基于模糊熵加权融合的单轨运输机器人动态倾角辨识研究

针对现有传感器检测单轨运输机器人动态倾角时存在辨识精度低的问题,提出了一种基于模糊熵加权融合的单轨运输机器人动态倾角精准辨识方法。首先,基于构建的轨道曲率与倾角变化双模型,通过改进的遗忘递归最小二乘(IFFRLS)算法分别计算出轨道曲率值和倾角动态变化率;其次,再以轨道曲率值和倾角动态变化率作为输入值,通过无迹卡尔曼滤波(UKF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)算法不断迭代更新分别计算出倾角动态角度;最终,采用全局模糊熵加权融合(GFEWF)将各角度值深度融合,提高动态倾角的检测精度。实验表明,基于双模型的全局模糊熵加权融合(GFEWF)与基于单一模型的UKF或EKF算法相比,其辨识的动态倾角精度在轨道段1和轨道段2分别提升了10.38%和25.60%。

医院物流机器人洁净被服配送场景的探索与实践

目的 探索医院物流机器人配送洁净被服的适配性和应用价值。方法 分析院内日间病房洁物运输场景下传统物流运送的需求和痛点,通过试用机器人,对比、评估机器人与传统人工配送在主要效果评价指标方面的差异,及在洁净被服配送场景下的适配性和应用价值。结果 相较于传统人工配送模式在日间病房洁物配送任务中的主要表现,物流机器人均次配送时间缩短,送达准确率大幅提升,人力成本节约显著,感染风险较低,关键用户体验感更佳。结论 物流机器人在病房洁物配送中具有明显的优势,能够提高物流效率,减轻人员负担,提升服务质量,降低感染风险。

基于A^(*)算法优化AGV/机器人路径规划的研究进展

智能仓储、智能工厂等是未来的重要发展方向,自动导引运输车(AGV)/移动机器人在其中发挥着重要作用,而路径规划是其核心技术之一,被广泛研究。A^(*)算法在全局路径规划中具有独特的优势而备受关注,针对其存在的冗余点多、路径不平滑等问题,研究人员对A^(*)算法进行了大量的改进及优化研究。对国内近年来的研究主要从优化A^(*)算法的评价函数、A^(*)算法与其他算法融合两个方面进行梳理、归纳,基于当前的研究进展和趋势,为后期的研究方向提出一些建议。

煤矿无轨运输机器人多智能体控制系统关键技术研究

为了解决煤矿下井无轨辅助运输效率低、柴油机尾气污染较大、智能化、信息化水平较低等问题,提出了以锂离子电池为动力源的煤矿井下无轨运输机器人的设计方案。无轨运输机器人具备零排放、环境感知、多信息融合、自主路径规划、自导航、自主行走等功能,以及煤矿井下特定区域的物料自主转运功能。给出了无轨运输机器人的技术架构;详细介绍了无轨运输机器人的底盘结构与底盘电气系统设计、逻辑控制过程和无轨运输机器人无线通信与自主定位设计方案;介绍了环境感知与路径规划的方案设计。

基于ROS智能医疗运输机器人的设计

新冠病毒肺炎(COVID-19)下医院因隔离措施不当导致被感染的情况屡见不鲜。针对能够迅速缓解医院处理感染病人和治疗病人所需医疗物资供应线的紧迫性,该文设计了基于ROS系统智能医疗运输机器人。该机器人下位机采用编码电机、陀螺仪、超声波阵列获取自身状态,反馈到上位机ROS系统,上位机通过摄像头获取二维码图像,并且机器视觉和多传感器融合确认自身位姿做出路径规划,实现了医疗物资自动运输和返航。实验测试表明,该机器人可以部署在医院实现高效、便捷、可靠、快速的医疗运输。

可折叠式灾后临时交通路面搭设机器人设计与受力分析

灾后重建是灾后恢复过程中的重要环节。为了应对灾后重建环境复杂、装备需求量大、任务紧迫、危险性高、持续时间长、道路中断无法运输的问题,加快灾后建设速度,设计了一款用于在灾后重建作业中搭设临时交通路面的机器人。该机器人能够在坍塌、沟壑、积水等各种灾后复杂地形中,快速搭设供作业人员和车辆快速通过的交通路面。首先,设计机器人的整体结构,针对复杂工况设计相应功能,使机器人能够在多种复杂路况下应用,并具备探测周围环境和初步判断情况的能力。其次,利用有限元软件对机器人的关键零件进行静力学分析,分析其在特定工况下的刚度和强度需求。最后,利用增材制造技术打印出关键零件的试验模型,验证设计的可行性,以期为同类机器人的设计与优化提供数据支持。

