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“三位一体”海空协同机器人系统设计与实现
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作者 王帅 高志福 +1 位作者 徐红丽 茹敬雨 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第1期28-37,共10页
针对海洋监测、海洋垃圾清理、搜索救援及资源探测等任务,为在资源受限的环境下实现高效智能作业,研究并开发了一种“三位一体”海空协同机器人系统。该系统综合运用了无人艇(unmanned surface vessel,USV)、无人机(unmanned aerial veh... 针对海洋监测、海洋垃圾清理、搜索救援及资源探测等任务,为在资源受限的环境下实现高效智能作业,研究并开发了一种“三位一体”海空协同机器人系统。该系统综合运用了无人艇(unmanned surface vessel,USV)、无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)、水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)和地面站的先进技术,形成了一套完整的海空协同作业解决方案。首先,在USV上设计了一种用于水面USV自主布放与回收微小型AUV的机构;其次,在AUV设计方面,采用开源的BuleROV框架和PNP位姿解算的方式实现与USV的自主对接;在UAV设计方面,Pixhawk飞控板与树莓派4B的结合,不仅强化了系统的处理能力,而且通过Pymavlink协议实现了高效的机载计算与通信。湖试验证阶段,模拟了实际作业场景,验证了UAV与USV的协同作业流程,以及AUV与USV对接实验,包括目标检测、信息传递、路径规划、PNP位姿解算和目标收取等关键环节。试验结果表明,系统能够有效地完成预定任务,展现出良好的稳定性和可靠性。 展开更多
关键词 无人艇 海空协同机器人 深度学习 自主对接
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面向协作机器人的零力控制与碰撞检测方法研究 被引量:3
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作者 赵彬 吴成东 +2 位作者 孙若怀 姜杨 吴兴茂 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页
在3C(计算机、通信和消费电子)行业中,对协作机器人的安全、交互、精度、柔顺等方面有严格要求。为了解决协作机器人柔顺交互控制问题,对机器人的零力控制和碰撞检测方法进行了深入研究。首先,建立了一种分析冗余协作机器人牛顿−穆尔彭... 在3C(计算机、通信和消费电子)行业中,对协作机器人的安全、交互、精度、柔顺等方面有严格要求。为了解决协作机器人柔顺交互控制问题,对机器人的零力控制和碰撞检测方法进行了深入研究。首先,建立了一种分析冗余协作机器人牛顿−穆尔彭罗斯(Newton−MP)通用的逆运动学算法,将逆运动学问题转化为Newton−MP法的迭代求解问题。其次,针对协作机器人的零力控制问题,通过同时考虑摩擦力形成完整动力学方程。同时,建立基于加速度3次摩擦力模型的完全动力学方程,采用遗传算法对摩擦力模型进行多参数辨识。再次,提出基于One-class卷积神经网络的碰撞检测方法,构建无碰撞数据集。One-class卷积神经网络在特征空间中引入伪负高斯数据,并使用2元交叉熵损失对网络进行了训练。One-class卷积神经网络碰撞检测方法成功地补偿了模型不确定的动态影响,解决了传统碰撞检测方法建模不准确的问题。最后,通过实验证明,提出的Newton−MP优化方法具有良好的性能,绝对误差达到0.00013 mm。与理想摩擦力模型进行对比,采用基于速度的3次摩擦力模型拟合出的摩擦力能够更好适用于零力控制。将外力矩观测器与One-class卷积神经网络碰撞检测进行优缺点分析,可以证明,One-class卷积神经网络可以在不依靠模型的情况下,准确地检测机器人的异常碰撞。 展开更多
关键词 动力学 协作机器人 One-class卷积神经网络 摩擦参数辨识
