摘要：人工智能与机器人技术的蓬勃发展为机器视觉教学带来了新的挑战。现行教学方案存在四方面问题:设计失衡、内容失焦、手段失效、实验失能。为了解决这些问题,本文以智能机器人为抓手,围绕“弹性”这一关键特征,提出机器视觉弹性课程教学改进方案。首先,凝练工业实践与学术研究中的实际需求;其次,通过建立需求与知识点间的映射关系,实现课程内容加权更新;最后以此为基础,实施项目引领的模块化教学。在此过程中,通过构建的虚拟化实验课堂与大数据反馈机制,实现动态教学监督与改进。该方案不仅适用于机器视觉教学,还对其他人工智能相关课程有借鉴意义。

摘要：目前对于AGV的路径跟踪多采用的是纯跟踪控制模型,对于纯跟踪模型的预瞄距离没有较好的确定办法。为了提高AGV自主导航系统的精度,提出了一种基于纯跟踪模型的AGV路径跟踪模糊控制方法。该方法使用纯跟踪模型进行AGV路径跟踪的控制,同时使用模糊控制器自适应地确定纯跟踪模型中的预瞄距离,提高了纯跟踪控制对路径的适应能力,提高了路径跟踪的精度。

摘要：现有的二维工程图纸研究多集中于图纸分类与检索、三维模型重建、图纸符号定位与识别等,图纸中具体的语义特征具有复杂多变的特性,致使难以建立一套规则对尺寸标注信息与特征轮廓进行匹配。为实现光栅格式轴类图纸语义特征的自动读取,提出了一种基于轮廊检测的轴类零件图特征识别与匹配方法。通过对图纸进行二值化、开闭运算、Canny轮廊检测、霍夫圆检测等操作,提取并识别图纸中的矩形轮廊和圆弧轮廓;通过分析各个轮廊与周围尺寸标注间的大小与相对位置关系完成匹配。实验结果表明,该方法对符合制图规范的阶梯实心轴图纸的轮廊平均匹配准确率达到89.8%左右。

摘要：针对机械臂末端力估计存在模型误差及系统扰动等问题,提出了一种基于时延估计的扰动卡尔曼滤波器外力估计法。在不使用额外力传感器的情况下,通过电机驱动电流的测量,采用时间延时估计法设计出不需要精确动力学模型的估计器。将外力作为状态变量,对系统的不确定性和扰动进行观测,考虑机械臂动力学和扰动动力学,设计出扰动卡尔曼滤波器来估计末端所受外力。使用Matlab仿真软件验证了该方法的有效性,结果表明所提估计方法对具有测量噪声、模型误差及不确定性扰动的系统具有很好的鲁棒性。

摘要：点云分割是机器人无序分拣的关键技术,主要难点是如何从工况中分割出完整的目标工件点云。常用方法中,RANSAC分割算法不能提取完整的螺栓点云,而传统的欧式聚类分割算法易受聚集噪点和点云缺失影响且耗时较长。为了解决以上问题,针对六角螺栓,提出一种基于欧式聚类和点法向量特征优化的点云分割算法。首先对三维点云数据进行体素化处理得到体素云,然后在体素空间内用RANSAC算法去除地面,利用八叉树(Octree)建立点云间拓补关系,然后根据K邻域搜索的欧式距离判别对点云进行快速的聚类分割,最后根据点法向量优化分割结果。实验结果表明本文的分割算法可以提高处理效率,使计算量大大减少,并且使最后的分割结果更加精确。

摘要：卫星面板体积与质量大,装配精度要求高,现有通过吊装-人工协调装配,调姿效率低,精度差,易发生碰撞,难以保证装配效率与精度。通过在机器人末端安装六维力传感器,实时检测末段工具重力和外部引导力、力矩,基于逆运动学求解,提出外部随机牵引力作用下重载机器人的重力随动补偿策略。采集机器人多个姿态下的数据,设计400组设计重力补偿实验,结果表明空载状况下重力补偿整体误差波动均值不超过±0.2,方差波动不明显;设计可阶段变化的力控参数,通过对比实验优化,能够让力和位移产生阶段变化,力的阈值控制在50N附近。实验结果表明,重载机器人力控策略可以实现人工引导装配下的重型卫星面板装配位姿快速响应与对接精度保证。

摘要：为提高人机交互过程中动作识别的识别率,提出了一种基于骨架的图卷积神经网络动作识别方法。首先,针对人机交互任务设计了一套动作命令集并进行数据采集,通过坐标系变换进行了视点无关处理,减少动作对位置的敏感性。然后,为了保证对整个动作过程中局部时间与全局时间的特征提取,通过对不同膨胀因子的卷积进行结合,设计了双扩展时域卷积层。最后,通过与自适应空间图卷积层结合建立双扩展时域自适应图卷积神经网络模型。对所建立的模型用数据集进行实验验证,结果表明:动作的总体识别率为98.5%,每一类动作的识别率达97.5%以上,识别效果优异,能够完成人机交互任务的需求。

摘要：由于航天仪器外型结构不规则、难以准确定位,其装配过程主要依赖人工进行定位引导,自动化程度低。因此,提出一种基于机器视觉辅助定位的自动装配引导系统,解决非规则表面装配定位难题。首先,针对不规则装配表面特征,提出基于视觉在线扫描的孔特征提取以及中心点位识别方法,实现非确定性定位下的装配孔位识别以及圆心辨识;然后,搭建了原型样机并开展了模拟卫星舱板零件安装的验证实验。实验结果表明:本文提出的基于机器视觉辅助定位的自动装配引导系统在非确定环境下能保持高精度的定位检测效果,定位精度在X方向最大定位误差为0.242 mm,在Y方向的最大定位误差为0.232 mm,满足航天仪器的自动化装配精度需求。

摘要：为了提高螺杆主机开发效率,保证设计一致性和方便数据管理,作者开发了螺杆转子设计与加工软件ScrewWorks。软件涵盖了转子端面型线设计、转子高温变形分析、转子冷热态间隙计算、转子刀具设计及模拟切削、几何特性的计算、主机工作过程模拟、转子受力计算等主要设计模块,并为各个模块开发有向量化赋值、交互式参数调整、可视化显示、数据读取和保存、开放式文件流、自动出图纸等附属功能。型线类型包含螺杆压缩机/膨胀机、螺杆真空泵、罗茨机等含有螺旋齿面的机械。利用矩阵化算法能够快速计算“万点”型线,误差已降至0.1%以下,保证了计算精度。

摘要：针对履带式机器人存在身体重、能效低、磨损大等问题,提出一种模式可切换的轮履复合式移动机器人,用动态平衡的双轮运动来克服传统履带式移动的弊端,从而兼顾轮式和履带的优点。将机器人等效为倒立摆系统,运用拉格朗日方法建立了非线性动力学模型;针对机器人不同摆臂姿态下的动态平衡和轮履2种模式的平稳切换,基于线性化模型设计了线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR),并在状态反馈处加入平衡点姿态补偿。仿真结果表明,姿态补偿后的LQR控制器不仅能实现在不同摆臂姿态下对参考输入的快速无超调响应,而且能有效抑制摆臂运动带来的干扰,使得机器人的位置偏差小于0.02 m,俯仰角偏差小于0.0074 rad,保证了轮履模式切换过程的快速与稳定。