基于SVR模型的两轮自平衡小车平衡控制与抗干扰研究

针对两轮自平衡小车的平衡控制和抗干扰问题,提出基于支持向量回归机器学习方法的平衡控制器方法。分析了两轮小车的力学模型,将状态向量和控制向量运用到非线性支持向量回归算法(ε-SVR),利用LIBSVM软件对所采集样品进行训练,获得高精度的SVR模型,其中样品数据由搭建的传统闭环串级PID控制器运行得到。经过Matlab仿真测试,该模型控制器的平衡响应优于PID控制和极点配置法,最后制作了小型样车,验证了SVR模型在动态平衡和自抗干扰下存在相对优势。

电动汽车动态无线充电系统设计

针对电动汽车的车载电池续航距离短、充电时间长的现状,设计一套基于电磁耦合谐振的电动汽车动态无线充电系统。该系统分为能量发射部分和能量接收部分,以STM32为控制核心,实现发射端的线圈切换管理及接收端的能量管理功能,具有静止充电、驱动行驶和动态充电三种模式状态。实验结果表明,所设计系统可以根据车载电池电压,自动切换工作模式,采用嵌套方式的接收线圈,在偏移40%情况内,输出功率基本稳定。该设计能够实现电动汽车无线充电的智能化,有助于加快商用化速度。

工业装配机器人轨迹规划算法研究

针对装配机器人运动过程中的振动和机构冲击问题,提出一种正弦加速、直线插补和五次多项式插值相结合的轨迹规划算法。采用正弦加速的插补算法解决了震动问题,采用分段轨迹规划的方法优化了机器人运动轨迹,减少了机构冲击。通过Matlab轨迹仿真和三菱rv-13f机器人实验验证表明,所提算法规划出的机器人运动轨迹连续、平滑且无冲击。通过与常用算法比较证明该算法提高了装配机器人运动的平滑性,有助于减少机构间的冲击,延长机器人的使用寿命。

公共图书馆图书自助借阅系统设计

公共图书馆图书自助借阅系统能够实现图书的自助借阅和归还,对降低图书馆工作人员的工作量具有重要意义。针对当前公共图书馆图书自助借阅系统设计方法存在的无法准确描述图书库存情况,影响借阅质量,且图书借阅完成速度较慢,借阅实现过程复杂问题,提出一种基于语义相似度的公共图书馆图书自助借阅系统设计方法。通过设计系统的总体框架,确定系统的实现流程,实现系统整体架构设计。根据系统的总体架构,对系统的图书管理模块、图书盘点模块、借书模块以及还书模块进行设计,实现系统构架设计。在此基础上,为保证图书借阅系统的性能,通过计算图书信息文本以及属性的相似度,实现图书信息检索。实验结果表明,所提方法设计的系统能够准确描述数据库中图书库存状况,且图书借阅实现速度较快,降低了工作人员的工作量。

基于一种混合遗传算法的移动机器人路径规划

移动机器人路径规划问题一直是机器人学研究的核心内容之一,而遗传算法作为智能仿生学算法在路径规划中得到了广泛的应用。针对传统遗传算法存在局部搜索能力差的问题,文中研究在已知环境下运用一种基于遗传算法和模拟退火算法相结合的技术对移动机器人进行最优路径的规划方法。算法采用栅格法对环境建立模型,同时在遗传算子中添加插入算子和删除算子以优化路径。Matlab仿真实验结果表明,该算法相对于基本遗传算法的收敛速度,搜索质量等有了明显的提高。

提升小波用于智能变电站电气设备状态信号去噪研究

智能化变电站电气设备在线监测信号需要快速处理及实时传输,针对这一问题,文中采用提升小波算法提取智能化变电站电气设备状态监测信号。该方法采用提升小波对信号进行分解,在阈值选择时采用基于SURE无偏估计的最优阈值自适应选择方法。对典型人工平稳信号及局部放电信号试验,结果表明,所提出的提升小波算法能够很好地滤除信号中的噪声,计算速度更快,具有良好的去噪效果和应用价值。

基于Arduino与Processing的悬挂画图机器人的设计

针对目前的绘画机器人存在价格高、结构复杂、难以实现、功能扩展有限等问题,设计一种基于Arduino与Processing的悬挂式画图机器人。对机器人的软硬件选择、程序设计以及机器人本体结构进行详细的介绍。文中机器人通过控制一支悬挂的笔,使其进行规律的机械运动来绘出用户在上位机中加载的图片。它能在各种垂直的平面上作画,并且作画范围可根据需求进行调整。经多次实验验证,能画出完整的作品,且运行稳定,有一定的应用前景。