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基于NSGA-Ⅱ的串联机器人几何参数公差的多目标优化分配
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作者 房立金 高跃 +1 位作者 曹新星 巩云鹏 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期829-836,共8页
为了提高机器人末端执行器的几何定位精度,在机器人精度的初始设计阶段合理分配几何参数公差,提出了一种带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的以成本与精度为目标的多目标公差优化分配方法.以ROKAE XB7型6自由度串联机器人为... 为了提高机器人末端执行器的几何定位精度,在机器人精度的初始设计阶段合理分配几何参数公差,提出了一种带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的以成本与精度为目标的多目标公差优化分配方法.以ROKAE XB7型6自由度串联机器人为研究对象,分别基于遗传算法(GA)的最小成本单目标公差优化分配方法和NSGA-Ⅱ的多目标公差优化分配方法对DH(Denavit-Hartenberg)参数的公差优化分配.在精度设计目标和遗传算法参数设置相同的情况下,与基于遗传算法的最小成本的几何参数公差优化分配相比,基于NSGA-Ⅱ的多目标公差优化分配能够给出不同制造成本和不同精度设计要求的一系列最优解,在得到同等制造成本和机器人精度的情况下,公差的容错松弛率相对较高,参数公差优化分配的结果更优. 展开更多
关键词 串联机器人 定位精度 公差优化分配 多目标优化
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MR技术在机器人工程专业实践教学中的应用 被引量:8
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作者 贾子熙 王帅 +1 位作者 郝一达 伍一鹤 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2020年第9期139-142,共4页
在新工科数字信息化背景下,MR技术因其具有良好的沉浸感和交互性,在教育领域中具有广泛的应用前景。在机器人工程专业实践教学中开发了基于MR技术的虚拟实验系统,实现在虚拟环境下倒立摆与机械臂系统的控制,学生能够不受时间、地点的限... 在新工科数字信息化背景下,MR技术因其具有良好的沉浸感和交互性,在教育领域中具有广泛的应用前景。在机器人工程专业实践教学中开发了基于MR技术的虚拟实验系统,实现在虚拟环境下倒立摆与机械臂系统的控制,学生能够不受时间、地点的限制进行教学实验,具有较高的安全性,减少了实验室建设成本,同时可以通过网络实现教师与学生间的交流,提高学生的主观能动性。 展开更多
关键词 实践教学 机器人工程专业 混合现实
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变刚度柔性机器人关节的设计与解耦控制方法 被引量:9
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作者 张明 房立金 +1 位作者 孙凤 孙兴伟 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期120-128,共9页
设计一种采用永磁变刚度装置的绳索驱动式柔性机器人关节,在不增加驱动力的情况下,增加关节刚度调整范围。详细阐述关节的机械结构和变刚度原理。利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得到关节刚度,位置和绳索伸长量的对应关系,实现了刚... 设计一种采用永磁变刚度装置的绳索驱动式柔性机器人关节,在不增加驱动力的情况下,增加关节刚度调整范围。详细阐述关节的机械结构和变刚度原理。利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得到关节刚度,位置和绳索伸长量的对应关系,实现了刚度与位置解耦。建立变刚度关节的动力学模型,以轨迹控制为目标,设计解耦控制器,搭建实验系统,验证本方案的可行性。采用永磁弹簧,绳索驱动的柔性关节可以有效的减小关节的质量,惯性和体积,同时具有较大的刚度调整范围以及较短的调整时间,较快的响应速度和较小超调量。此柔性关节的构型和控制方式也适用于多自由度柔性并联机器人关节的构建。 展开更多
