基于手持示教笔的工业机器人轨迹演示示教方法

针对工业机器人传统示教方式存在示教交互性差和编程效率低、学习成本高等问题,提出一种基于手持示教笔的工业机器人轨迹演示示教方法。该方法首先通过手眼标定建立位姿追踪系统坐标系与机器人基坐标系之间的转换矩阵,提出基于迭代最近点(ICP)的标定精度优化方法,以提高手眼标定精度。然后,使用位姿追踪系统追踪手持示教笔的位置和姿态,并将其位置和姿态转换到机器人基坐标系下,通过以太网传输给工业机器人控制柜,从而控制工业机器人复现手持示教笔的轨迹。搭建了机器人示教平台,进行了工业机器人轨迹演示示教实验。实验结果表明,利用手持示教笔得到的位姿数据平均误差为2.19 mm,最大误差为4.57 mm,能够满足工业机器人示教需求。

基于激光定位技术的机器人非接触无编程示教方法与实现

针对现有机器人示教系统操作复杂、示教编程难度高及需操纵机器人等问题,提出一种基于激光定位技术的机器人非接触无编程示教方法。以示教笔代替机器人末端工具绘制示教轨迹,通过激光定位技术获取示教笔的示教路径和动作,并通过机器人逆运动学求解及轨迹规划得到各个关节的控制轨迹,实现机器人的快速非接触无编程示教。最后通过搭建桁架式六轴机器人硬件和软件系统,实现了基于激光定位技术的机器人非接触无编程示教,验证了提出的示教方法的可行性。所提示教方法简化了示教过程,降低了操纵机器人带来的安全风险,且无需操作人员具备编程能力,使机器人示教工作具有良好的适应性,具有广阔的应用空间。

以病房示教为主联合TBL教学法在眼科教学中的探索

目的眼科学是临床专业学生的必修内容,其内容专业性强、学时相对有限、教学难度大。在眼科教学过程中改进教学方法并提高教学效率已经成为眼科学教学研究的重要课题。方法选取2021年11月—2022年5月于中山大学附属第五医院眼科见习的79名中山大学临床医学系本科学生为研究对象。随机分为对照组和研究组,对照组39名,研究组40名。对照组授课方式为传统教学法,研究组授课采用以病房示教为主联合以团队为基础的教学法(team-based learning,TBL)。教学结束后进行理论及技能考试对教学效果进行评价,采用问卷调查的方法评估学生对教学模式的满意度。结果研究组病例分析成绩[(89.04±4.03)分]优于对照组[(80.29±4.51)分],差异有统计学意义(P<0.001);研究组理论成绩较对照组稍提高,差异无统计学意义(P>0.05)。教学满意度评价显示,研究组中对眼科疾病的整体认识、理论知识掌握程度及提高临床思维能力、拓宽知识面增强横向联系及纵向认知、提高眼科学专业学习兴趣、提升学习效率、提高沟通能力、提高团队合作精神的满意程度更高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论病房示教为主联合TBL教学法的教学模式是眼科学临床教学方法改革的积极探索,可显著提高见习生对临床眼科疾病的识别及诊疗能力,加强眼科见习生对眼科疾病的掌握程度。

机器人视觉示教技术在装配作业中的仿真研究

工件装配在工业制造中占有重要地位,实现机器人复杂而灵巧的装配动作,对于提升工业制造智能化水平具有重要意义。针对装配作业任务,将视觉示教与机器人技能学习相结合,首先搭建基于Kinect2相机和AR标签的机器人示教系统获取示教数据;接着设计了机器人装配技能学习算法生成新的运动轨迹;最后在Gazebo仿真平台完成了对上述方法的验证。该方法具有效率高、可操作性强等优点,在工业制造领域有着广阔的应用前景,同时对于机器人示教学习相关实践教学和应用研究具有重要意义。

