芜湖市机器人产业发展现状与对策分析

机器人产业发展可以高效推进制造业转型升级。近年来,芜湖市抢抓历史机遇,大力推进机器人产业发展,全市机器人产业呈现良好的集聚发展态势。本文概述了芜湖市机器人产业发展现状,分析了其产业发展面临的挑战,在此基础上提出进一步推进芜湖市机器人产业发展的对策建议。

机器人主动柔顺恒力打磨控制方法

为了解决打磨过程中打磨控制系统存在扰动问题,设计了一种机器人力控末端执行器,并提出了一种机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法.所提方法的内环控制采用模糊变阻抗控制器,外环控制采用自抗扰打磨控制器.采用Lyapunov稳定性理论证明了所提方法的跟踪误差收敛为零.通过仿真和实验,验证了所提方法的有效性和适用性.研究结果表明:在内环控制相同情况下,与外环控制为PID控制器相比,所提出的机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法减小了打磨过程中的力跟踪误差和位置超调量,提高了机器人打磨力控制系统的控制效果和鲁棒性,实现机器人柔顺恒力控制.

基于PointNet++的机器人抓取姿态估计

为解决在无约束、部分遮挡的场景下对部分遮挡的物体生成可靠抓取姿态的问题,基于PointNet++网络改进了一种抓取姿态估计算法,该算法可直接从目标点云中生成二指夹具的抓取姿态。由于该算法降低了抓取姿态的维度,将抓取的7自由度问题转变成4自由度问题处理,从而简化学习的过程加快了学习速度。实验结果表明:该算法在无约束、部分遮挡的场景中,能够生成有效的抓取姿态,且较Contact-GraspNet算法成功抓取率提升了约12%,能够应用于家用机器人的抓取任务。

泵体口环装配工艺的机器视觉化研究及应用

为了解决传统泵体口环人工检测、装配精度差的问题,构建了基于机器视觉的泵体口环装配系统平台。研究了基于机器视觉的泵体口环装配过程中的光源照明、工业相机和镜头选型及图像采集等关键问题。设计了泵体口环的位姿及尺寸参数的视觉检测算法,并探讨了泵体口环装配系统平台的硬、软件及装配流程。试验结果表明,提出的针对泵体口环装配工艺的视觉检测算法能够对图像中的泵体口环进行较精确的识别检测,对提高泵体口环装配工艺精度及柔性度具有现实意义。

改进Q-learning算法的柔性上料系统研究

现有振动式给料柔性上料系统的工作效果多数依靠出厂前人工手动调试,手动振动参数调试存在耗时长、费人力问题,且调试结果有较强针对性,导致系统柔性能力不足。提出一种基于改进Q-learning算法的柔性上料系统,结合柔性上料系统自身特性对传统Q-learning算法的奖励函数和ε-贪婪策略进行改进,令柔性上料系统自学习寻找一组有较优料件振动效果的振动参数。由实验可得,所提算法能减少人工在柔性上料系统调试上的参与度,证明了该算法在柔性上料系统中的可行性和有效性,且与传统Q-learning算法相比较,改进Q-learning算法更符合柔性上料系统的实际应用。

碳环氧蒙皮铝蜂窝夹心结构缺陷红外热波成像检测研究

针对人造卫星碳环氧蒙皮铝蜂窝夹心结构承力筒典型缺陷对无损检测技术的迫切需求,提出采用正弦调制热流激励的红外锁相热波成像检测技术对该类型材料开展检测试验研究。建立了调制热流作用于材料的三维热波扩散模型,并采用有限元方法分析了缺陷尺度对热波特征的影响。研制了红外锁相热波成像检测系统,针对预制平顶孔模拟脱粘缺陷的碳环氧蒙皮铝蜂窝夹心结构开展试验研究。分析了调制参数与缺陷尺度对热波幅频-相频特性的影响。制定了红外锁相热波成像针对于碳环氧蒙皮蜂窝夹心结构缺陷识别判据,根据判据可得,锁相热波成像检测方法的相位特征可以准确识别大于等于Φ10mm的预制缺陷,同时当环氧板蒙皮厚度小于1.0mm时,可以识别Φ5mm的脱粘缺陷。

一种改进工业自动导引车路径规划算法

为了解决当前工业自动导引车(automated guided vehicle,AGV)栅格地图下路径规划算法存在路径转弯较多、弯曲度较大、搜路时间较长且距离障碍物近等问题,基于A^(*)算法提出了一种改进路径规划算法。首先,通过在全局地图中设置路径关键节点,生成关键点拓扑地图,并利用Floyd算法进行最短路径规划,输出路径节点集合;其次,利用A^(*)算法对集合中相邻节点进行路径规划,并将生成的路径进行拼接;最后,通过引入贝塞尔曲线对拼接路径进行平滑处理,以获取全局路径。实验结果表明:本文算法规划的路径转弯更少、弯曲度更小、搜索时间更短且能完全避开障碍物行走,更符合工业AGV的应用环境。

