一种异构多机器人系统交互协议

随着机器人在各领域的广泛应用和任务种类多样化,单机器人执行任务受到任务规模和复杂程度的限制,使用多个机器人协作完成任务是解决复杂问题的有效方法之一。在复杂机器人控制系统中,不同的任务往往需要不同的机器人去执行,这些机器人一般具有不同的结构和功能,而且工业化的机器人各自遵循私有协议。在操作一个复杂多机器人系统中,控制系统中的通信协议因不同的机器人而异,从而增加了控制过程中的协作难度。设计和制定一个方便的交互协议,便于协作信息在系统中通信,共同完成给定的任务。本文针对不同的机器人私有控制协议,在一致化交互接口的基础上,设计并实现了不同工业机器人之间的交互。通过工程实践,验证了这种一致性交互协议对于异构机器人系统的有效交互,对完成复杂问题作业具有借鉴作用。     

封底照片说明

德国航空中心最新研制了一款具有轻重量手臂和四指手,配备先进导航、相机和传感器的移动机器人系统。这款被称为"贾斯汀"的机器人是理想的太空实验平台,可实现远程自治控制,独立的车轮可满足机器人处理任务时上半身的操作。在机器人身体上装配有传感器和相机,使它能够创建一个3D环境结构,确保机器人能够独立地工作。     

光学二极管

太空机器人系统是一种专为协助航天员完成太空行走设计的。据统计,目前航天员太空行走任务繁重,仅安装国际空间站就需要航天员进行太空行走160次,在舱外停留时间约1920小时。而在太空中工作使用机器人无疑是最安全、高效的。     

蒸汽发生器检测机器人运动分析与控制实现

在核电站蒸汽发生器复杂环境下,为准确控制机器人完成管板检测任务,提出了一种基于STM8处理器的爬壁机器人运动控制方法。针对机器人两个不同轴线驱动轮的结构特点,运用运动学理论建立了机器人运动方程,分析了机器人的运动特性。设计了爬壁机器人硬件控制电路,为提高机器人的控制精度,采用了位置环,速度环和电流环三环PID软件控制策略。最后,对此控制方法进行了相关实验验证。实验结果表明,爬壁机器人控制电路设计合理可靠,三环PID算法实现了较好的运动效果,满足设计要求。     

特殊步法让六脚机器人的爬行速度超过昆虫

<正>如果认为家里的虫子爬得太快,不容易碾死,你一定不想让它们知道下面这个六脚机器人是如何飞奔的。因为研究者最近发现一种改变昆虫爬行方式的简单方法,可以使其移动得更快。高速移动的昆虫通常会三条腿同时在地面上,即所谓的三点步法(tripod gait),而马和其他脊椎动物在奔跑速度最高时却只有两条腿在地面上。一位神经生物学家和一个机器人     

医疗机器人双目视觉硬件系统设计与实现

根据双目视觉定位原理,通过分析系统各部件的工作原理和医疗机器人手术导航的实际需求,结合市场供货情况,提出了一种适用于医疗机器人手术导航定位的双目视觉硬件系统设计方法。采用该方法设计的双目视觉定位系统进行了手术导航模拟实验,结果表明：该系统可以辅助医疗机器人完成手术规划,定位精度可以达到2 mm,能够满足临床应用要求。     

问题链教学模式

构建了以问题为主线,将课堂讲授的内容设计、组成若干个对学生来说是未知的教学问题,形成按顺序解决的以逻辑链条为特征的问题链教学模式.     

基于语义的软件服务故障自动诊断模型

模仿学习是机器人仿生机制研究的主要内容之一,即通过观察、理解、学习、模仿示教行为实现机器人的仿生特性。基于高斯过程分别表达采集离散示教信号所构成的示教轨迹和含有未知参数策略的模仿轨迹,构建模仿学习方法框架,将概率模型匹配引入到模仿学习中,以KL散度为代价函数比较两种轨迹的概率分布,运用梯度下降法寻求使KL散度最小的最优模仿控制策略,将策略应用于模仿机器人以完成与示教相同的模仿任务。以关节型机器人的机械臂摆动行为模仿为学习任务进行仿真,结果表明基于概率轨迹匹配的模仿学习方法能够实现机械臂摆动行为模仿,学习过程较传统方法简易且学习效果较好。     