关键词 变刚度 磁弹簧 绳索驱动 解耦控制器 柔性关节
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永磁变刚度机构柔性机器人力学特性研究 被引量:4
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作者 张明 房立金 +1 位作者 孙凤 孙兴伟 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期414-420,共7页
提出了一种柔性机器人用永磁变刚度机构。由于电动机转矩有限,在不用增加绳索拉力的情况下,通过该机构实现了柔性机器人关节更强的变刚度能力。该永磁变刚度机构主要由磁弹簧单元和滑轮绳索单元构成。通过虚位移法建立了弹簧磁力和绳索... 提出了一种柔性机器人用永磁变刚度机构。由于电动机转矩有限,在不用增加绳索拉力的情况下,通过该机构实现了柔性机器人关节更强的变刚度能力。该永磁变刚度机构主要由磁弹簧单元和滑轮绳索单元构成。通过虚位移法建立了弹簧磁力和绳索拉力解析模型,通过实验对永磁体间磁力和绳索上的拉力进行测量,测量结果和模型计算结果基本吻合。其结果表明,永磁体间磁力、绳索拉力和刚度随永磁体间气隙减小呈非线性增加,随永磁体长度和平均半径的增加而增加,保持三角形结构高不变,绳索拉力和刚度随着三角形结构底长的增加而增加,减小滑轮半径,可以进一步增加绳索刚度变化范围。 展开更多
关键词 变刚度 永磁弹簧 轴向磁力 柔性机器人 试验
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基于螺旋理论的6R串联工业机器人奇异位形分析 被引量:6
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作者 李丽 房立金 王国勋 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第12期1-5,11,共6页
针对6自由度串联工业机器人,对其工作空间中的奇异位形进行了分析。基于旋量理论,运用旋量指数积(POE)方法对机器人进行运动学建模,得到正运动学方程,并基于旋量指数积法对速度雅克比矩阵进行了推导。根据机器人处于奇异位形时的条件,... 针对6自由度串联工业机器人,对其工作空间中的奇异位形进行了分析。基于旋量理论,运用旋量指数积(POE)方法对机器人进行运动学建模,得到正运动学方程,并基于旋量指数积法对速度雅克比矩阵进行了推导。根据机器人处于奇异位形时的条件,对雅克比矩阵的行列式进行求解,从而得到机器人处于奇异位形时的所有情况,并给出了发生奇异时的机器人的构型。在此基础上,基于可操作度、雅克比条件数及最小奇异值等灵巧度指标使用MATLAB对机器人的奇异位形进行了仿真,仿真结果表明该机器人在3种情况下处于奇异位形,与分析结果一致,验证了文中方法的正确性。 展开更多
关键词 工业机器人 旋量理论 雅克比矩阵 奇异性
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核设施管道检测机器人系统研究 被引量:4
8
作者 李新茂 王基生 +1 位作者 朱波 吴仕超 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第11期163-166,共4页
提出了一种具有自适应能力的管道检测机器人,该机器人应用于核设施内在役或退役的通风管道的检测。结合核工程现场实际,基于一种类型的核设施通风管道,设计适应作业环境、运动灵活、实时可靠的管道检测机器人。该机器人系统分为机械结... 提出了一种具有自适应能力的管道检测机器人,该机器人应用于核设施内在役或退役的通风管道的检测。结合核工程现场实际,基于一种类型的核设施通风管道,设计适应作业环境、运动灵活、实时可靠的管道检测机器人。该机器人系统分为机械结构、控制系统和数据采集处理系统。机械结构分为驱动单元机构和控制单元机构;控制系统含有驱动模块、遥操作模块以及以STM32F103ZET6芯片做核心的主控板;数据采集处理系统分为各数据采集硬件模块和数据库分析软件。所研发的机器人能够为我国核设施的检测和退役的有效实施提供有价值的参照。 展开更多
