食品协作机器人动态目标抓取控制方法研究

目的:解决目前协作机器人在食品动态目标抓取中存在的准确性较低问题。方法:基于协作机器人体系结构,提出将模糊自整定PID控制和鲁棒自适应补偿器相结合用于协作机器人食品动态目标抓取。PID结合模糊控制完成参数自整定,鲁棒算法与自适应算法相结合用于系统不确定性补偿。通过试验分析了所提方法的性能,验证了该方法的可行性。结果:所提方法在协作机器人动态目标抓取中具有较好的效果,提高了协作机器人动态抓取的准确性,在传送带速度100 mm/s时,动态抓取成功率达到99.50%,对食品动态目标抓取具有一定的应用价值。结论:通过优化现有目标抓取控制方法,可有效提高协作机器人的抓持精度。

基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船智能精挖控制方法

目前抓斗挖泥船在施工作业时大多依赖人工经验控制抓斗的闭合,在闭合过程中斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影是一条曲线,进而导致抓斗控制精度低且作业区域高低不平。文章基于牛顿迭代法求解抓斗平挖运动控制方程,设计自动化程序控制抓斗升降绞车与开闭绞车转动速度,使斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影为一条直线,其挖掘后形成的作业区域为平面。通过实例仿真试验证明,该方法有效提高了抓斗挖掘精度,节省疏浚工程作业量。研究结果可提升抓斗船作业能力,具有重要的工程应用价值。

视觉机器人的零件识别与抓取方法研究

为了满足视觉机器人能够精准抓取平面零件的需求,提出一种加入深度学习算法的零件识别与定位方法。首先,利用YOLOv4-tiny目标检测算法对目标物体进行识别,并提取出感兴趣区域(Region of Interest,ROI)送入PSPnet语义分割网络中进一步提取ROI。然后,将ROI区域进行亚像素级的模板匹配,并计算目标物体的深度信息。在目标物体中心坐标求解中,以ROI区域的最大内接圆的圆心作为目标物体的中心。最后,利用D-H法对机器人进行运动学解算,并进行抓取试验。实验结果表明:该方法的深度误差率大约为0.72%,视觉机器人抓取零件成功率达到91%,具有较高的定位精度和抓取成功率,可以满足实际工业分拣搬运需求。

七功能水下液压机械臂设计

针对有缆遥控水下机器人上要求搭载的机械臂占地面积小、动作范围大的问题,对包括偏转和俯仰在内的6自由度位置变化及抓取的7功能水下液压机械臂进行设计、仿真以及实验分析,利用多目标优化模型对抓取卡爪进行设计,计算液压缸最短行程时,可实现的卡爪开合范围;建立机械臂的D-H参数模型,对机械臂的正运动进行求解,采用Matlab软件仿真分析6个活动关节的运动姿态;搭建功能样机和工程样机开展机械臂的陆上动作及水下试验验证,结果表明,机械臂的6个活动关节位置、速度以及加速度曲线都光滑平顺、无突变,无超调现象;机械臂含抓取卡爪的结构设计合理。

