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文献检索:
  • 多种相似性测度结合的局部立体匹配算法
  • 针对立体匹配中匹配代价和支持窗口难以选择的问题,提出一种将多种相似性测度相结合的局部立体匹配算法.首先,构造匹配代价,结合图像的Census变换、WLD(Weber局部描述符)特征、图像色彩信息以及图像梯度信息作为匹配代价;然后,使用引导滤波器对匹配代价进行聚合;最后,针对WTA(赢者全取)策略引入的视差选择歧义问题和左右一致性检测(LRC)引入的水平条纹问题,提出了一种基于可信度和加权滤波的视差修正算法.利用Middlebury测试平台提供的标准测试图像对本文算法进行测试,其平均错误匹配率为5.30%,与Fast Bilateral算法等一些公认的性能优异算法相比,本文算法提高了匹配准确率.
  • 旋翼飞行机器人视觉定位方法及系统
  • 为实现旋翼飞行机器人在室内环境中的精确定位及控制,设计了基于单目视觉的机载视觉定位方法.该方法通过矩特征提取、图形分类来识别地面标记图形,进而利用EPn P方法解算摄像机坐标.为验证机载视觉定位方法的有效性,利用Kinect传感器搭建了旋翼飞行器外部定位系统,设计了针对旋翼飞行器目标的视觉跟踪算法,定位精度达2 mm.实验结果表明,机载视觉定位方法能够很好地进行飞行器定位.
  • 一种基于筛选机制的快速概率占据图目标定位算法
  • 提出一种基于筛选机制的快速概率占据图目标定位算法(SPOM),在多视角监控环境下,该方法能够快速准确地计算出进入场景中运动物体的位置.具体而言,首先设计了一种高效的筛选机制,可以根据运动检测的结果,粗略估计出运动目标在3维空间中的位置;然后建立合适的似然模型,利用贝叶斯方法计算出目标出现在备选区域内各个位置上的概率,从而找到目标物体;最后,通过阈值化概率图的方法得到目标的位置信息,并采用粒子滤波器对定位结果进行校正,以进一步提高定位的准确度.相较于通常的概率占据图算法,该算法通过引入筛选机制来筛除目标不可能出现的位置,可大幅减小概率占据图的计算量,提高了运行速度,并且能够更准确地计算出目标物体的位置.基于自行搭建的实验平台,对这种基于筛选机制的定位算法和通常的概率占据图算法进行了对比实验,实验结果验证了本文算法能够更加快速准确地估计出动态目标的位置.
  • 线驱无关节手指外骨骼的运动耦合方法
  • 传统的无关节手指外骨骼线缆驱动方法在实施过程中会产生远端关节先于近端关节运动的错误动作顺序.为弥补该缺点,本文利用一对耦合的线缆,提出了一种面向无关节手指外骨骼的线缆驱动运动耦合方案——通过刚柔线缆的交叉使用避免了弯曲方向和伸展方向之间的运动干涉,并在保持传统无关节手指外骨骼驱动方案的简洁紧凑特点的同时使其能够输出正确的运动顺序.阐述了所提方案的工作原理,并对其进行了仿真分析;开发了实验假手并依照假手数据设计外骨骼零件,构建了实验平台,完成了运动耦合的运动学实验,验证了本文方法的正确性和可行性.
  • 一种上肢外骨骼运动学分析与奇异性消除方法
  • 为合理确定上肢外骨骼机械臂的物理参数,评估其运动性能,提出一种人体上肢运动空间的准确建模方法,并针对人体上肢自身的生理特点,给出自运动流形的优化求解以及外骨骼上肢机构奇异性消除方法.首先,通过分析人体上肢解剖结构,建立胸锁骨关节、盂肱关节以及肘关节等角度与末端位置的等效运动学模型,进而准确模拟上肢运动范围内的可达空间.其次,依据上肢冗余自由度导致的自运动特点,以上肢负载能力最大为约束条件,求解运动流形中的最佳姿态.最后,根据所建模型分析上肢的奇异姿态,给出可避免奇异性的外骨骼系统结构配置,从机构设计上避免上肢外骨骼系统运动控制过程奇异性的发生.
  • 一类含有虚拟转轴的新型摇摆台构型综合与分析
  • 为满足大型重载运动模拟对承载能力和载物空间等方面的要求,基于运动链等效替换法和并联机构转轴存在条件,综合出一类具有虚拟转轴的新型摇摆台机构.运用螺旋系约束判别方法分析了摇摆台机构的结构特征和自由度性质,在输入选取的基础上,运用螺旋理论建立了此类机构具有代表性的2-RPR-〉RRRAU-III-E+2-SPU的运动学和动力学模型,并通过数值算例对一种具有工程应用前景的构型进行了分析.该机构不仅具有大载物空间,而且可实现静载平衡,可用于大型重载运动模拟台.