关键词 管道检测机器人 自适应性 双向越障 多信息检测
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一种机器人倒立摆实验系统的研究 被引量:3
9
作者 李璐君 韩冰 +2 位作者 张华良 刘广辉 李庆鑫 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2020年第3期449-453,共5页
串联6自由度工业机器人是工业自动化的核心装备,因此,讲授其工作原理的机器人学课程是众多机器人相关专业的核心课程之一.当前的机器人学课程存在工业机器人控制系统封闭,无法支持底层控制算法开发测试的问题.此外,单纯地对机器人控制... 串联6自由度工业机器人是工业自动化的核心装备,因此,讲授其工作原理的机器人学课程是众多机器人相关专业的核心课程之一.当前的机器人学课程存在工业机器人控制系统封闭,无法支持底层控制算法开发测试的问题.此外,单纯地对机器人控制算法进行计算机仿真也存在着不够直观感性的问题.本文介绍了一种采用工业机器人硬件本体,并基于Matlab/Simulink软件建模和自动代码生成,进行开放式机器人学算法验证的教学系统,最后以机器人倒立摆控制的验证与实现为例,介绍了教学系统的具体应用,证明了开放式机器人教学系统具有教学适用性、开放性、可扩展性和友好的人机交互等特性,在培养学生设计、开发和验证机器人控制算法方面有着积极的意义. 展开更多
关键词 倒立摆 机器人 MATLAB/SIMULINK 教学系统
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串联多臂式巡检机器人控制策略及轨迹规划方法 被引量:10
10
作者 房立金 贺长林 +1 位作者 祝帅 陶广宏 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期734-739,共6页
以一款三臂式巡检机器人为例,对其进行分层规划控制策略分析,将其分为线路信息库层、动作规划层和执行规划层.线路信息库层根据高压输电线路上的已知信息所得,其中包括障碍物种类、位置、数量等信息.规划层和执行规划层根据有限状态机... 以一款三臂式巡检机器人为例,对其进行分层规划控制策略分析,将其分为线路信息库层、动作规划层和执行规划层.线路信息库层根据高压输电线路上的已知信息所得,其中包括障碍物种类、位置、数量等信息.规划层和执行规划层根据有限状态机理论总结为当输入事件为a(第二层动作规划层)时,在f(第三层执行层)的作用下,将状态q(机器人起始状态)映射到状态p(机器人终止状态).最后对该款机器人的轨迹规划进行了Matlab仿真和样机实验,结果验证了该控制策略及轨迹规划方法有效性. 展开更多
关键词 巡检机器人 越障 分层规划 有限状态机 轨迹规划
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提高机器人结构刚度及关节精度的方法 被引量:3
11
作者 房立金 孙龙飞 许继谦 《航空制造技术》 2018年第4期34-40,59,共8页
传统工业机器人具有工作空间大、结构紧凑、灵活性好等优势,已由早期的物料搬运、点焊、喷涂等操作逐渐应用于制孔、铣削、磨削等高精度金属切削加工领域。然而,工业机器人相比于机床刚性较弱,金属切削过程中的切削载荷使机器人末端刀... 传统工业机器人具有工作空间大、结构紧凑、灵活性好等优势,已由早期的物料搬运、点焊、喷涂等操作逐渐应用于制孔、铣削、磨削等高精度金属切削加工领域。然而,工业机器人相比于机床刚性较弱,金属切削过程中的切削载荷使机器人末端刀具偏离期望的加工轨迹,外部激振力极易引发机器人颤振,影响机器人加工精度;此外,关节减速器内部齿隙也会严重影响机器人精度。对采用机器人刚度优化、机器人加工误差补偿、机器人传动间隙补偿、机器人加工振动抑制等提高机器人精度方法的研究现状做了总结,提出了两种提高机器人精度的机器人结构改进设计,分别为基于双电机驱动的无间隙传动机器人结构和基于四边形机构的高刚性机械臂结构,并对新型机器人的结构特点进行了阐述。 展开更多
关键词 工业机器人 加工精度 结构刚度 关节精度 传动间隙 消隙
