智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人的制作

以物理学原理为基础,结合机械运动原理与电子控制技术,制作了智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人。利用霍尔元件感知磁场、电磁铁吸引棋子和落放棋子、三维机械臂移动棋子、单片机程序控制三维机械臂的运动,完成人与机器人对弈象棋的整个过程。结果表明,设计制作的智能型实物棋盘人机对弈象棋机器人完全能与下棋者在实物棋盘下象棋,该机器人下棋能力强,动作自如。     

自调心伪双CCD光切360°三维轮廓测量系统

针对双 CCD三角测量系统的调心问题,提出一种利用单 CCD辅以可控机械回转臂实现光切 360°三维轮廓测量的新方案,给出了测量原理及系统结构,并详细介绍了映射函数法标定系统的原理及其具体实现.实物测量结果表明,该方法除具有双 CCD光切测量系统的全部优点外,测量系统可实现自动定心,后序数据融合简单,测量精度高,系统造价较低.     

一种冗余机械臂的多运动障碍物避障算法

冗余机械臂的避障问题一直是工业机器人应用领域的研究热点之一;为了改进传统避障算法的不足,提出了一种多运动障碍物的避障算法;该算法利用各障碍物的运动状态得到与机械臂之间的最小预测距离,并将其利用雅可比转置矩阵转化为机械臂对应杆件上的躲避速度,再将躲避速度引入梯度投影法中求得机械臂的关节角速度,并通过积分得到避障运动中机械臂的关节角度值,在完成末端轨迹跟踪的同时实现冗余机械臂的实时避障;利用一款七自由度冗余机械臂对该算法进行了仿真验证,结果表明该算法能有效实现冗余机械臂对多运动障碍物的避障。     

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OSG的空间机械臂三维仿真平台的设计与实现

为了实现空间机械臂路径规划算法的可视化仿真,采用OSG(OpenSceneGraph)技术,开发了一个实用方便的空间机械臂三维仿真平台。该仿真平台在VS2005开发平台上,基于QT框架类和OSG的图形库进行开发,将仿真平台系统框架分为了OSG仿真界面,任务管理,数据管理和路径规划四个模块并设计了人机交互界面。最后,通过典型的仿真实验对仿真平台进行了测试,有效的验证了空间机械臂单臂路径规划算法和双臂协调路径规划算法的正确性以及空间机械臂三维仿真平台的可行性。     

基于BP神经网络的排爆机械臂逆运动学分析

机械臂逆运动学是已知末端执行器的位姿求解机械臂各关节变量,主要用于机械臂末端执行器的精确定位和轨迹规划,如何高效的求解机械臂运动学逆解是机械臂轨迹控制的难点。针对传统的机械臂逆运动学求解方法复杂且存在多解等问题,提出一种基于BP神经网络的机械臂逆运动学求解方法。以四自由度机械臂为研究对象,对其运动学原理进行分析,建立BP神经网络模型并对神经网络算法进行改进,最后使用MATLAB进行仿真验证。仿真结果表明：使用BP神经网络模型求解机械臂逆运动学问题设计过程简单,求解精度较高,一定程度上避免了传统方法的不足,是一种可行的机械臂逆运动学求解方法。     

基于调制度测量的三维轮廓术

介绍了基于调制度测量的三维轮廓术的测量方法的原理和过程,并给出了实物测量。结果证明它在原理上是正确的、可行的、。此方法对三维轮廓术、三维传感及机器视觉的应用具有重要意义。     

机械臂D-H参数和减速比几何标定及误差补偿

针对机械臂D-H参数和关节电机减速比不精确导致机械臂绝对定位精度降低的问题,提出了在利用几何分析标定机械臂D-H参数的基础上,通过分析关节实际旋转角度和相应电机编码器码值的线性关系,标定关节电机减速比的方法。针对关节角误差微分补偿法计算量大的缺点,通过推导机械臂末端位姿矩阵误差和关节角误差之间的微分关系建立误差模型,求解关节补偿角,避免了雅各比矩阵的求取,提高了计算效率。最后采用三维激光跟踪仪搭建测量系统,完成了一种6自由度机械臂的标定及补偿实验。实验结果表明,通过参数标定及误差补偿,机械臂的绝对定位误差均值从标定前的2.83 mm和1.14°降低到0.54 mm和0.24°,验证了方法的有效性。     