LKJ自动测试平台及关键技术研究

列车运行监控装置(LKJ)是我国现阶段普速铁路应用最为广泛的车载设备之一,随着铁路运输需求的不断提升,作为保障行车安全,提高运输效率的关键设备,LKJ设备变得愈发重要。为解决LKJ设备人工测试过程工作量大、效率低下,难以找寻故障原因等问题,设计一种LKJ自动测试平台并对其关键技术进行研究。自动测试平台基于传统的人工测试流程进行优化,采用图形化方式生成测试用例,设计信号适配单元模拟设备运行条件,增加人机交互单元简化测试操作,基于Robot Framework自动测试框架及故障分析专家系统自动执行测试并给出故障原因,实现可无人值守的自动化测试。通过LKJ-15型设备及实验室仿真环境进行验证,结果表明,自动测试平台可取代传统仿真测试中部分人工操作,对故障现象进行分析给出指导意见,有效提升了测试效率。

煤矿辅助运输转载机器人设计

自动化已经成为当前煤矿行业发展的必然趋势。煤矿辅助运输设备是煤矿生产中不可缺少的设备,对其进行自动化和智能化设计,能够促进生产效率的提高。文章对煤矿辅助运输转载机器人的设计、控制系统的架构进行深入分析,旨在为该类机器人的研发提供相应的理论依据。

基于情景记忆式强化学习的协作运输方法

针对情景记忆算法中记忆池中的样本利用率低的问题,提出了一种基于情景记忆和值函数分解框架相结合的合作型多智能体强化学习算法,即情景记忆值分解(episodic memory value decomposition,EMVD)算法。EMVD算法在情景记忆部分以时间差分误差平方为依据来更新记忆池,使记忆池中一直保留对学习效果提升更重要的情景记忆样本,并将情景记忆算法与神经网络相结合,提高了算法的收敛速度。为了将EMVD算法应用于机器人协作运输任务中,设定机器人和运输目标的位置为状态,并且设计了回报函数。仿真结果表明,EMVD算法可以探索出机器人协作运输任务的最优策略,提高了算法的收敛速度。

智能技术在油气储运中的应用与展望

在当今数字化时代,智能化技术的飞速发展正在深刻改变各行各业的运营方式,文章深入探讨了智能化技术在油气储运领域的具体应用和前景。首先,介绍了智能化技术的概念和发展历程,强调其在不同行业中的普遍应用。其次,详细探讨了油气储运中智能监测、检修机器人技术、大数据分析与预测、人工智能优化运营等方面的应用,阐述了这些技术在提高运营效率、降低成本、提高可靠性等方面的关键作用。最后,展望了智能化在未来油气储运中的发展趋势,包括技术的融合与拓展、精准化管理与可持续发展、自主化机器人技术的应用。

多移动机器人协作转运系统控制与试验

多机器人系统可使用多个功能相对简单的机器人执行较为复杂的任务。相比单一机器人运输,多机器人系统在超大、超重部件的转运上展现出更高的灵活性、可扩展性、多产品适应性等优势。提出一种多移动机器人协作转运系统,可实现多台移动机器人负载同一工件在无轨迹约束、无负载框架约束下的稳定运行。基于协作定位及领航-跟随编队控制方法,将有限的轮系驱动能力与纠偏需求相结合输出跟随单元控制量,可充分发挥全舵轮驱动移动机器人全向移动优势,保证速度指令有效并使位姿偏差减小并趋于稳定。考虑实际应用场景,在各机器人顶部设置全向力浮动机构以减小车组间相对位姿偏差对工件产生的外力影响。搭建由4台移动机器人组成的协作转运平台并进行试验,试验结果表明:在该控制方法下整个编队系统可稳定运行,直线、弧线轨迹下各从车相对位置偏差不大于40 mm,姿态偏差不大于6°。

煤矿井下原煤长距离运输带式输送机巡检系统研究

为实现带式输送机高效巡检,针对带式输送机铺设距离长、工作环境恶劣以及空间狭小等问题,构建一种带式输送机巡检系统代替人工巡检。巡检系统关键子系统包括有轨道系统轨道支撑系统、机器人本体以及无线通信系统等,采用高强度铝合金作为运行轨道并固定到巷道顶部;机器人本体布置有各类检测传感器、无线通信以及视频采集、温度采集装置等,实现运行沿线环境参数、带式输送机运行状态等采集;在巷道内间隔150m布置一个无线基站,通过无线基站实时接收机器人本体检测数据并传输至上位机,实现检测数据分析,以便实时掌握带式输送机运行情况。现场应用后,该巡检系统运行平稳,可代替人工巡检,应用效果较为显著。