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空间参数聚类辨识的机器人零位标定方法与精度评估 被引量:1
12
作者 赵彬 吴成东 +1 位作者 姜杨 孙若怀 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期761-769,共9页
针对传统轴销标定和激光跟踪仪标定方法过程的不足,本文提出了一种空间参数聚类辨识的机器人零位标定设备和方法.利用千分表和空间解析几何构建零位标定方程,将机器人的理论位姿值反向解析出零位训练参数.将多组零位训练数据经过聚类模... 针对传统轴销标定和激光跟踪仪标定方法过程的不足,本文提出了一种空间参数聚类辨识的机器人零位标定设备和方法.利用千分表和空间解析几何构建零位标定方程,将机器人的理论位姿值反向解析出零位训练参数.将多组零位训练数据经过聚类模块辨识,可以求解每个关节的最优零位参数.实验结果表明,采用空间参数聚类辨识的标定方法相比于最为常用的轴销标定方法,绝对精度提升幅度达72.9%,相比于精度最高的激光跟踪仪标定法其时间效率提升达87.5%.本文方法兼顾了标定精度和效率,显著提升了零位标定法对于标定环境的适应性. 展开更多
关键词 聚类 工业机器人 参数辨识 零位标定 机器学习
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一般6R机器人逆运动学算法的改进 被引量:18
13
作者 房立金 高瑞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第9期1325-1330,共6页
机器人几何结构不满足Pieper准则时,无法求得封闭形式的运动学逆解,这样的机器人也被称为一般机器人,其逆运动学通常采用数值解法。针对一般6自由度关节型机器人逆运动学求解,在求解过程中延用迭代思想,将第n次求解结果作为第n+1次迭代... 机器人几何结构不满足Pieper准则时,无法求得封闭形式的运动学逆解,这样的机器人也被称为一般机器人,其逆运动学通常采用数值解法。针对一般6自由度关节型机器人逆运动学求解,在求解过程中延用迭代思想,将第n次求解结果作为第n+1次迭代初值,满足了牛顿迭代法对迭代初值充分接近精确解的高要求。在迭代过程中使用雅克比矩阵的伪逆矩阵代替其逆矩阵,避免了机器人在奇异位形处无法求解的现象。在轨迹规划算法中,采用四元数球面线性插值的方法对起始点和终止点进行姿态插值,解决了欧拉角姿态插值法中存在的奇异性以及姿态过渡不平稳的问题。最后在MATLAB环境下进行仿真实验,结果验证了改进后的牛顿迭代法的可行性与实时性。 展开更多
关键词 机器人 牛顿迭代法 轨迹规划 四元数球面线性插值 MATLAB
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新型四臂巡检机器人结构设计及转向越障研究 被引量:12
14
作者 房立金 祝帅 +1 位作者 贺长林 许继谦 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期825-830,共6页
针对巡检机器人工作任务的需求和高压输电线路障碍物的特点,提出一种由三轴复合转动关节和双轴复合转动关节串联三个杆件组成的新型四臂巡检机器人,机器人可以通过各个关节之间的配合来实现转向越障中的重力平衡.分析了机器人转向越障... 针对巡检机器人工作任务的需求和高压输电线路障碍物的特点,提出一种由三轴复合转动关节和双轴复合转动关节串联三个杆件组成的新型四臂巡检机器人,机器人可以通过各个关节之间的配合来实现转向越障中的重力平衡.分析了机器人转向越障的重力平衡条件和转向越障的步态,并利用Adams仿真软件对转向越障整体过程进行仿真分析,最后进行了样机的实验.通过对仿真结果和样机实验的分析表明,该巡检机器人具有转向越障的能力,并能够在转向越障中保证重力平衡. 展开更多
关键词 巡检机器人 转向越障 重力平衡 仿真 实验
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基于新工科的移动机器人控制实验设计和教学实践 被引量:12
15
作者 王帅 王军义 +2 位作者 贾子熙 白帆 王冬冬 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第6期33-37,53,共6页
