基于人工智能机器人技术的升压站无人值守巡检系统研究与应用

升压站作为光伏发电场站的重要组成部分,其顺利稳定运转是影响发电是否安全稳定运营的关键因素。智能巡检机器人在升压站中的科学规划应用,打破了传统人工巡检模式下的局限性,提升了智能化、数字化巡检的效率和质量,极大地推动了升压站无人值守场景智能化需求的实践应用。智能巡检机器人代替人工巡视,是未来电力行业融合人工智能和大数据分析等核心技术在智能巡检的主要发展方向。为此,文章主要针对当前升压站无人值守巡检的场景需求进行分析并提出解决对策,为行业今后的发展提供借鉴和参考。     

ESP32的四足机器人步态规划与运动学分析

文章在ESP32的四足机器人运动学分析与步态规划建模中,完成运动学推导工作,结合二次多项式完成四足机器人足端轨迹,分析四足机器人的步态规划。利用三维设计软件完成ESP32的四足机器人整体结构分析,以ESP32芯片为主控制器,计算四足机器人驱动函数,掌握四足机器人步态控制方法特征,结合第一预设转动角度,获得转动角度转置矩阵。结合根关节、髋关节和膝关节,得到步态规划后腿部各个关节的转角角度,完成运动学设计分析。设计结果达到预期目标,为ESP32的四足机器人样机制作提供数据支持。     

一种面向移动机器人的通用回座算法

当前家用机器人的主流回座方法大都是基于红外信号,也就是说,大多数家用机器人（如扫地机器人、陪伴机器人等）采用的是能够发射红外信号的充电座。由于各厂家的移动机器人模具不同,充电座红外信号不同,导致机器人的回座方法也千差万别。文章介绍一种面向移动机器人、依赖红外信号回座的通用回座方法,该回座方法提供一套完整的软件架构,用以规范回座算法,降低回座算法的开发难度,使得任何一个软件工程师都可以进行回座功能的开发。     

基于离线编程的机器人写字实验教学设计

为满足工业自动化对教学内容改革的迫切需求,设计了基于InteRobot离线编程的机器人写字实验,以“设计—仿真—运行”的模式进行教学。在PC端导入UG10.0图形,通过InteRobot编辑和模拟仿真图形运动轨迹,输出PRG格式的控制代码和Inc工程文件。运行端为HSR-6206自由度工业机器人,在基坐标下调整好Z轴高度差,配合自制的装载软毛笔模型进行X轴、Y轴的轨迹运动。该实验有利于学生对工业机器人控制技能的掌握,拓宽学生软件编程方面的视野,激发学生的创新思维能力,提升学习兴趣度和增强动手操作能力,最后学生平均成绩提高了8%。     

软体智能机器人的系统设计与力学建模

机器人或机电装备通常由电机模组、液压元件、齿轮和铰链等硬质部件构成,具有动力足、精度高等优点,但在实现低噪声、高安全系数与亲和性等方面存在挑战.受自然界生物体的柔软特性与高环境适应性的启发,设计制造软体机器人是近年来机器人领域的研究热点.作为软体机器人的核心构成部分,智能软材料可在外界不同刺激下产生不同响应,具有材料柔韧、生物相容性好、易于制备、价格低廉等优点,可广泛应用于机器人的设计与制造.几类典型的具备驱动功能的智能软材料与结构获得广泛的研究,包括气动软体肌肉、形状记忆合金/聚合物、离子交换聚合物、介电高弹体、响应水凝胶等.本文介绍了多种驱动类型的软体智能机器人研究成果,并从软体智能机器人的系统设计与力学建模两个方面进行了归纳分析与讨论.      