基于PSO算法的RoboCup2D机器人研究

对机器人体系结构、动作学习及行为的组织方式进行了研究,以演化计算为基本方法,以RoboCup2D为平台,设计了基于PSO算法的足球机器人的体系结构,解决感知、动作、和规划问题;在训练环境下,形成感知规则,优化感知相关参数,得到对信息高效快速的感知方法,并根据指定的粒度、功能、参数,对RoboCup2D机器人的原子动作进行了组合优化,得到一组带参数和执行效果描述的粒子动作;最后在赛场环境和任务驱动下,搜索粒子动作并进行组织规划,得到完成特定任务的机器人行为;RoboCup2D仿真实验表明,演化计算方法不仅能利用原子动作进行组合优化,得到适应于不同条件的粒子动作,而且能通过其在线搜索粒子动作,动态组成机器人行为;基于演化计算的足球机器人能更好地完成跑位、截球、带球、传球等任务,具有更强的适应性。     

基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统的设计

为了使仿人机器人手臂抓取控制系统更加智能化,提高运行效率,设计并实现了一种基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制系统。系统采用PMAC运动控制器完成机器人运行数据的传递、处理以及对机器人手臂抓取工作台的控制,采用Accelus系列数字伺服驱动器,调控仿人机器人运动位置和速度,通过关节控制器对机器人抓取过程中手臂关节的位置、速度以及角度信息进行控制,通过以S3C2440为核心芯片的上位机,实现仿人机器人手臂控制的远程通信以及抓取任务的调度,完成仿人机器人手臂抓取的智能控制,软件设计过程中,对基于虚拟位姿迟钝搜索的仿人机器人手臂抓取控制算法进行了详细分析,并给出了机器人手臂抓取控制程序代码实例,通过仿真实例验证了本系统的可用性和实用性。     

基于遗传算法的变电站巡检机器人任务路径规划方法研究

近年来,随着变电站巡检机器人在变电站中的广泛使用,巡检机器人路径规划问题越来越成为亟待解决的问题。巡检机器人在已知的拓扑地图中标记了待执行巡检任务的停靠点,不同任务需要从初始点出发经过不同的一系列停靠点再返回初始点,如何规划路径是机器人面临的问题。首先分析了路径规划面临的问题,然后通过分析拓扑地图的特征,对地图进行等价简化,再对问题进行建模使用遗传算法求解巡检任务路径规划的近似最优解。通过仿真实验证明,提出的基于遗传算法的路径规划方法是可行有效的,为变电站巡检机器人任务路径规划提供了一种有效方法。     

全球首个软体机器人问世

正章鱼是广为人知的逃脱艺术家,能够挤压自己,进入和绕过它们遇到的任何障碍物。受到这些狡猾头足类动物的启发,研究者首次制造出一个通体柔滑的软体机器人,命名为"octobot"。这台手掌大小的机器由硅胶制成。与其他至少包含部分硬质器件(如电池或电线)的软质机器人不同,octobot以一个小型过氧化氢储液槽为燃料。当过氧化氢冲刷嵌入octobot     

以色列埃尔比特系统公司推出新型便携式侦察机器人

在最新举办的美国冬季研讨和展览会上，以色列埃尔比特系统公司展出了一种名为“毒蛇（VIPER）”的通用、智能化便携式机器人。该机器人是公司基于多项专业技术开发的最新型无人系统，具有体积小、重量轻且可由单人携带等特点，可以攀爬楼梯和翻越障碍物，能够执行多种任务，从而可以保护士兵的生命并提高作战效能。     

黑洞在星系碰撞中成长

<正>天文学家知道多数超大质量黑洞会随着时间的推移由小到大。不过这种成长是怎样发生的?研究者测量一个类星体(61亿光年远处一个星系的闪亮核心)中超大质量黑洞的旋转情况后,认为黑洞很可能是通过其所在星系与其他星系合并时成长的。研究者能够研究类星体的细节,要归功于引力透镜的放大效果,其前方的大质量星系团     

基于传感网络的水下机器人控制器设计

由于水下机器人在水下受到不定水流的干扰,机器人控制器缺陷较大。设备并实现了一种以传感网络配合模糊控制理论的水下机器人控制器。利用频率为20khz的超声波传感器网络组成控制器中的距离测量模块,对水下机器人测量方位和运动速度进行测量,给出了测距过程,主控模块以S3C2410嵌入式主控芯片为主,配合神经网络算法对障碍物进行判断,设计了详细的判断过程,提高机器人水下避障性能。以M3型水下机器人作为测试对象,测试结果说明控制器可以较高完成工作,达到应有水平。     