基于二元正态分布匹配和非线性优化的激光SLAM研究

AGV自导航的关键之一是拥有高精度地图,因此激光SLAM(同步定位与建图)地图构建系统非常重要。针对现有算法精度和效率的不足,该研究建立了一个适用于AGV上的激光SLAM系统,并进行了测试和实现。首先,系统由激光雷达获取激光帧,进行滤波处理,并由第一帧激光帧初始化自由概率地图;其次,将t-1时刻激光帧进行二元正态分布化,由t时刻激光帧在t-1时刻激光帧的相关区间进行投影和概率打分,找到离散最优解;其次,由二元正态分布概率密度函数和双三次插值的自由概率残差构建目标代价函数,在离散最优解位置进行非线性优化,得到最优解位姿;最后,将激光帧投影到地图中的最优解位姿,进行地图更新。结果表明,该算法匹配精度高,算法耗时少,满足AGV工业精度和实时性要求,对AGV在实际工业环境的应用具有重要意义。

基于遗传算法的图像边缘检测研究

提出一种基于遗传算法的图像边缘检测方法——GA算法,目的是提高图像有效信息边缘检测提取.GA算法在图像内部像素点和图像内部局部信息关系的基础上,将图像有效信息边缘提取转化成一种优化问题,再采用遗传算法对这种问题求解,获得图像有效的边缘信息.MATLAB实验仿真结果表明,相对于传统的边缘检测算法检测边缘,GA算法不仅克服了传统算法缺陷,提高了图像边缘的边界连续性,且抗干扰能力更好,图像视觉效果更好.

一种大尺寸视觉测量系统标定方法

针对相距较远的基坐标系与视觉传感器坐标系的标定问题,提出一种高精度标定方法,通过激光跟踪仪建立中间坐标系,基于最小二乘点集配准误差标定激光跟踪仪坐标系与视觉传感器坐标系的关系,采用最小二乘平均刚体变换矩阵标定激光跟踪仪坐标系与基坐标系之间的关系,最后通过坐标变换建立测量基坐标系与视觉传感器坐标系之间的坐标关系,实现大尺寸工件空间相位角度的精确测量.仿真结果证明了最小二乘点集配准方法求解坐标系关系的有效性,同时验证了最小二乘点集配准方法的配准误差与配准点集大小、传感器精度、传感器的位姿关系有关.试验结果表明,该标定方法能够准确可靠地测量大尺寸工件空间角度,测量标准差达到0.007 5°,完全满足工艺要求.

基于物联网的应急燃油发电机监控系统

为解决对应急燃油发电机难以集中管理以及运行状态的监视和周期性维护耗费人力和时间的问题,结合物联网技术,研发了监视、控制、管理一体化的监控系统。首先,介绍了监控系统所具备的基本功能和系统设计时所遵循的原则。然后,在研究监控系统整体结构的基础上,提出了基于OPC UA通讯协议实现的应急燃油发电机与监控系统的连接方法,进一步阐述了监控系统基于ASP.NETCore的技术架构和逻辑结构。最后,给出了监控系统的数据监测与远程控制的实现方法。

五自由度机器人逆运动学解法与工作空间分析

针对一种五自由度机器人结构,提出了一种精确求解逆运动学的封闭解法,解决了逆运动学数值方法计算较慢、在某些情况不能算出所有可能解问题.应用D-H方法建立了该五自由度机器人的运动学模型.在此基础上,依据该机器人的特定构型,应用代数方法,仅选取位置矢量和一个姿态矢量提出了所研究机器人的逆运动学封闭解法.选取一个马鞍面做为该机器人打磨作业任务,分别进行了Matlab数值计算仿真和ADAMS虚拟样机联合仿真分析.结果显示:马鞍面期望轨迹和遍历轨迹对应的位置和姿态具有高度一致性,验证了所提出逆运动学封闭解法的正确性.最后,通过数值计算求解了该机器人的可达工作空间,为该机器人结构优化和运动控制提供依据.

新型五自由度混联机器人及其动力学分析

设计了一种新型五自由度混联机器人结构,对其构型进行了介绍和分析.应用D-H方法建立了该五自由度混联机器人的运动学模型.在此基础上,基于递归牛顿-欧拉算法对该混联机器人进行了动力学分析,推导了机器人各连杆的速度、加速度、惯性力和力矩,同时,推导了各连杆相互作用的力、力矩及关节驱动力或力矩,研究了各连杆的运动速度、加速度及受力情况.通过Matlab数值仿真和ADAMS虚拟样机验证了动力学分析求解的正确性,为后续结构优化和运动控制提供了依据.