针对机器人工程专业四年级学生开设的移动机器人控制实验,循序渐进地设计了基于深度学习的移动机械手抓取实验项目。从激光雷达同时定位与建图、自主导航与实时避障,到借助ROS的通信机制完成语音控制导航以及物体识别与检测,构建深度学... 针对机器人工程专业四年级学生开设的移动机器人控制实验,循序渐进地设计了基于深度学习的移动机械手抓取实验项目。从激光雷达同时定位与建图、自主导航与实时避障,到借助ROS的通信机制完成语音控制导航以及物体识别与检测,构建深度学习网络生成最优抓取位姿,并利用MoveIt功能包控制机械臂完成抓取动作。实践教学表明,基于项目式实验教学模式有利于把大学阶段多门课程知识有机交叉融合,本教学方式可提高学生解决复杂工程问题的能力。 展开更多
关键词 移动机器人 新工科教育 机械臂最优抓取位姿 物体识别与检测
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以科研项目为依托建设机器人操作系统实践课程 被引量:9
16
作者 王帅 张云洲 吴成东 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2019年第1期188-191,248,共5页
作为智能机器人的基础性支撑技术,"机器人操作系统(ROS)"正在快速进入国内外机器人专业的课堂,并成为核心课程之一。鉴于ROS具有很强的实践性和专业性,该文分析了目前国内外ROS相关课程的现状,按照层次化的架构构建了ROS实践... 作为智能机器人的基础性支撑技术,"机器人操作系统(ROS)"正在快速进入国内外机器人专业的课堂,并成为核心课程之一。鉴于ROS具有很强的实践性和专业性,该文分析了目前国内外ROS相关课程的现状,按照层次化的架构构建了ROS实践体系和实践课程内容,依托科研项目和专业实验系统搭建了不同功能的实践平台,并建立了ROS实践课程的学习效果监控机制。 展开更多
关键词 机器人操作系统 科研项目 实践课程 机器人专业
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基于改进Cascade R-CNN模型的机器人抓取检测研究 被引量:3
17
作者 姜杨 赵峰禹 陈枭 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期799-807,共9页
为提高多物体抓取检测网络的抓取检测准确率,提出一种基于改进Cascade R-CNN模型的机械臂抓取检测算法.首先,引入ResNeXt结构能够在不加大网络设计难度的前提下提高了模型的准确率;引入带空洞卷积的空间金字塔池化模块以解决分辨率较低... 为提高多物体抓取检测网络的抓取检测准确率,提出一种基于改进Cascade R-CNN模型的机械臂抓取检测算法.首先,引入ResNeXt结构能够在不加大网络设计难度的前提下提高了模型的准确率;引入带空洞卷积的空间金字塔池化模块以解决分辨率较低的问题;接着对抓取框回归分支和角度分类分支以分治方法进行优化.其次,针对多物体抓取数据集缺乏的问题,构建多目标抓取数据集(multi-object grasping dataset,MOGD),有效地扩充了多物体抓取检测数据集.最后,基于改进Cascade R-CNN模型设计抓取检测网络,实验结果表明,改进后的算法效率更高,PI-Cascade R-CNN实验准确率为93%,较Cascade R-CNN提升1.5个百分点. 展开更多
关键词 抓取检测 空洞卷积 Cascade R-CNN 多物体检测 机器人抓取
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基于RGB-D的云机器人3D SLAM实验系统 被引量:1
18
作者 王帅 张云洲 段强 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2019年第3期121-127,共7页
