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作者：杨汀汀青岛科技大学

学位级别：硕士

近几年,以互联网、大数据、人工智能为代表的新兴技术与制造业加速融合,促进了工业智能制造以及机器人等相关行业的快速发展,在国内外掀起了一股科研浪潮。未来机器人产业的发展在国家智能制造发展战略中必定占有举足轻重的地位。面对... 详细信息

近几年,以互联网、大数据、人工智能为代表的新兴技术与制造业加速融合,促进了工业智能制造以及机器人等相关行业的快速发展,在国内外掀起了一股科研浪潮。未来机器人产业的发展在国家智能制造发展战略中必定占有举足轻重的地位。面对如此广阔的行业发展前景,机器人相关技术必须不断进行调整和突破,才能拥有更好的性能、更高的智能、应用到更高端行业。纵观已有的机器人相关研究,定位问题作为各项技术发展的基础和前提,显得尤为关键。一般而言,我们所建立的物理模型在真实环境中难免会受到非线性、非高斯噪声以及干扰的影响。而粒子滤波算法作为非线性、非高斯等数据处理领域重要研究内容,不仅具有不限制噪声模型的优点,而且在物体跟踪及定位等方面取得了一定成果,因此本文提出将粒子滤波算法用于机器人对运动目标定位以解决模型噪声问题。首先,粒子滤波算法虽然也能达到对目标定位的效果,但会因粒子退化等原因而致使误差偏大,因此提出利用无迹变换理论对其改进得到无迹粒子滤波算法,以便获得更好的估计精度。最后通过对几种滤波算法进行仿真验证得出改进后的滤波算法确实具有较好的滤波精度和准确性。多智能体系统的发展在一定程度上促进了对机器人网络以及分布式系统等多个问题的研究。由于只对单个机器人的测量数据采用滤波算法,其最终结果可能面临精度较低或估计结果不具代表性等问题,因此提出机器人网络的概念,利用建立的有向网络通信拓扑结构进行信息交流和传递,以接收来自不同机器人的滤波估计数据结果。为使系统最终输出结果唯一且稳定,提出采用有限时间平均一致性算法使其在有限时间范围内收敛到一个稳定值。即在分布式无迹粒子滤波算法基础上结合平均一致性算法,对采集的运动目标相关数据信息进行融合,进而获得机器人网络对运动目标位置的整体状态估计。实验结果表明该方法在一定程度上能够改善机器人网络的信息融合与估计能力,不仅可以获得对运动目标位置的准确估计,还具有较好的跟踪精度和实时性,能够完成对运动目标的定位工作。

关键词：粒子滤波机器人网络一致性算法目标定位

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基于机器人网络的高速激光填丝钎焊系统

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电焊机 2022年第12期52卷 114-121页

作者：叶潘吴焰路华峰东风本田汽车有限公司湖北武汉430058

传统的激光填丝钎焊工艺采用单激光束作为焊接热源已无法满足更高加工速度下的使用要求,因此研究开发了基于机器人网络的新型高速激光填丝钎焊系统。阐述了高速激光填丝钎焊组成单元的功能特点以及关键使用方法;通过机器人DeviceNet现... 详细信息

传统的激光填丝钎焊工艺采用单激光束作为焊接热源已无法满足更高加工速度下的使用要求,因此研究开发了基于机器人网络的新型高速激光填丝钎焊系统。阐述了高速激光填丝钎焊组成单元的功能特点以及关键使用方法;通过机器人DeviceNet现场总线及必要的安全信号对激光发生器、送丝机、视觉传感设备进行信号交互与安全控制;实现用户程序对焊接参数、焊接过程的完全可控;同时结合实际生产中获得的焊缝形貌与力学特征,表明基于双激光热源构建的高速激光填丝钎焊工艺能够获得更高强度的焊缝,显著提升车身的结构性能。

关键词：工业机器人机器人网络 DeviceNet现场总线激光填丝钎焊激光焊接系统白车身

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多机器人协同网络中的信道分配与任务调度优化研究

多机器人协同网络中的信道分配与任务调度优化研究

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作者：李嘉珂北京邮电大学

学位级别：硕士

随着移动通信技术的快速发展与人们日益增长的通信需求,Ad hoc技术受到了很多关注。现如今,Adhoc技术已广泛应用于无线传感器网络、车载网、无人机网络、机器人网络等场景。无人机是一种高端机器人,在无人机Ad hoc应用场景中信道分配是... 详细信息

