基于ROS操作系统的巡检机器人的设计与研究

本作品以GUARDER机器人为主体,运用PID视觉巡线算法、基于Yolo环境的深度学习以及ROS机器人操作系统完成从起点位置出发,沿途依次通过上下斜坡、单边桥、S弯道、直角弯道、U形弯道、双边桥等地形,并在弯道区域完成不同人群的人数识别。该巡检机器人具有识别异常情况、自主避障及远程播报功能,能够更好地服务于复杂多变的工地场合。

嵌入式系统中机器人操作系统(ROS)多机通信图像传输效率改善的研究

在传统的嵌入式系统中,由于计算资源有限,通信和图像传输的效率时常受到限制,导致图像检测的准确性和实时性有所降低。为了解决这一问题,一种改善机器人操作系统(robot operating system,ROS)多机通信图像传输的方法被提出。首先,利用ROS中的多机通信功能作为多机通讯的方法,实现机器人系统的分布式计算和通信;其次,调用跨平台计算机视觉库(OpenCV库)函数中的联合图像专家小组(joint photographic experts group,JPEG)图像压缩功能来提高图像传输的速率;最后,引用CvBridge(将ROS图像消息和OpenCV图像连接起来的桥梁)库将ROS压缩图像消息进行解压缩并发布解压缩后的节点,实现图像传输。通过JPEG图像压缩可以减小图像数据的大小,从而降低了图像传输时的带宽占用和延迟。提出的方法有助于提升ROS在有限计算资源下的性能,使其在多机环境中更为高效和可靠。

一种基于ROS的分布式安防巡逻机器人系统

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。

基于ROS的蔬菜移栽机器人控制系统设计

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。

基于ROS的蛇形机器人控制系统设计

蛇形机器人具有超冗余度的躯干结构和多样化的移动步态。为验证其控制算法,需要一个稳定可靠且具备强扩展性的控制系统。设计开发了一种由正交关节单元组成的蛇形机器人,并提出基于ROS(Robot Operating System)的控制系统设计方案。该方案将控制系统分为应用层、决策层和运动控制层,各层之间分工明确且耦合性低,从而提高了系统的稳定性和扩展性。采用曲线离散法规划蛇形机器人的运动步态,并进行蜿蜒运动和侧移运动测试。实验结果表明,该运动控制策略对机器人有效且设计方案具有可行性和实用性。

人工智能环境下达芬奇机器人手术操作系统结合混合式教学模式在肝胆脾胰外科教学中的应用研究

本研究旨在探讨人工智能环境下达芬奇机器人手术操作系统结合混合式教学模式在肝胆脾胰外科教学中的应用效果。方法 我们将南华大学附属第一医院肝胆脾胰外科的100名临床实习生随机分为四组,包括达芬奇机器人手术操作系统结合混合式教学模式教学组、单纯达芬奇机器人手术操作系统教学组、单纯混合式教学模式教学组及传统教学模式教学组。通过设置的理论知识测试、实践技能评价和教学满意度问卷,评估各组的教学效果。结果 在理论知识测试中,达芬奇机器人手术操作系统结合混合式教学模式教学组的平均成绩为89.2分,显著高于其他组(F=35.7,P<0.001)。在实践技能的学习和掌握方面,达芬奇机器人手术操作系统结合混合式教学模式教学组的平均评分为4.5分,显著高于其他组(F=28.6,P<0.001)。在教学满意度方面,达芬奇机器人手术操作系统结合混合式教学模式教学组的平均满意度为4.6分,显著高于其他组(F=32.4,P<0.001)。结论 人工智能环境下达芬奇机器人手术操作系统结合混合式教学模式在肝胆脾胰外科教学中的应用效果优于其他教学模式,能有效提高学生的学习效果和满意度。因此,我们建议在肝胆脾胰外科教学中广泛推广和应用这种教学模式。

面向新工科的多功能机器人操作系统实验教学套件设计

为实现新工科背景下机器人工程专业体系建设与人才培养,设计了多功能机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)教学实验套件。套件主要由“树莓派”控制器、单线陀螺仪惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)、单目视觉相机、2D激光雷达、直流电机等组成,主要功能包括ROS基础通信、机器人仿真显示、IMU陀螺仪姿态显示、激光雷达数据显示、视觉图像显示与图像识别、ROS电机操作控制等。该实验教学套件完全开源,支持二次测试开发,可以满足学生基于ROS的各类学习操作需求。该套件旨在提高学生对ROS的认知水平,实现学生对ROS理论知识的进一步理解,为其后续操作基于ROS的机器人创新创业与科研应用奠定理论和操作基础。