人工智能在运动系统示教课中的应用与思考

目的观察人工智能(artificial intelligence,AI)软件在运动系统示教课中工作中的应用情况。方法选取2020年9月—2021年6月的80名重庆医科大学第一临床学院临床医学专业学生,根据是否使用AI软件及其教学模式辅助教学,采取数字随机法随机分为AI组(n=40)以及传统教学组(n=40)。通过测试比较2组的理论成绩、读片成绩、实践操作成绩,并通过问卷调查来评估2组学生对教师的教学满意度。结果AI组的理论成绩为(93.93±3.18)分、读片成绩为(47.25±2.02)分、实践操作成绩为(47.33±1.94)分,均高于传统教学组[(86.53±10.52)分、(39.70±10.13)分和(41.58±7.55)分],差异有统计学意义(P<0.05)。AI组的教学满意度为95.00%,高于传统教学组的50.00%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论在运动系统示教课中,AI可以帮助学生有效掌握理论知识,识别典型疾病的影像信息,熟练掌握与规范操作实践,有助于提高教学体验与效果。

情景模拟示教结合PBL教学法在临床实习生手卫生干预的效果评价

探讨在本科临床实习医生中应用以问题为基础的学习(Problem Based Learning,PBL)教学法与情景模拟示教相结合,评估其手卫生执行率和正确率的效果。通过这种方式,我们希望能够改善手卫生教育干预的应用效果,提高临床实习医生的手卫生水平,降低医院感染发生率。方法 选取2020年至2021年在重庆医科大学附属南川医院神经内科轮转的本科临床实习生68人为教学研究对象,按随机数字表法分成观察组(34人)和对照组(34人),对照组实习生接受传统的情景模拟示教教学模式,观察组实习生则在此基础上进行调查分析,包含《医务人员手卫生规范》的认知度、七步洗手法的操作、洗手的时机以及影响手卫生的因素等方面。在对共性问题进行分类整理之后,我们将开始实施PBL教学培训。我们将对两组本科实习生在干预前后的手卫生相关知识掌握情况、七步洗手法操作能力、现场暗查手卫生执行率和正确率进行比较。结果 观察组实习生通过情景模拟示教结合PBL教学方法训练,手卫生相关知识方面的掌握情况、七步洗手法的正确率、手卫生执行率和正确率均更高,与对照组实习生相比,组间差别具有统计意义(P<0.05)。结论 通过结合PBL教学法和情景模拟示教,可以全面提升医学本科实习生在手卫生相关知识和七步洗手法正确率方面的表现,从而提高他们的手卫生执行率和正确率,保障患者的安全同时也能增强他们的自我保护意识。

基于CBL的情景模拟联合“短视频”强化教学法在外科临床示教中的应用

为了探究基于CBL的情景模拟联合“短视频”强化教学法在外科临床示教中的应用效果,文章选取新疆医科大学144名临床医学系五年制本科学生为研究对象,采用理论知识和临床实践技能考核及问卷调查的方法,比较传统“灌输式”教学法和基于CBL的情景模拟联合“短视频”强化教学法的实际教学效果,结果显示,基于CBL的情景模拟联合“短视频”强化教学法在外科临床示教中应用具有良好的效果,并被绝大多数学生认可。

虚拟现实技术在DSA手术示教和指导平台的应用研究

目的构建一种基于5G网络、虚拟现实VR和MEC边缘云技术的DSA神经介入手术示教平台,为基层医院提供更加全面和沉浸式的手术示教观看体验。方法该平台通过多种数据采集设备,将神经介入手术中DSA设备影像与手术全景及其它生命体征数据实时反馈,并采用高性能编码器和专业VR相机,实现DSA神经介入手术的高质量教学演示和实时交互功能。结果平台可以支持多种终端在线观看手术示教过程,通过微信和PC网页实现DSA神经介入手术直播转播,同时运用VR眼镜端为医护人员提供沉浸式的观看体验,已在江西省内36个区县的45家基层医院的神经介入手术中应用。结论DSA神经介入手术示教平台有效地利用了5G网络、虚拟现实VR和MEC边缘云技术,为基层医院提供了一个更加全面和便捷的神经介入手术示教观看体验,提高了当地的医疗水平和服务质量。

