摘要：曳引钢丝绳(TWR)在大型工业起重设备中发挥着重要的应用价值。在使用曳引钢丝绳作业的同时,也需要定期对曳引钢丝绳进行缺陷诊断避免安全事故发生。传统方法是人工目测方法,但该种方法检测时间长、效率低下。因此,本文提出了一种基于YOLOv5改进网络的曳引钢丝绳缺陷(TWRD)检测的网络算法,简称TWRD-Net。为了方便在算力较低的工业设备上进行部署,首先设计了轻量级的LW-C3模块,降低了模型的参数量以及计算开销;其次,改进PAN结构,设计了跨层级加权特征金字塔网络(CLW-FPN)结构,加强模型对于缺陷语义信息的提取、对缺陷位置信息的敏感度;最后,本文设计了β-CIoU损失函数,相较于CIoU损失函数,β-CIoU降低了边界框回归损失,并进一步提升了检测精度。本文建立了TWRD数据集,并使用TWRD-Net进行实验,实验结果表明,本文提出的TWRD-Net准确率可达98%,mAP可达99.4%,帧率可达151 fps,对比其他主流检测模型实验结果,具有精度高、体积小和检测速度快的优势,可为工业设备质检人员提供参考依据。

摘要：设计了一种面向实验教学的单目视觉与惯性测量单元(IMU)融合的开源同时定位与建图(SLAM)仪器。完成了摄像头和IMU在实时机器人操作系统(ROS)下的数据传输、联合标定、视觉里程计前端、IMU的预积分、视觉与IMU的紧耦合、回环检测和后端优化软件设计,计算得到了仪器实时运动轨迹。该实验教学仪器可以应用于移动机器人的SLAM任务。实验仪器经大量测试,能够为学生提供算法开源的视觉SLAM实验平台,有效提高人工智能、机器人工程的本科人才培养水平,增强学生知识综合运用能力和实践动手能力,获得了良好的实践教学效果。

摘要：随着海洋工程领域的不断发展,如何高精度地获取水下物体的三维点云具有重要学术和应用价值。由于光在不同介质中传播会引起光路的变化,导致水下线结构光视觉测量获得的点云受折射畸变影响,精度降低。针对上述问题,设计了一种基于线结构光的水下旋转扫描测量系统。提出了一种轴眼标定算法,能够将多视角水下点云配准到统一坐标系中。提出了一种引入折射补偿的水下相机成像模型,该模型可准确的描述激光在不同介质间传播过程中的光路,基于水下激光平面方程的约束,对水下点云进行折射校正,提高了水下点云的重建精度。水下测量实验结果表明,提出的高精度测量方法能够获得水下物体的三维点云信息,可测量水下目标的尺寸信息,距离目标30~80 cm时测量精度达到0.2 mm,满足了水下目标三维高精度测量要求。

摘要：设计开发了直控式电动舵机教学实验系统。采用STM32Cortex-M4单片机作为控制核心,设计实现了直接控制式电动舵机的位置闭环控制系统。详细介绍了实验系统的设计方案、设计任务、硬件组成、数学建模和仿真设计,开发了基于LabWindows的上位机软件界面,实现控制指令输入和动态测试。该系统采用模块化的软硬件方案,有助于深入学习电动舵机闭环控制、STM32单片机、上位机设计等知识,提高了学生知识综合运用能力和实践动手能力,获得了良好的实践教学效果。

摘要：通过对马鞍形空间曲线的研究,设计了一种适用于主、支管管道插接的卡管式焊接机器人。由马鞍形焊缝的数学模型入手,描述了焊接机器人的组成及运动关系,对焊接机器人的主体机械结构进行了设计,并用运当今主流的CAD、CAE软件技术对机器人的关键机构进行了分析,保证了结构合理性,从而为机器人运动学仿真奠定了基础。然后对所设计的机器人进行运动学仿真,从而得出具有指导实际生产的曲线数据。进一步验证了卡管式插接管焊接机器人结构设计的合理性、实用性。

摘要：设计与研究了一种适用于大直径管道对接焊接的机器人。介绍了焊接机器人的组成及之间的运动关系,对焊接机器人的本体结构进行了设计。应用几何方法对车体与链条干涉问题进行分析,并得出两者之间的最近距离关系,进而为焊接机器人运动学仿真提供了理论依据。用Pro/E软件的机构模块对焊接机器人进行运动学和位置仿真,得到焊接机器人执行机构的周向速度曲线和位置轨迹。