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基于四面体特征的面阵激光雷达与相机标定方法

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光子学报 2024年

作者：徐孝彬曹晨飞张磊胡锦超冉莹莹谭治英徐林森骆敏舟河海大学机电工程学院

为了提高面阵激光雷达与相机标定精度，本文提出了一种基于四面体结构的面阵激光雷达与相机标定方法。利用图像中角点的反投影射线和点云中直线特征建立“点-三线”的对应关系，提高了约束强度，根据异面直线间的距离和投影直线间的夹... 详细信息

为了提高面阵激光雷达与相机标定精度，本文提出了一种基于四面体结构的面阵激光雷达与相机标定方法。利用图像中角点的反投影射线和点云中直线特征建立“点-三线”的对应关系，提高了约束强度，根据异面直线间的距离和投影直线间的夹角建立约束方程，通过非线性优化求解相机和雷达坐标系间的变换向量并最终得到变换矩阵。构建三角板和地面组成的四面体结构并进行实验验证，实验结果表明：本文方法的平均投影误差在0.6像素以内，优于其他两种标定方法，为后续激光雷达数据与图像数据融合提供了研究基础。

关键词：面阵激光雷达相机标定四面体直线特征

基于神经网络PID控制器的压铸机压射速度控制系统的设计

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精密成形工程 2022年第3期14卷 148-153页

作者：杨力徐林森常州工业职业技术学院江苏常州213164 中国科学院合肥物质科学研究所合肥230031

目的通过神经网络PID控制器,提高铸件过程中对压铸机压射速度的准确控制,以改善铸件的品质。方法首先,从压射系统的结构出发,分析其工作过程,通过输入电压求取电液伺服装置的传递函数,利用比例阀所受压力,计算其端口流量,进而完成压射... 详细信息

目的通过神经网络PID控制器,提高铸件过程中对压铸机压射速度的准确控制,以改善铸件的品质。方法首先,从压射系统的结构出发,分析其工作过程,通过输入电压求取电液伺服装置的传递函数,利用比例阀所受压力,计算其端口流量,进而完成压射系统的建模。然后,以STM32F103RE处理器为核心,配以输入电路、反馈电路等外围单元,设计压射速度控制系统的硬件框架。以PID算法为基础,将压射速度的误差引入到神经网络算法中,对PID算法的参数进行整定,以形成能够自适应调整参数的神经网络PID算法,进而作为压射速度控制系统的控制算法,从而完成压射速度控制系统的设计,以实现对压射速度进行控制。结果通过对比实验表明,该方法在跟踪阶跃目标压射速度以及变化目标压射速度时,都能较为稳定、快速地跟踪压射目标速度的变化。结论该方法不仅对压射速度的控制准确度较高,而且控制过程较为稳定,对压射速度具有较好的控制性能。

关键词：压射速度控制压铸机 STM32F103RE处理器 PID算法神经网络PID控制器

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基于迁移学习和表面肌电信号的上肢动作识别

计算机工程与应用 2023年

作者：张恒玮徐林森陈根汪志焕眭翔中国科学技术大学研究生院科学岛分院河海大学机电工程学院

准确识别脑卒中患者上肢运动意图是实现高效康复训练的关键步骤。为了提高基于表面肌电信号(surface electromyography， sEMG)的上肢动作识别精度，提出了一种结合预训练模型和支持向量机(support vector machine， SVM)的肌电动作识... 详细信息

准确识别脑卒中患者上肢运动意图是实现高效康复训练的关键步骤。为了提高基于表面肌电信号(surface electromyography， sEMG)的上肢动作识别精度，提出了一种结合预训练模型和支持向量机(support vector machine， SVM)的肌电动作识别方法。该方法充分考虑通道之间的关联性，将预处理后的时域信号通过短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform， STFT)转换为对应频谱图，并将所有通道的频谱图沿竖直方向拼接。利用两种微调的预训练模型VGG16和Resnet50对肌电图像提取特征，分别考虑三种上肢动作识别方案：仅使用微调的预训练模型进行识别、单个微调预训练模型提取特征后使用SVM进行识别、两个微调预训练模型提取特征拼接后使用SVM进行识别。实验结果表明，所提出的方法在采集的受试者肌电信号数据集上均达到90%以上的识别精度，可有效区分不同的上肢动作。