基于KEA的智能循迹小车

该文设计一种基于KEA单片机的智能循迹小车。介绍智能小车系统结构设计:由安装在智能小车前端的电磁传感器获取路径信息,并将这些信息送入KEA单片机控制系统进行分析处理,通过PID控制算法对小车的双电机进行PWM控制,使得小车沿着电磁线前进,达到循迹的目的。智能小车的硬件设计包括电源稳压模块、传感器模块、电机模块、陀螺仪模块等。软件设计包括PID控制模块、电感采集模块、速度采集模块等。实际调试过程中,智能小车能自适应直线、弯道、坡道、圆环等各种复杂路况。试验结果表明,整个系统结构简单,鲁棒性高,实现了一个同时具备速度控制、数据采集、自动循迹和路径规划识别功能的智能车。

工业机器人在拖拉机变速箱生产线自动化改造中的应用

为了提升流水线作业能力,提出应用工业机器人进行拖拉机变速箱生产线自动化改造的解决方案。所提改造方案选择我国自主研发的ER50-C20工业机器人进行自动化生产,通过实地考察拖拉机变速箱生产线环境,对工业机器人安装方位、工业机器人操作范围、产品传动空间和产品搬运方位等生产线布局进行了改造,使用ROBOGUIDE软件对工业机器人的自动化加工进程进行编程,并给出控制工业机器人动作的控制函数。实验结果表明,经改造后,拖拉机变速箱自动化生产线的生产负荷大幅度降低,产品质量得到了改进。

基于初始点Hough变换公园绿篱修剪机器人自动化导航研究

针对车载绿篱修剪机难以在公园道路自动行走的问题,在视觉系统的基础上,提出一种初始点Hough变换算法,可用于指导小型车辆在公园道路的自动化导航,从而实现公园绿篱修剪的机械化和智能化。算法主要包括五部分:目标区域的截取、HSI彩色空间的转换、S分量图的二值化及形态学处理、导航点的求取与导航线的拟合。为了减少图像的计算量和干扰,只截取拍摄图像的部分区域作为目标区域;为了减少光照不均匀的影响,将RGB图像转换为HSI图像,并提取S分量图作为研究对象;采用Otsu法二值化S分量图,并采用形态学处理填充二值图像的孔洞;针对传统的Hough变换计算量大的缺点,提出一种初始点Hough变换拟合导航路径。试验结果表明,该文提出的初始点Hough变换具有较高的精确性、实时性的优点。

基于强化学习的多机器人仓储调度方法研究

调度系统作为智能仓储的核心之一,高协同度的调度系统将会极大地提升智能仓储系统中智能机器人的工作效率。文中针对智能仓储系统中物流机器人调度问题进行研究,对构建的栅格化仓库模型进行分析建模,基于多层编码遗传算法提出综合时间代价、路径代价和协同度代价的多智能体任务分配算法,并利用Q-Learning算法实现各智能体优化路径。为优化算法运算性能,基于栅格化仓库模型特点将曼哈顿路径对路径成本的估值运算代入遗传适应度评价函数,Matlab仿真结果与同期比较在运算性能上得到20%以上的提升,更能适应解决复杂的大规模智能仓储调度问题。

基于CAN总线的船舶自动舵监控报警系统设计

为了减少船舶驾驶人员使用自动舵设备航行时引发的事故,并且方便船舶相关人员查看相关故障信息。以VisualBasic为编程语言,采用双CAN总线通信、串口通信,设计能实时监控自动舵信息并提供报警信息的系统,并详细说明该系统的构架、功能、信息传输接口和界面设计。以某段航线为例,在该系统上进行仿真测试,结果表明,该系统能实时并且正确地显示航行信息,对超出安全阈值的信息能及时产生报警并且存入数据库。该系统对减少船舶航行事故有很大帮助,对整体自动舵的安全使用很有意义。

无人搜救系统态势感知能力分解及重要度分析

海上无人搜救系统作为我国空军、海军卫勤保障部队的现代装备,是实现我国海疆权益战略保障的重要支撑。目前,国内关于该系统的研究只局限于设计环节中的技术问题。该文立足于人工智能“空天地海”一体化作战体系架构,结合科研团队的空军智能无人机基金课题创新性成果,对海上无人搜救系统遂行军事任务能力、人工智能集群作战态势感知能力进行了需求说明。通过多视图的方式得出态势感知能力所需的具体功能,并通过粗糙集理论对其任务载荷功能进行了重要度分析,取得了良好的中试试验指标数据。

基于车辆行为信息感知的隧道照明亮度自动调节系统

基于模糊神经网络的隧道照明亮度调节系统无法实现隧道亮度信号的反馈调控,调节效果和节能效果均较差。因此设计基于车辆行为信息感知的隧道照明亮度自动调节系统。通过车辆行为感知设备感知隧道洞内和洞外的车速、车流量以及车辆通过情况,采用的主控制芯片是STM32F103RCT6的主控模块,采集车辆行为感知设备和USREGAL LUX CS 201亮度检测器获取的车辆相关信号和调光信号,并将这些信号传输给监控中心,确保总体调光控制通过隧道现场的照明单元进行调控;系统通过无线监控终端基于主控模块反馈的信号,实现隧道照明亮度的自主调控。系统软件采用PID闭环反馈调节原理实现隧道内亮度的准确调节。实验结果表明,所设计系统可对有无车辆通过以及各车速情况下的隧道亮度进行有效调节,采用所设计系统比不使用所提系统最高可节省日能耗电量244 kW·h,节能效果显著。

