摘要：知识蒸馏在图像分类等任务中是最有效的模型压缩方法之一,然而它在复杂任务如目标检测上的应用较少。现有的知识蒸馏方法主要专注于构建信息图,以过滤教师和学生在特征提取过程中来自前景或背景区域的噪声,最小化特征之间的均方差损失;然而,这些方法的目标函数难以进一步优化,且只利用教师的监督信号,导致学生缺乏对非正确知识的针对性信息。基于此,提出一种面向目标检测的对比知识蒸馏(CKD)方法。该方法重新设计蒸馏框架和损失函数,不仅使用教师的监督信号,而且利用构造的负样本提供指导信息进行知识蒸馏,让学生在获得教师的知识的同时通过自我学习获取更多知识。在Pascal VOC和COCO2014数据集上,使用GFocal(Generalized Focal loss)和YOLOv5模型将所提方法与基线方法对比的实验结果表明:CKD方法在Pascal VOC数据集上使用GFocal模型的平均精度均值(mAP)提升5.6个百分点,平均精度(阈值为0.5)AP50提升5.6个百分点;在COCO2014数据集上使用YOLOv5模型的mAP提升1.1个百分点,AP50提升1.7个百分点。

摘要：硅片搬运机器人被广泛应用于集成电路装备制造业,具有高洁净度、高稳定性、高精度的特点。为进一步提高控制硅片搬运机器人运行不同轨迹时的准确度与稳定性,针对已设计的R-θ型硅片搬运机器人,分析了其基本的传动结构,建立了基于CoppeliaSim与Matlab的实验仿真平台,同时采用传统D-H参数法建立了硅片搬运机器人的正、逆运动学模型,提出了基于逆向运动学的位置控制算法,成功实现机器人的运动控制,验证了求解模型的准确度。仿真实验的结果证明,该算法能够有效控制机器人的运动,具有实用性。

摘要：静力学和模态测试是空间桁架结构设计中的一个重要环节。由于空间桁架结构尺寸较大,进行全尺寸原型试验受到试验场地和设备等因素的限制。因此,空间大型桁架结构缩比模型试验不仅可以降低试验成本和风险,而且可以对空间桁架结构的静力学和振动特性分析提供新的手段。以空间大型桁架结构为研究对象,基于相似理论,运用方程分析法和量纲分析法推导了空间桁架原型和1/3缩比模型之间的静力学相似关系和模态响应的相似关系。最后,对原型桁架和1/3缩比模型桁架进行静力学和模态仿真分析,并进行了模态试验,验证模态相似关系的正确性。结果表明,通过相似理论与模型试验预测大型结构体原型的静力学和振动特性的可行性。

摘要：以最新研制的搅拌摩擦焊机器人为例,建立了一套针对于大型重载高精度设备的结构设计分析流程。为了提高机器人的焊接精度和评估重要零部件的力学性能,建立了搅拌头的力学模型,并进行了焊接过程的数值仿真,精确地模拟了机器人在5种典型工况下的受载状态,获得了整机刚度和强度的结果数据,最终有效地指导了整个机器人的结构设计。结论表明:搅拌摩擦焊机器人在最恶劣构型瓜瓣焊工况下刚度性能良好,各主要功能元器件安全可靠,整机的刚度性能能够满足给定的焊接指标,为整机的轻量化设计和力学性能优化创造了条件。

摘要：针对模块化可重构机器人对关节扭矩测量的需求,研制了一种内嵌于谐波减速器的扭矩传感器。基于二阶纹波模型,对谐波减速器的柔轮进行了应力应变分析。提出了一种基于矢量抵消原理的扭矩传感器设计方法,设计了一种基于三矢量抵消的扭矩传感器,使一、二阶纹波及更多阶纹波甚至所有其他高阶纹波都通过矢量叠加而抵消,且通过使用冗余应变片提高测量精度。分析了系统的输出与扭矩的关系,并进行了传感器误差分析。研制了扭矩传感器物理样机和测试平台,并进行了加载测试,结果表明,研制的扭矩传感器具有较高的灵敏度和精度,精度与波发生器的转动有相关性。