基于OBE理念的线上线下混合教学模式探索与实践——以“机器人操作系统”课程为例

“机器人操作系统”是培养机器人工程人才专业方向的必修课程之一。为了培养符合时代需求的机器人相关人才,须对现有教学模式进行改革与创新。基于OBE理念,探索线上线下混合教学模式在“机器人操作系统”课程中的应用实践。通过线下理论授课、实践操作与线上学习平台相结合,创建多维全程临场交互场景,设计以学生为中心的多元立体培养体系,注重学生在学习过程中对理论知识的理解深度与实践操作能力的提升。厘清在“机器人操作系统”课程教学过程中的痛点、堵点和难点,对原有的教学过程进行调整,明确教师和学生在课前、课中、课后的任务,重建学生期末考核方式,以提升教学效果。

《机器人操作系统》教材开发研究

机器人应用领域逐渐渗透到各行各业,使得机器人市场飞速发展,从而对机器人相关技术人才需求量增大。中职学校是培养一线机器人技术人才的重要摇篮,为了应对市场需求对中职学校人才培养提出了新的需求。针对当前中职工业机器人专业教育存在的问题,通过从中职学校对工业机器人专业教材的需求入手,对人才培养需求及教材开发进行深入分析,阐述将机器人操作系统作为机器人专业教育核心课程的意义,以及论证在中职学校开展此课程的可行性。

基于ROS平台的远程机器人交互系统设计研究

一、引言随着工业自动化和智能化水平的不断提升,远程机器人交互系统在危险环境作业、精细操作及远距离任务执行中发挥着日益重要的作用。面对这一趋势,本研究致力于开发一套基于ROS平台的远程机器人交互系统。研究的主要目的是构建一个可靠、高效、用户友好的交互界面,实现对机器人行为的精确控制,并通过仿真验证系统设计的有效性,以支撑未来更广泛的应用场景。

基于ROS的图书管理移动机器人的系统设计与实验研究

文中设计了一种基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)的图书管理移动机器人,旨在减轻图书管理工作压力并提升读者体验。该机器人能扫描归还书籍,存入自带书架,并自主导航至相应书箱,由工作人员完成上架、简单分类与运输。介绍了机器人机械系统设计,并通过有限元分析对尺寸进行了优化。机器人控制系统硬件和程序设计采用差速算法、运动模型算法和动态窗口算法。对该机器人进行的实景实验结果表明,该机器人能够有效地完成图书的自动存取和导航任务,显著提高了图书管理的效率。

基于ROS的迎宾机器人语音交互系统研究与设计

针对ROS服务机器人的语音交互问题,以装载科大讯飞麦克风阵列模块的迎宾机器人为例,介绍了机器人操作系统的特点和环形麦克风阵列模块的特性,详细阐述了基于ROS的迎宾机器人语音交互系统的设计与开发方法,对智能服务机器人的复杂项目开发具有一定的参考价值和推广意义。

将机器人操作系统(ROS)引入本科实践教学

实践教学是人才培养的一个重要环节,对机器人技术这样一门典型的交叉学科尤为重要。然而,开展机器人技术实践教学亟需一个通用的多功能软件平台,机器人操作系统(ROS)的面世填补了这个空白。因此,让高年级本科生学习使用ROS有非常重要的意义。事实上,国外很多知名高校已经将ROS用于教学,而国内还刚刚起步。作者近两年在国防科技大学《自动化系统综合设计》实践课程中对ROS教学进行了初步尝试,论文不仅分享了课程的教学方法,还分析了将ROS应用于实践教学可能遇到的共性问题,提出了建设ROS实践教学课程的建议。

基于开源操作系统ROS的机器人软件开发

ROS(机器人操作系统)是一套机器人软件框架,基于这一框架,人们可以快速开发出控制机器人的一系列应用,是目前大多数机器人系统的首选软件平台。扫地机器人、四轴飞行器、机器小车等,虽然各自的配件、外形或功能等各不相同,但是它们有一个共同点就是均运行在ROS系统框架之上。ROS本身的优良设计使其兼具了精简与集成、多语言多平台支持、点对点设计以及开源免费等特点。目前,越来越多的机器人厂商将基于ROS平台进行软件设计研发,而更多厂商的使用反过来又成为ROS的进一步完善与普及的巨大推动力。