  • 基于机器视觉的Delta机器人分拣系统算法
  • 针对分拣过程中视觉系统对工件的重复拍摄问题,提出一种基于时间与工件位置的图像去重复算法,以实时分拣系统的系统运行时刻作为各单元的时间基准,将预测的工件到达某一固定参考位置的时刻与工件当前位置组合成一组能唯一识别工件的坐标,经周期性比较,判断并去掉重复图像信息.同时为提高分拣效率,提出一种基于牛顿-拉夫森迭代的动态抓取算法,建立了机器人跟踪工件的数学模型,并通过牛顿-拉夫森方法求解该非线性数学模型.最后用MATLAB对动态抓取算法进行了验证.样机实验中最快分拣速度达110次/min,误抓率小于2‰,漏抓率为0,证明了算法能够满足实时性要求,同时具有较高的准确性和稳定性.
  • 仿人机器人全方位步行参数的代理模型优化
  • 仿人机器人的全方位步行参数对其行走稳定性、灵活性、快速性具有较大影响,然而物理机器人与描述其前后步幅连接约束的简化动力学模型间的数学关系却难于建立,因而难于获得优化目标表达式和相应的优化方法.本文从步幅跟随规划算法中提取出7个关键影响参数,并将标准实验工况下的步幅跟随性能指定为优化目标,从而将问题转化为一个黑盒优化过程.基于动力学仿真建立Kriging代理模型,通过Latin超立方初始实验和EGO(effective global optimization)迭代建模优化求解该问题.动力学仿真结果表明,在较少的实验代价下,该方法实现了全方位步行参数的优化,该方法能够实现步行速度和步幅跟随能力的综合提升.
  • 基于虚拟模型的四足机器人对角小跑步态控制方法
  • 为提高四足机器人对角小跑运动的稳定性,实现机器人躯干6维运动方向控制的解耦,提出了一种基于虚拟模型的对角小跑步态控制方法.控制器主要包括支撑相虚拟模型控制和摆动相虚拟模型控制.在支撑相,建立了作用于躯干质心的虚拟力与对角支撑腿关节扭矩之间的数学关系,通过调整躯干虚拟力的大小控制躯干的高度与姿态,控制机器人前进速度和自转角速度.在摆动相,将机器人侧向速度控制引入到足端轨迹规划中,并通过虚拟的"弹簧-阻尼"元件驱动摆动足沿给定轨迹运动.此外,在控制器设计过程中,引入了状态机,用于监控机器人各腿的状态,并输出对角小跑步态相位切换指令.仿真实验结果表明,机器人能够以对角小跑步态在平地上进行全方位移动,跨越不平坦地形,并能够抵抗外部冲击,证明了文中控制方法的有效性和鲁棒性.
  • 具有3维力感知能力的多足仿生机器人足端机构设计
  • 为提高多足仿生机器人在崎岖地形中的适应能力,设计了一种具有3维力感知能力的足端机构,该机构主要包含足端球、盖板、4个1维力传感器、基座和预紧螺栓.4个力传感器以45?倾角对称安装在基座卡槽内,根据传感器受力在水平和垂直方向的分力可实现足端球与环境间接触力的测量.首先,对足端机构的3维力测量原理进行分析,基于ADAMS仿真验证了该测量原理的正确性.在传感器标定实验中发现,预紧螺栓施加的预紧力以及足端球的材料对足端机构的3维力测量性能具有较大的影响.最后,在确定预紧力和足端球材料后,对选定参数的足端机构进行标定实验,标定结果表明,足端机构在X和Y方向的力测量精度可以达到±11.3%,Z方向的力测量精度可以达到±9.4%.
  • 一种2自由度胸鳍推进机构设计与动力学分析
  • 以箱鲀为仿生对象,设计了一种两侧胸鳍对称布置,单侧2自由度胸鳍能够实现摇翼运动、前后拍翼运动以及两者复合运动的仿生机器鱼,建立了其利用"划水模式"推进的水动力学模型,通过数值方法给出了胸鳍摆动周期、幅值以及初始角的变化与直线游动速度之间的关系,实验结果验证了其有效性.在此基础上,确定了所设计仿生机器鱼采用"划水模式"推进时的直线游动模态.研究结果表明,胸鳍"划水模式"推进的仿生机器鱼具有较高的效率和运动速度.
  • 便携式自主水下机器人控制系统研究与应用
  • 针对50公斤级便携式自主水下机器人(AUV)的开发和研究,介绍了一种采用多种通信方式的分布式便携式AUV控制系统.着重推导和阐述了控制系统中X形舵与十字形舵之间的等效关系,并对水平面与垂直面的运动控制方法进行了说明.通过大量湖上和海上试验验证了所述方案和方法的合理性,并得到了满意的实际航行结果.