一种管道水培叶菜变方位包络定心抓取方式

将不同位姿的水培叶菜包络定心夹持到种植孔中心取出,是实现茎秆精准根切,避免根部残留在管道内的关键。针对定方位抓取方式在一些方位上对叶菜向心包络扶起作用小,抓取成功率低的问题,该研究提出一种在夹持过程中使夹手相对种植孔中心转动的变方位抓取方式。以水培绿宝芥蓝为抓取对象,建立夹手张开伸入、绕种植孔中心转动及闭合夹紧时的尺寸参数关系模型;构建包络定心夹持多刚体动力学仿真模型,对初始倾角为50°、65°和80°,相对种植孔边缘周向均布的8个方位P_(1)~P_(8)上的芥蓝进行包络夹持过程仿真分析;搭建抓取试验平台,对初始倾角为45°~60°、>60°~75°和>75°~90°,方位为P_(1)~P_(8)的芥蓝进行抓取试验。分析确定两手指初始张开角为15°,闭合夹角为30°,夹手变方位转动角为45°,夹手转动速度为两手指转动速度的2倍。仿真获得的变方位夹持倾角为82.18°~88.96°,定方位夹持倾角80.32°~88.57°;抓取试验获得的变方位抓持倾角为82.83°~89.65°,定方位抓持倾角70.70°~89.27°,仿真与试验结果具有较好一致性,且变方位夹持倾角定方位夹持倾角更接近90°,表明变方位夹持不同位姿芥蓝的向心包络扶起作用效果更好。3种初始倾角的变方位抓取试验获得的成功率均值分别为91.67%、95.83%和100.00%,定方位抓取成功率均值分别为87.50%、91.67%和100.00%,表明初始倾角越大抓取机构可获得的抓取成功率越高,变方位抓取初始倾角小的芥蓝可获得更高的成功率;不计P2方位双层手指伸入碰倒芥蓝样本,变方位抓取获得的最小抓取成功率均值为91.70%,相比定方位在P_(1)~P_(8)方位上均具有更好的包络定心抓取效果。研究可为管道水培叶菜采收装备的研制提供依据。

不同冻结方式对手抓羊肉微观结构、水分迁移及品质的影响

以共晶点作为冻结终温,研究不同冻结方式(-18,-40,-80℃)对手抓羊肉色泽、解冻损失率、水分含量、嫩度、质构特性、水分迁移以及微观结构的影响。结果表明:不同冻结方式相比较,-80℃冻结样品的L^(*)值显著低于-40℃与-18℃冻结样品,且具有最低的解冻损失率(0.20±0.00)和最高的水分含量(0.49±0.01)。冻结速率高时,剪切力值(508.16±50.03)、硬度值(1422.05±111.63)、咀嚼性(782.32±37.90)、水分横向弛豫时间T_(21)和T_(22)、自由水占比M_(22)(11.30±0.04)较低,内聚性(0.69±0.03)、弹性(0.52±0.03)、回复性(0.24±0.00)、不易流动水占比M_(21)(83.62±0.15)较高,微观结构破坏程度较小,-80℃冻结手抓羊肉以上指标最接近未经冻结的手抓羊肉。结论:较高的冻结速率能降低手抓羊肉的解冻损失率,使肉中保有更高的水分和肌原纤维完整性,减少冻融引起的品质下降,维持肉制品质构和嫩度,有利于手抓羊肉品质保持,且以共晶点作为冻结终温,冻结过程历时较短,可为工业化生产过程成本控制提供指导,为手抓羊肉的冷加工提供一定的数据支持。

基于动力学模型的面料抓取机械臂轨迹跟踪控制方法

为提高纺织服装行业中面料抓取机械臂的轨迹跟踪精度,建立考虑参数不确定性的动力学模型,采用反步法在浸入与不变(immersion and invariance,I&I)自适应理论框架下设计了一种轨迹跟踪控制方法。首先,建立含未知参数的柔性关节机械臂动力学模型;其次,采用I&I自适应控制方法设计了关节转动惯量的自适应律,并通过构造光滑函数实现参数估计误差流形的不变性和吸引性,保证参数估计误差收敛到0;最后,将所设计的自适应律引入反步法设计控制律的递推过程中,使所设计的控制律对不确定参数具有自适应特性。仿真结果表明,与传统反步法相比,所设计的I&I自适应反步法能更快速、更稳定地达到对期望轨迹的跟踪效果,该算法对期望轨迹的跟踪误差可保持在±0.002 rad之内。

应用于抓斗卸船机的微孔挡风板防尘效果研究

煤炭输出港码头前沿存在的粉尘污染现象,对周边居民和港区工作人员造成很大困扰。治理粉尘的技术主要分为防尘和除尘2种。常用的除尘方法喷淋除尘和干法除尘都有一定的效果和场合限制,而挡风板防尘通过设置带孔网板形成风障,降低风速,从而抑制粉尘扩散,已在国外码头取得较好效果。文中在应用流体动力学的基础上,同时用离散单元法将离散的微小单元对粉尘颗粒进行耦合模拟,对应用于抓斗卸船机上的挡风板防风效果进行了研究,为工程应用提供参考。