电力系统调度决策:一种示教学习辅助加速的安全强化学习方法

随着可再生能源占比攀升和电网运行环境愈加复杂,亟需构建知识-数据融合的新型电力系统调度模式。鉴于此,首先采用模仿学习的方法对专家知识库中的案例进行拟合,构建示教学习模型,为电力系统调度运行提供示教调度引导指令。在此基础上,提出一种基于示教学习辅助加速的安全强化学习方法,能用于支撑电力系统实时快速决策。通过引入示教学习辅助加速机制,所提方法的收敛速度显著加快,调度策略迅速趋优,降低系统运行成本,缓解潮流越限风险。案例分析验证所提方法在提升强化学习收敛效率和促进电力系统安全经济运行方面的优势。

一种估计外力矩的机器人直接示教方法

为了解决机器人直接示教灵活性、柔顺性低和成本高等问题,提出一种估计外力矩的机器人直接示教方法。基于广义动量的力矩观测器和导纳、PD控制方案,采用辨识得到的连杆重力与关节摩擦力模型,实现无力矩传感器的机器人直接示教。首先,对机器人关节进行实时的重力和摩擦力力矩补偿;然后,通过基于广义动量的力矩观测器,观测操作者拖动机器人运动的外力矩;最后,利用导纳控制,将观测的外力矩转换成关节期望运动轨迹,通过PD控制,将期望运动轨迹转化为补偿给关节的估计外力矩,从而实现机器人的直接示教。实验结果验证了该方法的有效性。研究结果可为无力矩传感器的机器人直接示教方案设计提供指导。

示教工业机器人弯管卡线槽模具设计

示教工业机器人弯管卡线槽为直管+弯管形状,模具设计难点在于弯管段的脱模,塑件外壁的脱模简化为自动脱模和推杆推出方式,内壁的脱模设计了2个抽芯机构,分别是液压缸直管抽芯和液压缸弯管抽芯。在弯管抽芯机构中,先由液压缸活塞杆推动滑块直线移动,滑块再通过拉杆带动弯管圆弧滑块在摆杆和圆弧压条的共同导向下做旋转式抽芯,实现弯管内壁的旋转式抽芯脱模。

液相质谱仪示教实验的虚拟仿真设计制作

以液相质谱仪(LC-MS)示教实验的虚拟仿真设计开发为例,介绍本项目团队成员自主设计的虚拟仿真场景应用于我校大型仪器分析示教实验制作过程。项目组运用开源软件Blender构建LC-MS仪器模型;运用虚幻引擎软件构建实验室教学场景,以此加深学生对分析仪器的内部结构和相关原理的理解,提升教学效果并延展教学评价体系。经过团队成员近三年摸索实践,虚拟仿真设计制作范围已涉及到我校多学科多个实验内容,希望以此累积逐步构建拟仿真在高校实践类教学实验中应用,也为相关高校提供借鉴参考意义。

教师标准化患者联合案例教学法在内分泌系统疾病临床见习示教中的应用

目的 探索教师标准化患者联合案例教学法在《内科学》内分泌系统疾病临床见习示教中的教学效果。方法 选取某校79名2020级口腔医学本科学生为研究对象,分为试验组和对照组。在《内科学》内分泌系统疾病临床见习示教中试验组采用教师标准化患者联合案例教学法,对照组采用传统教学方法。对两组的理论知识考核成绩、教学满意度调查结果进行对比分析。结果 试验组理论知识考核成绩[(77.6±9.1)分vs.(70.6±12.8)分]、教学氛围总满意度(90.9%vs.73.0%)、教学方法总满意度(84.8%vs.70.3%)及学习兴趣程度(84.8%vs.51.4%)均显著高于对照组(P<0.05)。结论 教师标准化患者联合案例教学法应用于《内科学》内分泌系统疾病临床见习示教中可提升教学效果,提高教学满意度。

基于C#语言的ABB机器人远程示教方法

随着工业机器人网络化特征的日益增强,越来越多的场景需要采用远程监控技术对工业机器人进行监视和调控。现有上位机更多的是实现工作站工作状态和关键信息的显示与控制,缺乏远程示教功能。鉴于此,文章采用C#语言结合ABB工业机器人的PC SDK工具包,实现了远程示教功能。通过上位机可以对工业机器人6个关节轴进行调整和姿态示教。该示教方法摆脱了有线示教器的地理限制,拓展了工业机器人的应用场景。