  • 基于自适应反作用零空间控制的大型非合作目标动力学参数实时辨识仿真
  • 针对小型空间机器人抓捕大型空间非合作目标时被抓捕目标初始动量未知且不为0、实时辨识过程中基座姿态受扰动较大的问题,采用自适应反作用零空间控制方法保证在轨实时参数辨识阶段基座姿态受到的扰动最小,建立含有目标动力学参数的动量增量方程,根据在轨实时测量的基座线速度、角速度和机械臂关节角度、角速度求解目标的未知动力学参数.数值仿真结果表明,该方法在辨识过程中可实现空间机器人基座姿态较小的扰动,而且在初始动量未知且不为0的情况下能够实时高精度辨识出大型非合作目标的动力学参数.
  • 主从式胃镜介入机器人系统
  • 针对胃镜操作难度高、医生工作强度大、消化液污染以及X射线辐射等问题,提出了主从式胃镜辅助介入机器人系统.在充分分析医生手动操作胃镜特点的基础上,将机器人分为镜体输送机械臂与镜体操作机械臂两部分.镜体输送机械臂调整镜体相对于病人口部的位姿,并完成插镜动作;对镜体输送被动臂进行逆运动学分析,确定各关节参数与基座位置;对输送器与镜体间作用力进行分析以确定输送电动机输出力矩.镜体操作机械臂控制操作部完成镜体旋转、操作部跟随、末端弯曲以及送气送水和抽吸功能.采用手柄实现对胃镜介入操作的主从控制,完成手柄与镜体在动作上的直观映射.在体外测试实验之后,进行活体动物实验发现机器人系统可完成对镜体的各项操作且未发现对组织造成损伤.实验结果表明,本文提出的胃镜辅助介入机器人系统可直观有效地完成胃镜介入,降低了操作难度,符合人类工程学设计.
  • 一种套件精密对接自动装配实验系统
  • 针对点火靶装配中的套件对接装配,搭建了一套可实现微米级定位、视觉和力觉检测的装配实验平台.通过对装配零件的分类判别以及对应图像的识别检测,实现了位置闭环控制.对套件对接圆环的装配过程进行了分析并建立了装配力模型,在该模型的基础上提出了装配力控制方法.最后,对所研制的自动装配实验系统进行了定位和对接实验,验证了系统的装配力控制、装配精度和效率.
  • 两端吸附式焊缝修形爬壁机器人研制
  • 针对大型钢结构件曲面补焊焊缝自动化修形需求,研制了一种特殊结构的爬壁机器人.该机器人的末端修形单元和移动平台均以永磁间隙吸附方式吸附于工件表面,通过含主被动关节的多自由度机械臂相连接.采用数学模型分析了新机构相对于传统单端吸附、串联悬臂式爬壁机器人的优点,计算了末端修形单元的吸附力条件.对试制的机器人样机进行的性能参数测试证明:两端吸附方式不仅大幅度降低对机械臂的刚度要求,同时,机械臂的被动关节使得爬壁机器人具有曲面自适应能力.
  • [论文与报告]
    多种相似性测度结合的局部立体匹配算法(卢迪;林雪)
    旋翼飞行机器人视觉定位方法及系统(李力;王耀南;刘洪剑;谭建豪;钟杭)
    一种基于筛选机制的快速概率占据图目标定位算法(赵振杰[1,2];方勇纯[1,2];张雪波[1,2])
    线驱无关节手指外骨骼的运动耦合方法(杨建宇;谢华龙;史家顺)
    一种上肢外骨骼运动学分析与奇异性消除方法(肖永飞;王学林;李志海;赵永国)
    一类含有虚拟转轴的新型摇摆台构型综合与分析(李二伟[1,2];赵铁石[1,2];陈宇航[1,2];王唱;赵延治[1,2];边辉[1,2])
    基于机器视觉的Delta机器人分拣系统算法(倪鹤鹏[1,2];刘亚男[1,2];张承瑞[1,2];王云飞[1,2];夏飞虎[1,2];邱正师[1,2])
    仿人机器人全方位步行参数的代理模型优化(张继文[1,2,3];刘莉[1,2,3];李昌硕;陈恳[1,2,3])
    基于虚拟模型的四足机器人对角小跑步态控制方法(张国腾;荣学文;李贻斌;柴汇;李彬)
    具有3维力感知能力的多足仿生机器人足端机构设计(丁凯;宋光明;乔贵方;张颖;刘杰;宋爱国)
    一种2自由度胸鳍推进机构设计与动力学分析(李宗刚[1,2];毛著元;高溥;谢广明)
    便携式自主水下机器人控制系统研究与应用(曾俊宝[1,2];李硕;李一平;王晓辉;阎述学[1,2])
    基于自适应反作用零空间控制的大型非合作目标动力学参数实时辨识仿真(张博[1,2,3,4];梁斌[1,2,3,4];王学谦[3,4];孟得山[2,3,4])
    主从式胃镜介入机器人系统(李言民[1,2];郝思文;杨臻达;李洪谊;杨云生;刘浩)
    一种套件精密对接自动装配实验系统(邹宇;荣伟彬;邢济尧;孙立宁)
    两端吸附式焊缝修形爬壁机器人研制(崔宗伟;孙振国;陈强[1,2];张文增)
    《机器人》封面

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