一种压电驱动的三足爬行机器人

机器人领域涉及到力学、机械、材料、控制、电子和计算机等多个学科. 其中, 爬行机器人可在极端环境下工作, 进而可有效降低人工作业的危险性并提高工作效率. 因此, 爬行机器人一直是机器人领域的重点研究对象. 压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的新型功能陶瓷材料. 逆压电效应是指当在电介质的极化方向施加电场, 这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力, 当外加电场撤去时, 这些变形或应力也随之消失. 本文基于压电陶瓷的逆压电效应设计了一种由3条弯曲变截面梁支撑的一体化三足爬行机器人. 利用理论力学方法对该三足爬行机器人建立整体受力分析方程, 再用哈密顿原理对变截面、变角度梁建立动力学方程, 最终得到了可求解该三足爬行机器人的压电驱动腿固有频率的方程. 设计并制作了三足爬行机器人实物, 通过实验测试了不同弯折角度、不同驱动频率、不同负载、不同电压波形对运动方向及运动速度的影响. 最后利用不对称的驱动电压使三足爬行机器人实现了左转、右转以及不加导轨的近似直线运动, 实现了设计的3个方向的运动, 最后分析了该机器人的能耗问题. 该研究可为微型爬行机器人设计和实验提供参考依据.      

软机器人的运动行为研究进展

软机器人的出现不仅弥补了传统机器人的缺点,并逐渐成为机器人领域的热点和前沿之一,近年来该领域研究进展十分迅速。本文总结了典型软机器人的运动行为的研究进展,介绍了软机器人按材质类型的分类(包括液晶软机器人、生物分子软机器人、PDMS软机器人、液体软机器人和自振荡凝胶软机器人)及其功能和潜在应用,讨论了当前不同类别软机器人运动的特点和存在的问题,在此基础上展望了软机器人领域面临的机遇、挑战和未来发展方向。     

机器人动力学与控制专题序

机器人动力学的研究是所有类型机器人发展过程中不可逾越的环节,也是形成机器人终极产品性能评价指标重要的科学依据,以往机器人的发展已经表明,多体系统动力学是机器人研发中不可或缺的基础力学理论。随着新型传动与驱动机构以及智能与软物质材料的出现,可以预计柔性化、软性化、可变化、微型化和控制智能化将成为未来机器人发展的重要方向,使机器人的各种作动更接近生物体的仿生体,因此,以仿生为主要特征的刚柔耦合、柔软体和变形机器人对任务和环境的适应性强,其快速发展在一定程度上将促进机器人研究的步伐,同时,这种趋势和需求也将会使得机器人动力学和控制研究面临重大挑战。本刊组织了“机器人动力学与控制研究专题”,主要介绍以下两个方面的研究进展。     

空间机器人捕获航天器后基于无源性理论的鲁棒镇定控制

研究了漂浮基空间机器人捕获非合作航天器过程对系统产生的冲击效应及其后联合体系统镇定运动的控制问题。为此,利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法分别获得了捕获前空间机器人及目标航天器的动力学模型;结合动量守恒定律、系统运动几何关系及力的传递规律,分析了捕获过程相互碰撞所产生的冲击效应,建立了捕获完成后两者联合体的系统动力学模型。在此基础上,针对同时存在不确定参数及外部扰动的联合体系统,设计了基于无源性理论的镇定运动神经网络H_∞鲁棒控制算法。本文提出的基于无源性理论设计的鲁棒控制算法具有良好的动态特性及较强的鲁棒性,可快速完成系统的镇定控制,实现轨迹的精确跟踪。系统数值模拟仿真验证了本文控制方案的正确性。     

利用三角形及其九点圆的摄像机标定

提出基于三角形及其九点圆的摄像机标定方法.利用了三角形九点圆中其九个点的特殊性,并且利用透视投影变换保二次曲线不变性,得到其像点在像平面共椭圆,从而可以通过九点的映射关系将透视投影变换的非线性问题线性化.图像分割和角点提取的误差会直接影响标定的精度,在此三角形及其九点圆中的点特别是算法中的关键点三角形顶点和垂心都是三条直线的交点,减小图像分割与提取时造成的误差.DLT方法的不精确就源于图像分割和角点提取的误差,方法克服了DLT方法的不足.张的方法无法保证单应性矩阵的正交性,因此为了保证正交性和提高精度需要优化.与传统方法相比操作简单,应用九点圆定理,仿射变换的引入将透视投影非线性问题线性化,避免了参数之间的非线性方程求解,降低了参数求解的复杂性,因此其定标过程快捷,准确.模板的构造,减少了图像分割和交点提取误差,算法实现保证旋转矩阵的正交性.综合上述分析,理论上表明方法的有效性.同时实验表明,标定方法操作简单,不需要计算机视觉的专业知识,快速,精度高,鲁棒性好.