针对室内环境的三维视觉同步定位与地图构建(3D VSLAM)计算量大、耗时长、硬件要求高的问题,提出了一种基于RGB-D的云机器人VSLAM实验平台。采用Kinect传感器,获取环境的RGB图像和深度信息,采用金字塔Lucas-Kanade算法实现帧间FAST特征... 针对室内环境的三维视觉同步定位与地图构建(3D VSLAM)计算量大、耗时长、硬件要求高的问题,提出了一种基于RGB-D的云机器人VSLAM实验平台。采用Kinect传感器,获取环境的RGB图像和深度信息,采用金字塔Lucas-Kanade算法实现帧间FAST特征点的快速追踪与匹配,运用RANSAC算法进行初始配准,提取关键帧。借助于云计算动态供给、弹性计算的优势,将VSLAM中计算消耗大的精确配准、闭环检测和全局优化处理过程卸载至云端进行,以减轻本地处理器的运算负担。实验结果表明,该方法能够有效地减轻VSLAM对硬件的依赖度,缩短SLAM的执行时间并提高构图精度,为云机器人以较低的成本实现先进SLAM算法提供了有效的解决途径。 展开更多
关键词 移动机器人 云计算 三维视觉 同步定位与地图构建
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搅拌摩擦焊接机器人形变及载荷控制方法研究 被引量:1
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作者 房立金 张月 徐晓辉 《航空制造技术》 2020年第9期14-20,共7页
基于搅拌摩擦焊接中搅拌头受力数学模型,利用Ansys Workbench建立了搅拌头的静力学模型。分析了焊接过程中前进阻力、侧向力、轴向力和扭矩对搅拌头应变影响,仿真结果表明,搅拌摩擦焊接过程中搅拌针的根部是主要的应力集中区域。合适的... 基于搅拌摩擦焊接中搅拌头受力数学模型,利用Ansys Workbench建立了搅拌头的静力学模型。分析了焊接过程中前进阻力、侧向力、轴向力和扭矩对搅拌头应变影响,仿真结果表明,搅拌摩擦焊接过程中搅拌针的根部是主要的应力集中区域。合适的焊接方法与工艺对提高机器人搅拌摩擦焊接稳定性有很大帮助,对搅拌摩擦焊点焊、优化搅拌头设计和焊接工艺参数、热源和超声辅助、反馈测量补偿搅拌摩擦焊、改进机器人结构刚度和精度等载荷控制方法进行了详细阐述。结合工业机器人整体刚性较弱、加工作业时易引发颤振、关节减速器内部齿隙较大,提出了基于双电机传动的无间隙传动高刚性机械臂结构设计,并对机械臂刚度特性进行分析。 展开更多
关键词 机器人 搅拌摩擦焊接 搅拌头 传动间隙 载荷控制 刚度
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空间频域融合的视网膜血管分割方法
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作者 宋伟伟 许茗 +2 位作者 于晓升 李海星 王宏宇 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期195-204,共10页
视网膜血管的精确分割对于诊断多种眼部疾病至关重要,它不仅有助于识别糖尿病、动脉硬化和心血管疾病等医学问题,还能显著提升医生对患者疾病的诊断和治疗能力。现有的卷积神经网络方法虽然在空间域内通过卷积操作捕捉局部特征能力表现... 视网膜血管的精确分割对于诊断多种眼部疾病至关重要,它不仅有助于识别糖尿病、动脉硬化和心血管疾病等医学问题,还能显著提升医生对患者疾病的诊断和治疗能力。现有的卷积神经网络方法虽然在空间域内通过卷积操作捕捉局部特征能力表现出色,但在获取全局空间特征信息方面存在局限性。而频域方法虽能捕获图像的整体频谱分布和全局结构特征,却因频域变换过程中的空间信息模糊化处理,难以精确定位局部特征并保留高频细节信息。提出了一种空间频域融合的视网膜血管分割方法,该方法结合了空间域和频域方法在获取局部和全局特征信息方面的优势。首先,设计双支路的空间频域特征提取与融合模块,在编码阶段融合频域和空间域的特征信息,旨在减少下采样过程中丢失的细节特征。此外,引入多尺度高斯滤波器,以提高模型定位血管边界和保持小血管连贯性的能力。最后,通过空间频域自适应融合模块动态计算特征图各区域的融合权重,提升小血管分割的准确性。在DRIVE和CHASE_DB1这两个主流开源数据集上进行了性能测试,其准确率分别为96.9%和97.81%。实验结果表明该研究的方法在血管分割的准确性、小血管的连贯性和应对病变的鲁棒性方面均展现出了竞争优势。 展开更多
关键词 视网膜血管分割 空间频域自适应融合 多尺度高通滤波器
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