基于最小关节力矩优化的自由浮动空间刚柔耦合机械臂混沌动力学建模与控制

采用拉格朗日法、假设模态法和系统动量守恒原理,推导了一种平面内三连杆的自由浮动刚柔耦合冗余度空间机械臂的动力学模型.基于最小关节驱动力矩优化,建立了自由浮动刚柔耦合冗余度空间机械臂的混沌运动状态方程,采用混沌数值方法分析机械臂运动中的混沌现象,分别在工作空间、关节空间和模态空间,设计鲁棒Proportional-Derivtive(PD)补偿控制、延迟反馈控制和模态力最优控制,实现了轨迹跟踪、混沌运动抑制和振动控制.通过数值仿真验证了建模与控制方法的有效性.     

基于梯度下降和二分法的移动机器人轨迹规划方法

轨迹规划是移动焊接机器人轨迹控制的基础,是该系统中重要的组成部分。为了提高多关节移动焊接机器人轨迹规划的效率和精确性,同时考虑到多关节焊接机器人的运动特性提出了一种梯度下降法和二分法结合的轨迹规划方法。移动焊接机器人由机械杆和机器人移动平台组成,由于移动平台提供移动性使得移动焊接机器人相对固定的机械臂有更大的工作空间。近年来,此类系统的研究已在经学术界和工业界迅猛发展。论文首先建立移动焊接机器人的运动学模型,并且阐述梯度下降法和二分法结合算法的设计步骤。然后,采用典型的正弦波形作为焊缝轨迹,通过仿真验证该方法的应用前景和可行性。     

Chess AI: Competing Paradigms for Machine Intelligence

Endgame studies have long served as a tool for testing human creativity and intelligence. We find that they can serve as a tool for testing machine ability as well. Two of the leading chess engines, Stockfish and Leela Chess Zero (LCZero), employ significantly different methods during play. We use Plaskett’s Puzzle, a famous endgame study from the late 1970s, to compare the two engines. Our experiments show that Stockfish outperforms LCZero on the puzzle. We examine the algorithmic differences between the engines and use our observations as a basis for carefully interpreting the test results. Drawing inspiration from how humans solve chess problems, we ask whether machines can possess a form of imagination. On the theoretical side, we describe how Bellman’s equation may be applied to optimize the probability of winning. To conclude, we discuss the implications of our work on artificial intelligence (AI) and artificial general intelligence (AGI), suggesting possible avenues for future research.     

陕西战国秦墓出土玻璃和汉紫六博棋子分析研究

利用超景深显微镜（OM）、激光拉曼光谱仪(Raman)、X射线荧光光谱仪(XRF)、扫描电子显微镜能谱(SEM-EDS)、色度仪等多种手段,对陕西战国秦墓出土的两种质地、颜色不同的六博棋子进行了综合分析检测。鉴定出蓝色样品为铅钡玻璃,紫色样品为中国紫制品,发现了中国紫在战国时期的新用途。并对比陕西出土的铅钡玻璃制品与两湖、四川地区出土的同时代的铅钡玻璃制品在成分组成上的差异,推测战国时期铅钡玻璃的制作工艺已成熟,可根据器物形制的需求进行不同的成分配比。同时,还发现当时的玻璃制作已有旧料重熔制作新器的现象。在确定中国紫成分的基础上,利用色度计进行色度测试,根据光谱数据,首次为人造硅酸铜钡颜料确定了特征光谱峰,使快速、无损的对人造硅酸铜钡颜料的鉴定识别成为可能。     

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。     

柔性关节机器人全局渐近稳定PID算法控制

"小误差放大,大误差饱和"函数能够提高柔性关节机器人位置的控制品质。利用这一函数,提出了比例-非线性微分加实时重力补偿(P-ND+)位置控制算法。应用Lyapunov稳定性理论和La Salles不变性原理证明了闭环系统的全局渐近稳定性。通过仿真,采用P-ND+算法能使机械臂和关节的稳定时间从1s减小到0.2s左右,结果表明该算法比传统算法响应速度更快,验证了提出的非线性控制(P-ND+)相对于传统的线性(PD+)控制具有更好的控制品质。     