基于概率匹配的栅格地图拼接算法

栅格地图拼接是栅格地图扩展和多地图合并成大地图的一项关键技术,现有拼接方法主要是基于图像的特征提取和匹配,应用在彩色图像中的效果较好,但在栅格地图中却存在着匹配可靠性差和精度不高的问题。针对现有不足,提出了一个基于自适应分支定界匹配和双向概率残差优化匹配的栅格地图拼接算法。首先,从源地图和目标地图中提取源点云和目标点云;其次,将目标点云和源地图进行分支定界匹配,获取目标点云在源地图中的初始位姿;然后,将目标点云通过初始位姿投影到源地图,构建概率残差的第一个约束,再将源点云通过初始位姿的逆变换投影到目标地图,构建概率残差的第二个约束;之后,构建两个约束的代价函数,通过非线性优化得到目标地图在源地图中的最优位姿;最后,通过占据概率融合得到拼接后的栅格地图。结果表明,该算法匹配效果好、迭代收敛速度快、匹配精度高,满足工业场景的可靠性和精度要求,对于工业场景下的地图构建和AGV导航具有重要意义。

基于改进Canny算子的图像边缘融合方法

为了同时保留红外图像的特征信息和可见光图像的细节信息,提出了一种基于Canny红外图像和可见光图像边缘融合检测方法。首先,使用改进的Canny算法对红外图像进行图像处理得到红外边缘图像;其次,对可见光图像进行去雾预处理以及Canny边缘提取得到可见光边缘图像;最后,将红外边缘图像和可见光边缘图像进行拉普拉斯金字塔图像融合。实验结果表明,所提出的方法在突出目标特征信息和保留细节特征方面表现优异。

脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺参数分析

关于脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺分析的研究尚无报道。采用单因素试验和响应面法研究了预浸料表面粗糙度、电压、脉宽和热源移动速度对热塑性预浸料表面加热温度的影响规律。结果表明,预浸料的表面粗糙度越小,加热温度越稳定,粗糙度越大,加热温度波动越大;加热温度随电压的增加而增大,随脉宽和速度的增加而降低。通过响应面法获得脉冲氙灯加热CF/PEEK预浸料的最佳工艺参数为:电压221 V、脉宽2 ms、热源移动速度125 mm/s、脉冲频率60 Hz、灯口与预浸料之间的距离10 mm,此时加热温度为381℃,树脂能够发生较好的熔化。

变角度自动铺丝制造缺陷特性及影响因素的研究进展

自动铺丝作为一种先进的复合材料自动化成型技术被广泛应用于航空航天等领域,其中采用变角度自动铺丝能够提升航空航天结构件的设计空间,对于提高构件整体力学性能具有重要的意义。但目前该技术的加工工艺并不成熟且在成型过程中不可避免产生制造缺陷,对构件的力学性能带来不利的影响。针对变角度自动铺丝成型过程中的制造缺陷特性及其主要影响因素进行综述,介绍了自动铺丝的工作原理及变角度铺丝的优势,分析了褶皱、间隙和重叠缺陷的形成机制及其对变刚度层合板力学性能的影响,深入探讨了变角度铺丝制造缺陷的影响因素类型及作用机理,并论述了制造缺陷的抑制方法,最后总结了现阶段变角度自动铺丝技术存在的不足,并对该技术的未来研究趋势进行了展望。

电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析建模与多目标优化

为提高电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算精度和优化效率,利用混合解析法建立考虑转子铁心磁桥饱和效应的电机气隙磁场参数化解析模型。首先利用联合等效磁路法的子域法建立内置式永磁同步电机开路气隙磁场解析模型;然后利用同样方法建立转子磁桥虚拟磁场解析模型,从而得到考虑转子磁桥饱和效应的电枢反应磁场解析模型;最后通过叠加原理建立内置式永磁同步电机合成气隙磁场解析模型。通过有限元仿真和转矩测试验证内置式永磁同步电机气隙磁场解析模型的准确性。基于所建立的解析模型,以永磁体极弧宽度、定子槽口宽度和转子端部磁桥厚度为优化变量,以特定阶次频率的径向力波、转矩和效率为优化目标,利用带精英策略的非支配排序遗传算法,对一台电动汽车用内置式永磁同步电机样机进行多变量多目标优化。研究结果表明:与试验结果相比,解析计算误差小于5%,而计算时间较有限元仿真缩短90%以上;优化后,电机特定阶次频率的径向力波减小了9.2%,最大转矩提升了2.49%,最大效率提升了0.69%,高效区面积扩大了约54.46%;所提方法既解决了内置式永磁同步电机强非线性和高饱和的解析建模共性难点,又极大提高了电机多目标优化效率;研究可为电动汽车用内置式永磁同步电机的优化设计提供方法参考。