超硬地层下地下连续墙关键施工技术

超硬地层是基坑支护施工中常见的复杂工况之一。依托恒大中心项目对超硬地层区域地下连续墙关键施工技术进行分析研究,探讨超硬地层中地下连续墙施工的质量控制技术,确定了单槽五个引孔的引孔方式,旋挖钻、成槽机以及铣槽机三种机械配合的成槽施工工艺,并给出了部分针对于类似工程的施工建议。结果表明,提出的单槽五个引孔的引孔方式以及旋-抓-铣的施工工艺具有良好的可行性。

基于强化学习算法的矿物抓斗称重数据实时自动查询方法

数据量越大自动查询的弊端越明显,影响矿物抓斗称重数据的查询精准度,对此,本文设计了基于强化学习算法的矿物抓斗称重数据实时自动查询方法。基于强化学习算法,构建称重数据自动查询空间模型,扩大称重数据实时自动查询的状态空间,打破矿物抓斗称重数据查询的局限性。生成矿物抓斗称重数据自动查询匹配序列,将空间模型中的自动查询数据与查询关键字相匹配,确定实时自动查询的称重数据是否有效,避免数据实时自动查询的疏漏。实验结果表明,该方法的精准度更高,能应用于实际生活中。

多功能蜓爪式仿生末端执行器设计与试验

为实现利用同一机械手柔顺抓取各种形状果蔬,并且在保证抓取效率的前提下,有效避免末端执行器对果蔬的损害,设计了一种基于仿生原理的多功能蜓爪式末端执行器。首先通过体式显微镜将蜻蜓各爪指的相关物理信息转换为具有指导意义的数据和量化模型,并采用理论分析与数学建模的方法,确定了机械手前后爪腿节、胫节与跗节的长度分别为36、48、31 mm,机械手中爪腿节、胫节与跗节的长度分别为48、48、36 mm;在此基础上,采用D-H法建立了该欠驱动末端执行器的运动模型,绘制了机械手的包络空间区域,进而得到机械手能够完全包络各种形态果蔬的主要抓取部位;最后,应用并联机构平台和串联机构平台开展静态抓取破坏试验,测定了损伤力极限值,并进行了果蔬抓取试验。试验结果表明,仿生机械手对番茄、苹果、柿子椒和茄子的平均抓取成功率分别为90.7%、88.6%、87.9%和87.2%,损伤率分别为4.3%、0.7%、3.6%和2.1%;可见该仿生末端执行器能够较好地实现对各种形态果蔬柔顺、稳定的无损抓取。

基于最小尺寸点模型的6D位姿估计与机械臂抓取

针对传统机械臂视觉识别算法识别率低、鲁棒性差、运行时间长等问题,进行了基于深度学习3D目标检测的研究,提出了一种基于最小尺寸点模型的目标检测与姿态估计的抓取方法。该方法基于改进的YOLO算法,同时以所提出的数据集建立方法构建数据集进行训练,通过处理单张RGB图,即可对目标物体进行识别并估计其6D位姿信息,在此基础上再结合路径规划算法对目标物体进行抓取。通过仿真实验证明了该方法能准确地对物体进行分类与位姿估计。在Co602a机械臂下进行了抓取实验,结果证明了该方法的有效性。

水库施工中液压抓斗法混凝土防渗墙技术的应用研究

近几年来,伴随着国内经济社会的不断发展,我国对于水利工程等基础设施的建设越来越重视。在进行水库施工工作时,经常会用到混凝土的防渗墙施工技术,并且大量实践证明这一施工技术可以显著提升水库的防渗漏效果。文章先对水库施工中液压抓斗法混凝土防渗墙施工技术进行探讨,并进一步研究施工中可能出现的问题以及控制措施。