摘要：为实现空间环境下机器人关节的谐波传动输出力矩测量,研究测量柔轮形变获取力矩的谐波测力技术。使用LS-DYNA有限元分析软件对谐波传动进行瞬态动力学分析,得到谐波柔轮的动应变特性,以此为依据对谐波测力技术的应变片设计方案进行分析和优化设计。经优化设计的谐波力矩传感器在未滤波的情况下均方根误差为1.6%,稳态测量误差为2%,采用低通滤波后稳态测量误差降至0.5%,满足空间机器人关节力矩测量的需求。

摘要：机器人结构参数直接影响其对环境的适应能力,因此合理的结构参数设计至关重要。为更高效设计能适应障碍已知环境的机器人,该研究提出一种基于目标规划的机器人结构参数设计方法,以得到能适应该环境的结构参数最优的机器人,并开发样机进行试验验证。首先提出并设计履带可变形机器人模型,在分析机器人越障机理基础上,建立机器人能够跨越的台阶和沟壑障碍与其结构参数间的关系,并在此基础上建立履带可变形机器人的结构参数目标规划模型。利用遗传算法得到该目标规划问题的最优结构参数:履带轮半径60 mm,摆臂最大长度326 mm,机体长度290 mm,并利用Adams建立仿真模型验证了机器人对目标环境的适应性。样机试验表明机器人能够跨越160 mm高台阶和300 mm宽沟壑,证明了计算得到的结构参数的合理性,及基于目标规划的机器人结构参数设计方法的可行性。该研究可为机器人的结构参数设计提供参考。

摘要：针对仿人机器人视觉目标跟踪任务需求,设计了一种高精度、灵巧型仿人机器人头部系统,构建了视觉感知模块与3自由度机械臂运动机构。利用虚拟连杆方法对仿人机器人头部进行运动学建模,将目标跟踪问题转换为机械臂的运动学逆解问题,通过计算机构可操作度与条件数,显示机器人头部对目标跟踪任务具有良好的运动学灵活性。在此基础上,基于梯度投影法建立了目标跟踪运动学逆解与规避关节极限位置的同步优化算式,并针对视觉测量系统带宽较窄、容易造成较大跟踪误差的问题,提出了在两次视觉测量间隔内用轨迹预测的方法获得目标位置的估计值,以提高跟踪精度。仿真与实验结果表明,在测量盲区内采用轨迹预测方法,可将跟踪精度提高约80%,实现高精度目标跟踪。所提出的仿人机器人头部及控制方法,对动态目标具有良好的跟踪性能。

摘要：针对一种双臂巡检机器人越障过程中脱线手臂的自主抓线问题,提出了一种自主抓线控制方法。首先,基于输电导线纹理特征和积分投影方法估计导线的位姿(偏距、偏角)。然后,基于输电导线的位姿偏差设计自主抓线的仿人智能控制器,利用偏角、偏距和线宽的估计值并结合机器人的倾角信息对机器人进行自主抓线控制。实验表明,该方法能在不同光照和背景下有效估计输电导线的位姿,可靠控制脱线手臂自动落线。

摘要：合成射流激励器具有体积小、质量轻、结构简单、对流体外形影响小等优点,非常适合用于水下机器人的驱动及姿态调节。文章设计了一种矢量合成射流激励器,该激励器的出口是柔性的,采用线驱动方式实现出口偏转角度的连续调节,进而实现推力的矢量控制。建立了用于控制激励器出口偏转角度的数学模型,以及激励器作用力的数学模型。采用有限体积法对该矢量合成射流激励器在不同偏转角度下的流场进行了数值计算,流场设定为三维、粘性、非定常和不可压流场,给出了不同偏转角度下激励器在各个方向上的作用力变化曲线。通过对作用力的计算结果进行分析发现,合成射流的推力比相同质量流量下稳态射流的推力提高50%。另外,还发现激励器各方向作用力的合力基本不随偏角发生改变。结合文中建立的激励器作用力数学模型进行分析,可知合成射流的推力增强效应主要是由激励器外部流体的阻滞作用引起的。