基于ROS系统的变电站智能巡检机器人建图与控制

随着人工智能技术的发展,智能化巡检机器人系统开始逐渐应用于变电站巡检工作。设计一款基于ROS系统的智能机器人,以STM32单片机和树莓派4B为控制核心,主控STM32用于控制机器人基本运动,实现速度闭环控制,并获取编码器和航向角等传感器信息,通过串口将传感器信息发送至上位机树莓派。树莓派安装Ubuntu+ROS系统,根据SLAM算法实现地图构建和导航功能。所设计机器人结构简单,可在室内封闭环境下实现实时建图与导航,该项目以实际工程应用为背景,锻炼了大学生创新实践能力,为培养多元化、卓越创新人才提供借鉴。

田间轮式机器人的导航控制系统设计

设计了一种基于预瞄准纯追踪模型及模糊控制的轨迹追踪控制算法、基于液压系统及PID算法的自动转向控制系统。为测试轨迹追踪控制算法和自动转向控制系统的效果,以田间作业轮式机器人为试验平台,进行农机轨迹跟踪和转向控制试验。结果表明:轨迹追踪试验中车速为0.6m/s时,横向偏差最大为0.07m,平均横向偏差为0.05m左右;转向控制试验中,转向角响应时间不超过1.5s,超调量小于5%。

基于混合关键系统的工业机器人操作系统

探讨了基于混合关键系统的工业机器人操作系统的关键技术,以应对机器人在非结构化或半结构化智能场景中面临的技术瓶颈。当前,随着智能技术在机器人领域的快速应用,机器人操作系统需要同时满足面向控制系统的强实时任务和面向智能化应用的弱实时任务需求,因此需要一个异构的多核智能系统。本文提出了一种针对机器人的架构设计,旨在提高机器人操作系统的实时性、安全性和智能化水平,并对工业机器人操作系统的未来发展趋势进行了展望,预测了工业机器人操作系统未来的演进方向。

基于ROS系统的自主导航机器人设计

针对如何实现机器人的高度自主性控制问题,设计了一款基于ROS系统的自主导航机器人。机器人结构采用分层次设计方法,整个控制系统采用上下位机联动同步控制模式。上位机采用搭载ROS系统的树莓派,驱动激光雷达Delta-3A获取环境数据,下位机以STM32控制器为核心,接收上位机的控制命令,利用闭环控制模型对阿克曼结构的机器人进行控制,通过构建环境地图以及机器人重定位等操作完成路径规划从而实现自主导航。实验结果验证了机器人系统以及相关控制算法的可信性与有效性,有效促进机器人的自主性控制研究进程。

可持续自主学习的micROS机器人操作系统平行学习架构

作为机器人平台最重要的基础软件,机器人操作系统是提高机器人自主性与智能化水平的核心和关键.围绕实现适应环境的智能机器人系统这一目标,基于已有的micROS研究,提出了可持续自主学习的群体智能机器人操作系统平行学习架构,描述了架构设计、核心概念、实现途径和应用验证.在micROS可扩展分布式层次架构的基础上,提出了支持可持续自主学习的平行学习架构,设计并实现了机器人操作系统的两大核心概念——基于"角色"的控制抽象和基于"语义情境图"的数据抽象,突破了群体智能行为操控、自组织无线网络等群体机器人自主智能协同急需解决的关键技术问题,在此基础上开展了面向多种场景的应用验证.

基于ROS的超市自助购物机器人系统设计

机器人操作系统(ROS)是构建机器人应用程序的一套软件库和工具库,本文设计了一种基于ROS的超市自助购物机器人,其结构分为购物层和运动层两层。购物层在上、运动层在下,上层以树莓派3B+开发板为核心,配合扫码枪和自主结账软件的移动终端实现智能扫码结账的功能。下层以i7处理器的mini工控机为主,基于ROS和远程控制设备实现购物机器人的地图构建、人体跟随及语音导航。相比传统的手推车购物和排队等待结账难等问题,本文设计的机器人从愉悦购物的需求出发,极大解放了人们的手脚,降低了超市人力与维护的成本,具有高度的灵活性和移动性。