织物断裂强力抓样法新旧标准对比

对比了断裂强力抓样法GB/T 3923.2-1997和GB/T 3923.2-2013的异同,并结合自身的理解进行了评述。

基于ANSYS的桥式抓斗卸船机结构抗震性能分析

针对桥式抓斗卸船机在地震作用下的动态响应和抗震性能问题,对卸船机结构在地震作用下的结构强度、应变特性、轮压稳定性以及损伤模式等方面进行了研究,提出了基于ANSYS的结构抗震分析方法。结合传统岸桥和建筑抗震分析理论,利用ANSYS建立了桥式抓斗卸船机钢结构有限元模型,对卸船机在不同工况和不同地震激励下的位移响应、应力响应和轮压进行了地震等效静载分析计算,明确了卸船机的关键位置。在等效静载分析的基础上,根据拟建场地的基础特性和卸船机的结构振动特性,选取了合适的抗震设计反应谱和典型地震波记录,对卸船机主要工况在不同地震激励下进行了反应谱分析和动力时程分析,并将其与等效静载分析的实验数据进行了对比研究。实验结果表明:桥式抓斗卸船机有较好的抗震性能,满足规定的抗震设防烈度7度,保证了其钢结构设计的正确性,对卸船机的抗震研究领域和工程应用具有参考意义。

抓斗失效的数值分析及结构改进

长撑杆双瓣四索抓斗在抓取煤料过程中,因工作环境特殊性,使抓斗在外力的作用下产生破坏失效。文章采用有限元分析方法对造成抓斗破坏失效工况进行数值模拟,对破坏失效的原因加以分析,提出结构改进措施,并对改进后的抓斗进行仿真分析,从而给抓斗的结构设计及失效后的修理提供技术支持。

抓斗式挖泥船施工方法及挖槽设计

抓斗式挖泥船以其挖深大、适应性强、挖掘量大等特点,被广泛应用于疏浚工程中。通过学习疏浚工程施工技术规范,了解到抓斗式挖泥船的施工方法、挖槽设计以及挖槽尺寸的选取对于维护航道稳定性具有重要意义。掌握了挖槽稳定断面的计算方法,并将其应用于曹妃甸区航道疏浚工程挖槽设计中。

浅析畲医捉筋疗法联合中药治疗哺乳期急性乳腺炎

浅析畲医捉筋疗法联合中药治疗哺乳期急性乳腺炎。分别从病因、病机、治法、治则等归纳哺乳期乳腺炎急性炎症期用药规律,从原理、操作步骤阐述畲医捉筋疗法。认为哺乳期乳腺炎急性炎症期多由于产后乳汁过多、外邪侵袭、情志不畅、饮食不节、乳头凹陷或破损、哺乳方式不当导致乳络壅塞、乳汁淤积、郁而化热、热盛化痈。治宜疏肝理气、清胃散结、扶正驱邪。中药内服、外敷联合畲医捉筋疗法,保持乳汁通畅、控制炎症发展,使乳络通畅、气血调和。

基于3维点云深度信息和质心距相结合的机器人抓取控制方法

针对机器人抓取不规则形状物体时,抓取位置难判别问题,提出一种基于物体边界3维点云法向量夹角和质心距相结合的机器人抓取控制方法,该方法建立基于双目标的综合抓取评价方法,避免单一目标抓取评价方法对抓取因素判断不足的问题。首先对Kinect传感器拾取的场景点云进行分割、去噪、降采样等处理,得到目标物边界点云;然后,将边界点云法向量和抓取两点所在直线的夹角、抓取点对所在直线与目标物质心的距离2种评价方法相结合进行综合评价,提出一种抓取质量综合评价函数以获取最优值,进而选取最优抓取位置对物体实施抓取。最后,对抓取综合评价方法进行仿真实验,验证了该方法的可行性和有效性。

导引精度分析中的异常值检验

导引精度是描述导弹末段制导性能的一项重要指标。评价这一指标需要利用落点偏差测量数据，而由于试验条件以及测量设备的原因，使得测量数据可能会存在异常值。测量数据的异常值检验过程是导引精度分析的重要组成部分。文中阐述了2种经典的异常值检验方法。然后利用经典方法的思想，结合对研制方风险和使用方风险的综合考虑，提出了一种改进后的检验方法。根据格拉布斯法和改进后的方法，编写了不同的算法，对一组数据进行了异常值检验实验。最后对实验结果进行比较，验证了改进后方法的可用性和稳定性。