【摘 要】
:
在建筑、石化、船舶等大型建造施工现场,机器人通常采用“车载机械臂”结构以适应不同区域的作业需求。由于机器人与作业对象相对位置关系不确定,作业环境是典型的非结构化场景,因此传统示教方法并不适用。本文针对机器人在非结构化场景的作业需求,研究了一种新型的智能示教方法,该方法通过操作人员手持标志物指示作业路径,机器人可据此自动识别目标路径并完成作业任务。首先通过RGB-D相机实时检测目标物位置得到粗略的作
【基金项目】
:
国家重点研发计划(2019YFB1312103); 国家自然科学基金(U1813222);
论文部分内容阅读
在建筑、石化、船舶等大型建造施工现场,机器人通常采用“车载机械臂”结构以适应不同区域的作业需求。由于机器人与作业对象相对位置关系不确定,作业环境是典型的非结构化场景,因此传统示教方法并不适用。本文针对机器人在非结构化场景的作业需求,研究了一种新型的智能示教方法,该方法通过操作人员手持标志物指示作业路径,机器人可据此自动识别目标路径并完成作业任务。首先通过RGB-D相机实时检测目标物位置得到粗略的作业路径,称为“示教路径”;其次利用RGB-D相机获取的点云信息对示教路径周边环境进行重建,通过特征提取得到包含期望作业路径的“点云特征集”;对“点云特征集”中与“示教路径”相匹配的点云特征进行坐标变换即可得到精确的“作业路径”,机械臂便可按照“作业路径”完成指定任务。论文主要工作内容如下:(1)针对非结构化场景下的智能示教作业需求,以复杂环境下实时准确获取操作人员示教路径为目的,提出一种基于Yolov5的目标检测改进算法。该算法目标检测帧率为50 FPS,检测精度为0.996,满足操作人员指示“示教路径”的实时检测要求。(2)基于智能示教实验,依次从点云的获取、去噪、精简、边界提取等方面开展研究,采用Alpha shapes方法得到点云的边界特征,进而准确高效的获取作业对象的“点云特征集”。(3)设计了一种跨维度路径匹配方法,在“点云特征集”中识别与“示教路径”相匹配的期望路径,进一步通过坐标变换得到精确的“作业路径”。并结合手眼标定完成了“作业路径”由相机坐标系到机器人坐标系的转换,为机器人精准高效的执行作业任务提供数据支撑。(4)设计开发了一套完整的智能示教系统,并以集装箱修补焊接为场景开展智能示教实验。结果表明,本文方法示教标志物的检测准确率为99.96%,实时检测帧率为50 FPS,真实作业路径的平均误差为2.07 mm。误差分析可知,该误差主要源于传感器本身的精度误差,相比传统示教方法,避免了工程师操作导致的人为示教误差,通过提升硬件精度可进一步提高作业轨迹识别精度。
其他文献
辽宁省大连市金普新区经济发展转型升级加快,引领示范作用持续强化,对综合交通运输发展提出了新要求。在分析大连金普新区公路网现状特征的基础上,分析金普新区公路网存在的问题。采用连通度法和弹性系数法,预测金普新区公路网规模,避免了单一预测方法在数据应用中出现的偏差;采用分层布局法对金普新区公路网布局结构进行分析研究,确定了金普新区公路网布局结构,该布局的总里程符合预测模型的计算结果。研究可为类似项目提供
纵观第一次工业革命到今天,人类在各个领域不断进步,但建筑业的施工方式在近一百年时间里却没有显著改进,建筑业仍然存在着智能化程度较低,依靠劳动力较多等问题。因此,发展以建筑机器人为代表的智能建造技术研究已经成为未来建筑业发展的大势所趋。安全、高效的自主路径规划与避障是建筑机器人实现智能化作业的关键步骤。通过对建筑机器人的本体特征进行分析,结合建筑施工场景的半结构化特征,构建机器人作业的虚实耦合约束,
电路仿真已经成为电力电子系统分析设计的基础性和支撑性技术之一,基于此形成的电力电子仿真软件是相关科学研究、产品开发和工程应用不可或缺的数值实验平台。然而,由于电力电子系统具有连续与离散过程相互混杂的特点,系统动力学行为跨越s到ns等多个时间尺度,其仿真技术和仿真软件发展仍面临诸多挑战和瓶颈问题。近期,相关系列研究提出了离散状态事件驱动(discretestate event-driven,DSED
<正>近年来,大连市金普新区大力支持农产品加工业发展,产业规模不断壮大、产业主体数量提升、产业层次不断加深,形成了涵盖粮食、豆类、水果、蔬菜、肉类、水产等多元化产业布局。与此同时,金普新区农业农村局不断推进国家、省、市农产业化龙头企业发展壮大,以龙头企业发展为驱动,助力金普新区农产品加工业高速发展。
随着城镇化进程的加快,建筑行业的发展,施工升降机作为垂直运输中不可或缺的特种设备发挥着重要作用。但是由于升降机工作环境恶劣,设备拆卸频繁,缺少正常维护等原因,施工升降机安全事故频发。与此同时,市面上现存的监测系统因为安全监测不到位、监测数据不准确、数据传输延时长、缺少安全预警功能、通用性差等缺陷,导致无法切实解决施工升降机运行过程中的安全监督问题。因此,本文利用神经网络预警模型和安全评价体系等故障
随着现代科学技术发展迅速,机器人与人类的交互越来越密切,接近觉传感器是机器人与人交互的重要组成部分。目前,接近觉传感器在视觉原理和光学原理方面的技术已经较为成熟,但是视觉和光学的接近觉传感器难以对机器人全方位进行检测,所以这种情况对于家庭机器人、护理机器人等与人交互密切的机器人来说是十分不安全的。通过研究接近觉传感器的国内外现状发现,接近觉传感器的种类繁多,但是目前应用于人机交互的接近觉传感器都有
<正>2019年12月,大连市金普新区是由农业农村部确定为全国农民合作社质量提升整县推进试点单位。金普新区围绕农民专业合作社开展了相应工作,取得了初步成效。1金普新区合作社基本情况目前有农民专业合作社600余家,其中规模合作社60家。区级以上合作社示范社49家,其中区级11家、市级28家、
随着社会的进步和科技的发展,机器人技术逐渐走向成熟,机器人已经可以独立完成一些简单的工作。但是在面对一些复杂的工作时,需要由人类和机器人协同完成。在人和机器人的相互作用中,机器人能够跟随人体运动,并确保运动过程中交互力控制和位置跟随控制的准确性十分重要。针对以上问题,提出了基于柔性人机接口的人机协调运动控制方法,完成了如下主要研究内容:首先,对现有的人机交互方式、接口结构和协调运动控制方法进行了分
大单元教学以培养学生学科核心素养为目的,通过整合单元文本,在真实情境中开展具体任务,能够帮助学生更好地构建知识体系,发展多种能力。大单元教学成为了学科核心素养落地的关键路径,许多学者和老师都在理论和实践方面进行不断地探索。而议论文一直是初中教学的难点,统编本初中语文教材设置了单独的议论文单元,这也有利于大单元教学的开展。但在当前的议论文实际教学过程中,教师们仍普遍采用单篇教学的教学方法,常将单元内