基于空间特征的线上消费行为空间特征自动分析系统

传统基于方差分析方法的线上消费行为空间特征自动分析系统存在系统吞吐率低的问题,为此设计基于空间特征的线上消费行为空间特征自动分析系统。硬件选择DSP处理核心和ARM处理核心组合成双核处理模式,通过不同的接口实现消费者消费行为特征的采集与传输;软件通过驱动代码实现硬件与软件的连接,计算消费者对于空间特征的所属性和消费行为路径的相似性,完成对线上消费行为空间特征的自动分析。测试结果表明,与传统分析系统相比,设计的基于空间特征的线上消费行为空间特征自动分析系统的吞吐率是传统分析系统的2倍,说明所设计的系统更适合应用在实际项目中。

AprilTag与自抗扰控制结合的智能平衡跟随车的设计

针对传统家用手拉车和医用手推车需要手动牵引的问题,文中设计一种能够实现自动平衡与跟随的智能车。硬件设计包括STM32主控芯片、MPU6050运动传感器模块、直流电源模块、电机驱动模块和加载有AprilTag的OpenMV摄像头模块等,并采用两轮底座设计;软件设计包括OpenMV模块、STM32主控模块和电机驱动模块等。系统通过OpenMV实时拍摄AprilTag获取位置信息,通过串口通信实现OpenMV和STM32数据交互,由STM32控制智能车实时调整车体状态,实现稳定自平衡、灵活转向和精准跟随。文中的创新点是将自抗扰控制算法和视觉定位算法相结合,采用自抗扰控制算法实现智能车的平衡控制,采用AprilTag视觉定位算法实现智能车的跟随控制。实验测得智能平衡车的稳定跟踪距离为0.5~5 m,最大跟踪角度为正轴线±45°,说明两轮智能平衡跟随车的跟随精度高,平衡稳定性好。

深度神经网络在船舶自动舵中的应用

为了改进现有船舶自动舵的控制精度,提高自动舵的自适应能力,提出一种基于深度置信网络(DBN)的自动舵控制算法。首先,利用对比散度算法,结合上海海事大学高级船员考试系统中记录的数据,对组成DBN的每一层受限玻尔兹曼机(RBM)模型依次进行预训练,并将结果作为深度神经网络权重的初值。在此基础上,使用反向传播算法,进行多层深度结构的微调训练。仿真实验表明,该方法与资深船长的模拟操船误差仅为5.2%。

基于智能轨道的阀厅巡检机器人系统的开发与设计

为了解决传统的阀厅人工巡检方式所存在的效率低下,巡检覆盖率与及时性等无法得到保证的问题,开发设计了基于智能轨道的阀厅巡检机器人系统。采用笔者公司独家研制的一款智能轨道行走式挂载系统,并挂载音视频采集设备、影音播放设备、自动化机电设备等,构成智能机器人巡检系统,实现定时巡检、触发巡检、报警联动巡检等功能。结果表明,所开发系统有效地解决了人工巡检的局限性,降低了变电站危险区域人工巡检存在的安全隐患,且提高了变电站运行设备巡检效率。

工业机器人在LCD显示器废弃物自动化拆解流水线中的应用

目前在我国电子废弃物元器件的拆解业仍主要靠人工拆解来实现,人工拆解存在的突出问题是效率低下,人工成本费用逐年上升,而且电子垃圾含有多种重金属和有机污染物,这些污染物随着拆解过程释放到环境中,会对操作人员造成极大的危害。针对以上问题,文中研发了LCD流程以及选型、PLCLCD显示器拆解成塑料外壳、金属屏蔽罩、电路板和液晶屏等部分,其中有两台工业机器人承担了切割金属屏蔽罩和去除电路板的工作。实验结果表明,机器人的使用大大简化了整个流水线的机械设计,而且机器人的高速度也使得流水线的工作节拍得以保证。

基于RGB颜色空间的机场跑道胶痕自动识别系统

针对机场跑道胶痕识别过程中出现的残留状态不易检测的问题,设计了一套具有机器视觉功能的胶痕自动识别系统的硬件平台和软件平台。根据机场跑道识别区的区域特征和颜色特征,提出基于RGB颜色空间的图像识别算法,不仅为胶痕的残留状态提供了识别方法,而且克服了机场跑道环境的条件限制。实物测试结果表明:该系统对于机场跑道的重度胶痕区域、轻度胶痕区域、无胶痕区域和异物具有较好的识别能力,完全能够达到胶痕识别性能指标的要求,具有较高的工程实践价值。