基于AV4036F频谱分析仪的示教系统在课程教学中的应用实践

设计基于AV4036F频谱分析仪的示教系统,通过深入分析设计需求和系统结构,给出实现远程控制和数据采集处理及测试等功能的软硬件设计,其中,计算机与频谱分析仪等硬件以LAN接口作为其通信连接方式,并采用SCPI命令语言控制。将该示教系统用于课程教学应用实践,可增强教学效果。

基于示教学习和视线跟踪的机器人遥操作系统设计

针对传统的机器人遥操作系统缺乏对任务的认知和操作者主观性判断的问题,课题组提出了一种基于示教学习与视线追踪的遥操作系统设计策略。首先运用高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)和高斯混合回归(Gaussian mixture regression,GMR)对机器人的技能进行学习,实现人机技能转移;然后基于示教学习设计了一种人工势场法的虚拟夹具(virtual fixtures,VF),并设计了力反馈算法;最后使用网络摄像头对操作者的视觉意图进行判别,将意图识别结果和人工势场法应用于虚拟夹具力反馈算法中,并进行实验。研究结果表明:基于视觉意图判别的虚拟夹具力反馈遥操作系统能够对操作者的意图进行判别,有效解决了操作者的主观意图受传统虚拟夹具产生的反馈力限制的问题,增强了操作者在遥操作过程中的主观性,是遥操作控制系统中一种有效且实用的力反馈控制方案。研究结果可为高危场景下具有力觉临场感的机器人遥操作系统的实际应用提供参考。

以问题为基础的学习模式与以授课为基础的传统学习模式在急诊重症监护临床示教中的应用效果

目的研究比较以问题为基础的学习模式(Problem Based Learrning,PBL)与以授课为基础的传统学习模式(Lecture Based Learning,LBL)在急诊重症监护临床示教中的应用效果。方法选取2020年7月—2021年6月南华大学附属长沙中心医院100名医护人员作为研究对象,将其分为PBL组和LBL组,探讨PBL学习模式和LBL学习模式在急诊重症监护临床示教中的应用效果情况。结果PBL组笔试考试和客观结构化临床考试得分为(95.28±2.19)分、(94.45±3.08)分,LBL组得分为(89.15±2.38)分、(82.79±2.23)分,差异有统计学意义(t=9.494、15.337,P均<0.05)。与LBL组相比,PBL组自主学习能力、积极性、理论联系实际、团队动力和注意力等自我评价方面均明显更优,寻求真相能力、分析能力、求知欲能力、系统化能力和认知成熟度等思维能力均明显更优,差异有统计学意义(P均<0.05)。结论PBL学习模式能够有效提升急诊重症监护临床示教中的应用效果。

弧焊机器人示教编程器的设计

提出了一种基于嵌入式CPU模块的弧焊机器人示教编程器的设计方案。基于该方案开发设计的示教编程器不仅能够实现机器人常用的示教操作,还提供了非常强大的程序编辑能力;克服了传统示教编程器程序编辑功能差、操作灵活性差的缺点。实际应用表明,该示教编程器能高效灵活简单地完成复杂焊接任务的示教与程序编辑,并且具有很强的抗电弧干扰能力、友好的人机界面和完备的功能。

喷漆机器人虚拟示教系统中喷枪轨迹插补点位姿的算法及应用研究

根据喷漆机器人自身特点和喷漆工艺要求,提出基于轨迹编程的虚拟示教编程方法,探讨轨迹规划过程中所涉及到的空间六自由度的直线和圆弧插补以及插补点法矢算法,该技术解决了机器人喷枪的轨迹规划以及喷枪与插补点的位置关系,增进了机器人虚拟示教编程的可操作性和直观性,从而有利于喷漆机器人在实际生产中的应用与推广。

基于i.mx6ul的工业示教器设计

随着科技的发展,工业机器人成为工厂生产主力,为实现人机互交、提高效率,人机互交示教器必不可少。示教器主要由手持器和人机互交界面软件组成,示教器将基于先设计硬件再设计软件的顺序进行研究。硬件包括通信、显示、触摸模块和核心板等,软件基于QT5.6编译。此示教器的优点是支持工业电压,模块单独设计,便于更新。