从第19届国际纺织机械展览会(ITMA 2023)看纺纱新技术

为促进纺织机械装备的创新与发展,介绍第19届国际纺织机械展览会(ITMA 2023)展出的纺织新技术,分析机器人、无槽筒络筒技术、自动络筒机技术、混抓棉技术、细纱机自动接头技术等在纺织生产中的应用与发展。指出:粗细联、细络联、筒纱打包和立体纱库技术已基本成熟;对精度要求高的系统装置要简化结构、分解功能,尽量采用机器人等高技术产品;纺纱机械装备原理性创新难度很大,重新定义与组合现有技术,将其与高科技产品、跨界技术相融合,可实现创新与发展。

基于PLC控制系统的油田修井作业移运油管机械手设计研究

我国油田修井作业中,人工辅助管柱的起、下操作存在危险性,且人工效率低下,为此,研制了一种修井作业移运油管机械手,以解决机械手抓取油管的难题。通过分析机械手的动作流程,确定了该机械手控制系统所需的输入/输出点数以及PLC的硬件型号,完成了I/O地址的配置,并设计了PLC的接线原理图和控制程序。研究成果对移运物体机械手的设计和应用具有一定的指导价值,并为修井作业机械化、自动化提供了良好的研究方向。

煤矿工作面探放水钻孔机器人研制

针对煤矿水害防治中的探放水钻孔施工存在的问题,研发了一种新型的煤矿工作面探放水钻孔机器人。该机器人集成了大容量钻杆自动化输送系统和高水压智能孔口安全系统,实现了钻孔施工过程的自动化、智能化、安全性和精准度的提升,为煤矿水害的有效防治提供了有力的装备支撑。

Research and development of electric vehicles for clean transportation

This article presents the research and development of an electric vehicle（EV） in Department of Human-Robotics Saitama Institute of Technology,Japan.Electric mobile systems developed in our laboratory include a converted electric automobile,electric wheelchair and personal mobile robot.These mobile systems contribute to realize clean transportation since energy sources and devices from all vehicles,i.e.,batteries and electric motors,does not deteriorate the environment.To drive motors for vehicle traveling,robotic technologies were applied.

一种自主移动运输机器人的设计与验证

在机器人搬运场景中,经常会出现货物实际姿态与预期不一致的情况,这时往往需要人工协作进行调整,工作效率和节拍因此受到影响。为解决以上问题,设计了一种自主移动运输机器人,可全向移动且具有新型摩擦轮-夹爪复合式取物结构及货物姿态调整结构,其控制系统采用同步定位与建图(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM)等技术。通过pitch轴和yaw轴货物姿态调整实验确定了关键工作参数的最优值。最后进行了自主导航实验,结果表明该机器人在室内环境可实现自主导航。

融合改进A^(*)算法与模糊PID的病死畜禽运输机器人路径规划与运动控制方法

[目的/意义]为了实现病死畜禽无害化处理中心将病死畜禽从存储冷库运输并上料至无害化处理设备的智能化装备过程无人化,对运输机器人的路径规划与自主行走的关键技术难题进行研究。[方法]目前室内环境路径规划算法主要采用的是A*算法,但该算法拐点大、平滑性差、算法计算时间长、遍历节点多,为此提出基于改进的A*算法的病死畜禽无害化处理运输机器人路径规划方法和基于模糊比例积分微分(Proportional Integral Deriv-ative,PID)的运动控制方法,利用曼哈顿距离算法并增设附加值和权值改进启发函数,引入贝塞尔曲线函数优化路径;在规划路径后结合模糊PID算法控制运输机器人底盘的线速度与角速度实现追踪行走。[结果和讨论]开展传统A*算法与改进A^(*)算法的对比实验以及PID追踪实验。结果显示,改进后的A*算法节平均遍历节点由3 067个降至1 968个,算法平均时间由20.34 s减少到7.26 s,开展现场试验验证了该算法的有效性和可靠性。[结论]本研究提出的方法有效的缩短了病死畜禽运输机器人的路径规划时间且减少了遍历节点,提高了路径规划效率和路径平滑性,结合模糊PID算法可以实现运输机器人的稳定寻迹控制,有效解决传统的A*算法在运输机器人路径规划过程中存在的路径规划拐点大、平滑性差、算法计算时间长、遍历节点多等问题,满足病死畜禽无人上料技术需求。

运输机器人自主行走与上下电梯控制技术

针对室内跨楼层无接触配送服务需求,设计一种搭载六自由度机械臂的室内运输机器人。根据功能需求设计运输机器人的机械结构、控制系统硬件框架以及运动学模型;在此基础上运用即时定位与地图构建(simultaneous localizationandmapping,SLAM)技术实现机器人在室内的自主行走与导航功能;以YOLOv4-tiny卷积神经网络为基础,实现电梯按钮的识别与定位并基于ROS中的MoveIt!来控制机械臂完成电梯按钮的按压功能。实验结果表明:该机器人能够在大楼内实现自主定位导航与行走,可自主搭乘电梯完成跨楼层运输任务的需求。