光谱图像技术结合SAM算法识别自然场景下的成熟柑橘

为了实现采摘机器人在复杂的自然场景下正确识别树上果实,来完成果实采摘,研究了不同环境下柑橘的识别方法.针对复杂的自然环境的影响及传统方法的局限性,在可见光和近红外区域择选5个特征波长滤波片,采集得到5幅滤波后的图像,并利用光谱角分类算法完成柑橘识别.试验结果表明,在光照角度、光照强度等不同条件下,柑橘的识别准确度达到96%.研究表明,滤波片光谱图像技术结合光谱角分类算法可以有效地识别自然场景下的成熟柑橘.     

光谱图像技术结合SAM算法识别自然场景下的成熟柑橘

为了实现采摘机器人在复杂的自然场景下正确识别树上果实,来完成果实采摘,研究了不同环境下柑橘的识别方法.针对复杂的自然环境的影响及传统方法的局限性,在可见光和近红外区域择选5个特征波长滤波片,采集得到5幅滤波后的图像,并利用光谱角分类算法完成柑橘识别.试验结果表明,在光照角度、光照强度等不同条件下,柑橘的识别准确度达到96%.研究表明,滤波片光谱图像技术结合光谱角分类算法可以有效地识别自然场景下的成熟柑橘.     

适用于实时避障的新型智能化机器人敏感皮肤的研究

在未知环境中,实时避障是实现智能化机器人自主工作的关键技术。敏感的皮肤可以使智能机器人具有环境感知和实时决策的能力。研制的敏感皮肤南模块化和带有强数据处理能力的微型红外传感器阵列构成,可以粘贴在机器人表面,依赖于皮肤上的红外传感器来感知外部环境。系统采用了几何光学模型法来测量敏感皮肤与障碍物间的距离。实验结果表明,在感知区域内,敏感皮肤能够实时准确地给出多关节机器人周围的障碍物存在和距离信息,为解决机器人避障问题提供新的范例。同时敏感皮肤的研制也是机器人在传感和控制领域中应用的一次尝试,对促进机器人和各相关科学的发展及提高机器人智能化的水平具有深远的意义,并将有着广阔的应用前景。     

面向复杂地形的四足机器人步态生成方法

为实现四足机器人在凹凸地形上稳定运动并能选择最大步长的目的,提出了基于稳定裕度的步态规划方法。基于研究对象,建立四足机器人的运动学方程及逆运动学方程,将机器人足端的位置映射为各关节的关节变量;提出工作空间矩阵的概念,将所需克服的地形高度反映到工作空间矩阵中,并选择最优步态区域;依据四足机器人的立足点在质心坐标系下的空间坐标,以纵向稳定裕度为约束条件,在工作空间矩阵中计算机器人摆动腿的最大步长并规划机械腿的运动轨迹;针对所提出的方法,分别利用MATLAB和ADAMS进行仿真验证。在MATLAB环境中计算并验证质心的水平投影是否在立足点形成支撑多变形内,而ADAMS平台分析机器人在复杂地形上的位移变化及姿态变化。仿真结果表明机器人的质心始终在支撑多边形内,机器人的躯干姿态基本保持不变且运动速度匀速,所提出的方法能够保证机器人稳定行走,为四足机器人的稳定运动提出依据。     

氢成为重金属,氢可望在创记录的高温下超导

在木星和土星的核心中,压力要比地球上的大气压高一亿倍.组成这些庞然大物的氢,在那样的高压下,已不再是能使气球升空的气体.只要在57,000个大气压下,它就会变成透明的固体.研究者猜测,在这些巨大的行星中,氢已转化成发亮的黑色金属. 在地球上至今还没有人能够制作出令人信服的金属氢的样品.但是,近来华盛顿开纳治学院的两位地球物理学家已经接近这个目标了.H o-Kwang Mao和 Russell Henley做氢压缩的实验已经多年.他们希望通过实验来了解行星内部的情况,更进一步的目的是,想搞清楚氢作为宇宙间最简单的元素的特有状况;还有的研究者想知道…