矿井为案例,总结了智能化系统在实际生产中的应用效果,并分析了推广过程中面临的技术、管理等制约因素。基于对煤矿智能化基础理论和技术体系的深入研究,以及示范矿井建设的实践经验,系统梳理了智能地质保障、信息通信、掘进、开采及智能安全控制系统等技术领域的现状与突出问题,特别针对复杂地质条件下的高效掘进、高效开采、机器人协同作业及系统运维等技术瓶颈进行了深入剖析。聚焦于复杂条件下的高效掘进技术、薄煤层和冲击地压煤层的高效开采、煤矿机器人关键技术、新一代智能安控系统的研发,加快露天煤矿的大型化和智能化进程,完善煤矿智能化运维标准体系和推动智能化系统的迭代升级,以企业需求为导向,以技术创新为牵引,加快煤矿采掘装备的成套化、高端化、数智化发展,为煤矿智能化建设的高质量、可持续发展提供可靠的技术装备支撑和保障。 展开更多
关键词 煤矿智能化 技术架构 机器人协同作业 系统运维 标准体系建设 装备成套化
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芒果采摘机器人设计与试验 被引量：1
19
作者 黄进洋 尹成海 +3 位作者 娄开然 张斌 张慧明 付威 《石河子大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期152-159,共8页
芒果为热带地区特色水果之一,芒果采收作业主要以人工为主,存在劳动强度大、成本高等问题,亟待开展芒果机械化采收技术研究。为了自动识别果实并完成采摘、收集工作,本研究基于芒果农艺生长信息设计了一种芒果采摘机器人,通过采用YOLOv... 芒果为热带地区特色水果之一,芒果采收作业主要以人工为主,存在劳动强度大、成本高等问题,亟待开展芒果机械化采收技术研究。为了自动识别果实并完成采摘、收集工作,本研究基于芒果农艺生长信息设计了一种芒果采摘机器人,通过采用YOLOv5对芒果果实目标进行识别,结合深度相机D435i提供的深度信息获取采摘点的三维信息;设计了一种剪夹一体式的末端执行器,以有效降低芒果的机械损伤;基于ROS系统开发了芒果采摘机器人控制系统;在实验室环境下进行了测试试验。试验结果表明:芒果采摘机器人对果实识别的平均时间为30.41 ms,平均采摘时间为19.8 s,采摘率为90.8%,验证了采摘机器人的控制精度及稳定性。本研究为芒果采摘作业提供了技术支撑,有助于推动农业智能化发展。 展开更多
关键词 芒果采摘 机器人 末端执行器 控制系统
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基于ROS的开源移动机器人系统设计 被引量：23
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作者 李建勇 刘雪梅 +1 位作者 李雪霞 杜博阳 《机电工程》 CAS 2017年第2期205-208,共4页
针对当前研究室内环境同时定位与地图构建(SLAM)中所用机器人成本高等问题,对机器人操作系统(ROS)进行了研究,以开源卡片式电脑树莓派2B为核心搭建了开源移动机器人硬件平台,利用ROS的分布式处理框架进行了系统软件的开发,设计了一种低... 针对当前研究室内环境同时定位与地图构建(SLAM)中所用机器人成本高等问题,对机器人操作系统(ROS)进行了研究,以开源卡片式电脑树莓派2B为核心搭建了开源移动机器人硬件平台,利用ROS的分布式处理框架进行了系统软件的开发,设计了一种低成本、高性能的开源移动机器人系统以开展SLAM等方面的研究,并开展了详细的性能测试。实验结果表明,该移动机器人系统不仅设计方案可行,实现了把机器人平台节点信息无线传输到服务器节点并能远程控制机器人进行精确移动,还具有成本低、性能高和易扩展等特点。 展开更多
关键词 SLAM ros 移动机器人 分布式处理框架 路径规划
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