关键词：上肢动作识别表面肌电信号短时傅里叶变换预训练模型支持向量机

轮履组合式磁吸附爬壁机器人设计与稳定性分析

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机械设计 2023年第11期40卷 15-23页

作者：吕志朋徐林森杨忠刘进福河海大学机电工程学院江苏常州213022 中国科学院合肥物质科学研究院安徽合肥230031 金陵科技学院智能科学与控制工程学院江苏南京211169 常州工业职业技术学院江苏常州213164

为解决永磁吸附装置与导磁壁面之间由于吸附性能不可靠而产生的失稳问题,文中设计了轮履组合式磁吸附爬壁机器人,设计出越障磁轮结构及磁吸附履带结构。首先,针对爬壁机器人在不同工况下的受力状态,建立机器人的力学模型;其次,分别分析... 详细信息

为解决永磁吸附装置与导磁壁面之间由于吸附性能不可靠而产生的失稳问题,文中设计了轮履组合式磁吸附爬壁机器人,设计出越障磁轮结构及磁吸附履带结构。首先,针对爬壁机器人在不同工况下的受力状态,建立机器人的力学模型;其次,分别分析了下滑、倾覆及侧翻的失稳状态,计算出满足稳定性的最小吸附力。当单侧越障磁轮吸附力大于10.85 N,单侧磁吸附履带吸附力大于14.63 N时,机器人就不会出现失稳现象。通过Maxwell仿真软件对越障磁轮及磁吸附履带分别开展磁场仿真与参数化扫描分析研究。结果表明:当越障磁轮气隙高度保持在1 mm内,磁吸附履带气隙高度保持在0.8 mm内,同时导磁壁面厚度在2 mm及以上时,机器人的吸附力才能满足不失稳条件,保证了机器人的爬壁可靠性。

关键词：爬壁机器人结构设计力学分析磁场分析参数化扫描

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一种新型刚柔混合软体机器人运动学预测

机械科学与技术 2023年

作者：陈根徐林森汪志焕张恒玮刘志鹏蔡剑晨河海大学苏州研究院中国科学院合肥物质科学研究院河海大学机电工程学院常州市智能制造技术与装备重点实验室

由于材料的非线性和可变性、计算的复杂性和负载的不稳定性，软体执行器运动学的建立仍然是一项具有挑战性的任务。本文提出了一种机器学习方法来获得软体机器人在三维空间的运动学映射，以解决传统建模方法的困难问题。同时，还使用了... 详细信息

由于材料的非线性和可变性、计算的复杂性和负载的不稳定性，软体执行器运动学的建立仍然是一项具有挑战性的任务。本文提出了一种机器学习方法来获得软体机器人在三维空间的运动学映射，以解决传统建模方法的困难问题。同时，还使用了有限元（FEM）的方式来产生大量的训练数据，以确保训练后的模型的可靠性。通过比较优化后的BP神经网络和多项式回归模型得到了最优方案。结果显示，平均位置误差在1毫米以内，平均压力误差在1.6kPa以内。机器学习的方法解决软执行器的运动学问题，比通常的分析方法更简单、更准确。

关键词：软体执行器刚柔混合神经网络机器学习软体机器人

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发动机罩铰链装置设计与安全性分析

汽车测试报告 2022年第16期 110-112页

作者：徐林森慈溪市亚路车辆配件有限公司浙江慈溪315303

该文结合发动机罩铰链装置的基本情况,对其设计进行研究,在充分了解基本情况后,对发动机罩铰链装置的安全性进行研究,确保在实际工作中,发动机罩铰链装置能够保持较好的运行效果,并且使整车在行车过程中对车身和行人具有较好的保护作用... 详细信息

该文结合发动机罩铰链装置的基本情况,对其设计进行研究,在充分了解基本情况后,对发动机罩铰链装置的安全性进行研究,确保在实际工作中,发动机罩铰链装置能够保持较好的运行效果,并且使整车在行车过程中对车身和行人具有较好的保护作用,满足人们对整车安全性的需求,使整车能为人们提供优质的服务。