随着移动通信技术的快速发展与人们日益增长的通信需求,Ad hoc技术受到了很多关注。现如今,Adhoc技术已广泛应用于无线传感器网络、车载网、无人机网络、机器人网络等场景。无人机是一种高端机器人,在无人机Ad hoc应用场景中信道分配是保证无人机网络通信效率、保障网络节点正常工作的关键技术。同时,由于多机器人执行任务具有效率高的优点,它已被广泛应用于救灾,环境监测等场景中。在多机器人网络中,保证组内节点协同有效的执行任务是多机器人系统的重要技术难点。本文首先对Flying Ad hoc网络的信道分配数学模型进行了分析,阐述了移动性对网络信道分配方法的影响,同时在信道分配模型的基础上提出了一种基于学习因子同步变化粒子群算法的信道分配方法。该算法将移动性实验结果作为信道分配的数据来源,使用学习因子同步变化的粒子群优化方法得到信道分配方案的最优解,并将防止信道冲突作为算法执行过程中的约束条件。移动性实验仿真表明移动性算法能够正确模拟节点移动过程。与现有算法进行对比,证明了本文信道分配算法在提高网络信道的平均利用率、节点瓶颈时刻的信道利用率和信道分配过程中公平性等优越性。针对多机器人网络共享资源无冲突的协作型任务分配问题,本文建立了包括任务模型与资源模型的协作型任务分配模型,并提出了一种共享资源无冲突的任务分配方法。该方法解决了多机器人协作型的任务分配问题,对分配方案中协作不合理与分配不合理的方案进行纠正,并检测分配方案中的资源冲突。在此基础上,本文使用了燃气泄露检测场景中的两种实际数据集对模型算法进行验证,结果表明所提出的算法能够在不同计算量的数据集中进行有效求解,任务分配方案能够有效减少执行任务的消耗。

关键词： Ad hoc 机器人网络信道分配任务分配共享资源无冲突

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基于ROS的多机器人协同方法研究与实现

基于ROS的多机器人协同方法研究与实现

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作者：杜发兴重庆邮电大学

学位级别：硕士

多机器人协作技术是现如今机器人研究领域的重要组成部分,也是提高机器人功能效率,完成更复杂任务的必要条件。本文围绕多机器人协作的需求,对多机器人通信、机器人精确定位展开研究,初步实现了室内移动机器人与工业机器人协作和多移动... 详细信息

多机器人协作技术是现如今机器人研究领域的重要组成部分,也是提高机器人功能效率,完成更复杂任务的必要条件。本文围绕多机器人协作的需求,对多机器人通信、机器人精确定位展开研究,初步实现了室内移动机器人与工业机器人协作和多移动机器人协同编队的功能。本文基于AR Tag的机器人位姿计算与视觉引导解决了仅靠激光SLAM与导航算法的定位精度不高等问题,配合多机器人通信网络能够有效的完成移动机器人与工业机器人协作加工工件、多移动机器人协同编队任务。本文的主要研究内容如下:1.研究了多机器人协作的通信网络。由于涉及到协同工作的机器人并不一定是统一的硬件结构和操作系统,根据本文的研究需要构建一个分布式通信网络,在本地局域网通过路由器构建Wi Fi无线网络,机器人上配备一个调制解调器和一个天线,用于与这个网络系统上的其他机器人进行通信。并在这种分布式多机器人通信基础上,构建了基于UDP广播和TCP连接的多机器人话题通信方法,将各个机器人底层信息封装在本地处理,任务相关的话题通过广播发布在机器人网络中,更加有利于机器人间的协同配合。2.研究了工业机器人Modbus/TCP通信协议。本文使用了ABB工业机器人与AGV协同配合,共同完成工件加工的任务,采用Modbus/TCP的通信方式工业机器人与AGV交互信息,传递AGV是否就位、工业机器人是否抓取、AGV是否撤离等信号。3.研究了基于AR Tag标签的移动机器人导航与定位技术。本文实现了基于激光雷达的SLAM与自主导航功能包,但是这种方法依赖于激光雷达的建图精度,在本文所研究的AGV配合机械臂抓取工件等需要高定位精度的场景中并不适用。本文提出一种基于自主导航与AR Tag标签的机器人定位方法,在栅格地图中标记一个粗定位点,让AGV自主导航到该点,并能让AR Tag进入AGV摄像头的视野范围。打开摄像头,识别AR Tag并且计算出摄像头与标签的位置关系,从而精确的引导AGV到达指定点。4.研究了多移动机器人协同编队控制问题。通过多机器人通信网络,领航机器人将自身速度实时发布给网络中的跟随机器人,再使用基于AR Tag的移动机器人位姿估计方法完成多移动机器人协同与编队。跟随机器人搭载的摄像头测得领航机器人上的AR Tag标签与跟随机器人的位姿关系,在根据基于平行引导法的机器人编队控制,使得机器人能够达到协同编队控制的要求。5.根据本文的提出的研究内容,以重庆邮电大学双一流学科建设机器人全互联制造创新研发平台项目为依托,进行测试与实验。验证了本文基于ROS的多机器人协同方法,在移动机器人配合工业机器人协同加工工件、多移动机器人协同编队控制等场景中有效的完成协同任务,达到了预期目标,有一定的实际应用价值。

关键词： ROS 多机器人 AR Tag 机器人网络工业机器人编队控制

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