基于RFID的智能跟踪机器人的设计

针对国内各种智能机器人的智能跟踪难这一现状,设计出一种基于RFID技术的智能跟踪的机器人,能实现对携有特定电子标签的目标进行实时跟踪。该机器人以STC89C51单片机为核心,采用有源RFID读写器(HR6020C)和电子标签(WS-HT06)构建定位系统,采用单片机控制L298来驱动机器人的两个后轮,整个系统通过单片机进行整合、计算、处理数据,并发出指令,控制机器人对目标进行跟踪,进而达到机器人的智能跟踪的目的。实验结果表明,该机器人达到了智能跟踪的要求。     

热学实验恒温箱的智能控制设计

以单片机为核心,运用DS18B20数字温度传感器设计制作的恒温箱智能温控系统。该设计革新了传统仪器的温控方式,运用单片机和继电器模拟脉冲宽度调制（PWM）方式的实现智能温控,提高了控温的精度和达到热平衡的速度。     

混沌神经动力学行为在多自由度机器人上的应用研究

本文把混沌神经动力学行为应用到了一个多自由度的机器人手臂,利用一种简单的神经编码方法使高维的神经网络模式转化成了低维的运动参数。虽然只在神经网络中嵌入了三种简单的姿势动作,但是在混沌神经动力学行为出现时,机器人手臂呈现出复杂的组合运动。利用这一点,提出了一个简单的控制算法用来解决病态问题(不一定有解或者确定的解无法保证的问题)。实装实验进一步表明,尽管只有粗略甚至不确定的光源信息,利用提出的算法机器人手臂可以成功的寻找到光源。     

Single-lens 3D digital image correlation system based on a bilateral telecentric lens and a bi-prism: Systematic error analysis and correction

Recently, we proposed a single-lens 3D digital image correlation (3D DIC) method and established a measurement system on the basis of a bilateral telecentric lens (BTL) and a bi-prism. This system can retrieve the 3D morphology of a target and measure its deformation using a single BTL with relatively high accuracy. Nevertheless, the system still suffers from systematic errors caused by manufacturing deficiency of the bi-prism and distortion of the BTL. In this study, in-depth evaluations of these errors and their effects on the measurement results are performed experimentally. The bi-prism deficiency and the BTL distortion are characterized by two in-plane rotation angles and several distortion coefficients, respectively. These values are obtained from a calibration process using a chessboard placed into the field of view of the system; this process is conducted after the measurement of tested specimen. A modified mathematical model is proposed, which takes these systematic errors into account and corrects them during 3D reconstruction. Experiments on retrieving the 3D positions of the chessboard grid corners and the morphology of a ceramic plate specimen are performed. The results of the experiments reveal that ignoring the bi-prism deficiency will induce attitude error to the retrieved morphology, and the BTL distortion can lead to its pseudo out-of-plane deformation. Correcting these problems can further improve the measurement accuracy of the bi-prism-based single-lens 3D DIC system.     

士兵可穿戴下肢外骨骼机器人多元感知方法研究

下肢外骨骼机器人是一种可穿戴且融合了多种机器人技术的复杂人-机系统。它将人类的智慧与机器人强壮的能力有效地结合起来,最大限度地提高人体的机动力和耐力,这为提升单兵作战系统的能力创造了条件。鉴于下肢外骨骼机器人在作战、后勤保障时可能遇到的复杂地形、多变随机的任务等,仅通过基于既定的典型步态规划程序驱动执行已知的特定动作,难以保证人机间的耦合性和动作的高随意性切换。为此,模拟并提炼出士兵常见的六种下肢动作作为后续研究,然后分析了下肢外骨骼机器人的感知控制原理,并提出了基于脑电预判感知、肌电精确感知和光纤实时校正的多信息融合的感知方法,强调将人的智能参与到机器人控制中,以期推进士兵可穿戴下肢外骨骼机器人的实用化。     

动平台视轴稳定控制的两种智能PID算法研究

分析了动平台下光电探测设备视轴稳定的基本原理,针对用于视轴稳定的伺服控制系统动态和稳态性能指标的高精度要求,设计了两种基于模糊控制的智能PID控制算法——FLCPID复合控制算法和PID参数模糊自整定算法。分别从理论上分析了这两种智能算法的可行性及技术特点,阐述了其设计过程。仿真计算表明,这两种基于模糊控制的智能PID控制算法均能获得优于常规PID的控制效果;FLCPID复合控制算法的调节时间小于0．05s,无超调,PID参数模糊自整定算法调节时间小于0．1s,超调量小于5％,显然前者的动态性能优于后者;后者对300ms时突加的1V扰动信号可完全抑制,有更强的鲁棒性。