关键词：发动机铰链装置安全性

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基于混合滤波算法的力传感器信号噪声处理

组合机床与自动化加工技术 2023年第11期 47-50,55页

作者：张文祥徐林森孔令成常州大学微电子与控制工程学院常州213164 河海大学机电工程学院常州213022 中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所常州213164

为了解决六维力传感器输出信号不可避免地会被随机噪声干扰而造成准确性不佳的问题,从力传感器的简化模型出发,设计了一种基于自适应卡尔曼滤波和滑动平均值滤波的混合滤波算法。采用改进的卡尔曼滤波算法,引入渐消因子来加大当前观测... 详细信息

为了解决六维力传感器输出信号不可避免地会被随机噪声干扰而造成准确性不佳的问题,从力传感器的简化模型出发,设计了一种基于自适应卡尔曼滤波和滑动平均值滤波的混合滤波算法。采用改进的卡尔曼滤波算法,引入渐消因子来加大当前观测量的权重,减小初始偏差带来的影响,同时将新息方差引入卡尔曼增益中来动态调整预测模型,降低过程噪声和测量噪声的干扰。最后进行滑动平均值滤波处理,得到最终的滤波数据。实验比较结果表明,混合滤波算法性能更好,有效地滤除了干扰信号,提高了传感器输出信号的稳定性和平滑性。

关键词：自适应卡尔曼滤波器六维力传感器滑动平均值滤波器

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采用深度学习和表面肌电信号的上肢动作识别

哈尔滨理工大学学报 2023年第6期28卷 24-32页

作者：徐林森张恒玮陈根汪志焕眭翔河海大学机电工程学院江苏常州213022 常州市智能制造技术与装配重点实验室江苏常州213022 河海大学苏州研究院江苏苏州215004 中国科学技术大学研究生院科学岛分院合肥230026

使用上肢表面肌电信号对上肢动作进行识别是实现康复机器人持续被动运动和主动辅助运动模式的重要方法。为了提高基于表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)的上肢动作识别精度,分别采用了分段时域信号和拼接频谱图的两种肌电动... 详细信息

使用上肢表面肌电信号对上肢动作进行识别是实现康复机器人持续被动运动和主动辅助运动模式的重要方法。为了提高基于表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)的上肢动作识别精度,分别采用了分段时域信号和拼接频谱图的两种肌电动作识别方法。分段时域信号方法采用融合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、长短时记忆网络(Long Short-term Memory,LSTM)和注意力机制的自建网络对上肢动作进行识别;拼接频谱图方法将预处理后的时域信号通过短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform,STFT)转换为对应频谱图,利用两种微调的预训练模型VGG16和Resnet50对所有通道竖直拼接的频谱图提取特征并将特征拼接,结合支持向量机对上肢动作进行识别。实验结果表明,所提出的两种方法在采集的受试者肌电信号数据集上均表现出90%以上的识别精度,可有效区分不同的上肢动作。

关键词：上肢动作识别表面肌电信号分段时域信号拼接频谱图预训练模型

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足式水上行走机器人智能控制方法设计

机器人 2014年第1期36卷 49-56页

作者：魏鲜明徐林森曹凯骆敏舟中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽合肥230031 常州大学江苏常州213164

以蛇怪蜥蜴为仿生对象,设计了一种足式水上行走机器人.鉴于水面环境的复杂性,提出利用计算机仿真的方法构建足式水上行走机器人及其外界环境整个系统的数学模型.分析了现有的ZMP(zero moment point)算法难以适用足式水上行走机器人控制... 详细信息

以蛇怪蜥蜴为仿生对象,设计了一种足式水上行走机器人.鉴于水面环境的复杂性,提出利用计算机仿真的方法构建足式水上行走机器人及其外界环境整个系统的数学模型.分析了现有的ZMP(zero moment point)算法难以适用足式水上行走机器人控制的原因,提出机器人的CPG(central pattern generator)模糊控制方法.设计了足式水上行走机器人的CPG控制器和模糊控制器,进行参数分析,完成了机器人整个控制系统的搭建,并进行了仿真验证.最后进行了机器人户外水上行走实验,测定了水上行走过程中的实时偏角.实验结果表明该控制方法有效.

关键词：足式水上行走机器人智能控制 CPG模糊控制器计算机仿真