基于6D位姿估计的可回收垃圾分类机器人系统

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong602
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着人民环保意识的提高,可回收垃圾分类问题得到广泛关注,垃圾分类机器人能够有效的提高垃圾处理效率,针对机器人垃圾分类技术的研究也得到了更多关注。然而受限于实际工作环境的复杂性,二维目标检测方法无法准确获得待分类物体的位姿信息,且可回收垃圾种类繁多,难以通过视觉方法进行材质分类。本文针对以上问题,提出了一种基于6D位姿估计的可回收垃圾分类机器人系统,通过深度学习在位姿估计等领域的优越性能,为机械臂提供准确的目标位姿信息,提高了垃圾分类任务准确性。本文的主要研究内容如下:(1)针对二维目标检测方法难以获得常见可回收垃圾的位姿信息问题,首先利用深度相机制作常见可回收垃圾数据集,然后利用数据渲染的方式扩充数据量,将卷积注意力机制CBAM嵌入到FFB6D网络的RGB图像特征提取部分,使网络自适应的增强RGB特征提取中的重要通道域和空间域信息。实验结果表明,改进后的网络在LINEMOD数据集上add auc提升了约 4.53%,adds auc 提升了约 5.82%,add 提升了约 0.76%,adds 提升了约 3.28%。同时实验验证,FFB6D-CBAM网络能够准确估计出常见可回收垃圾的6D位姿。(2)为了对垃圾分类机器人在执行分类任务中的运动轨迹进行规划,首先通过Socket建立Ubuntu18.04系统中的ROS与Windows10系统中的RobotStudio之间的通信,然后利用基于随机采样的RRT、RRT*、PRM轨迹规划算法进行仿真实验。实验结果表明,在本文搭建的实验平台上,RRT、RRT*、PRM算法进行轨迹规划分别需要0.135s、15.041s、15.068s。因此,通过实验对比,本文选用RRT算法进行可回收垃圾分类任务中的轨迹规划。(3)针对常见可回收垃圾材质丰富利用视觉方法难以实现有效区分的问题,利用薄膜压力传感器搭建触觉感知系统,提出了一种基于触觉的可回收垃圾材质分类方法。首先利用薄膜压力传感器采集不同材质物体的抓取握力并建立触觉信息库,然后设计基于视-触觉联合滑觉检测方法判断机器人是否抓取成功,最后进行触觉垃圾分类实验。实验结果表明,本文搭建的触觉感知系统可以实现不同材质的区分,证明了本文方法的有效性。
其他文献
在电力系统中,变压器是必不可少的一环,其健康与否对于整个电力系统来说十分重要,绕组变形是变压器故障的重要预兆,但是绕组变形的数据获取途径十分有限,导致变压器绕组故障诊断精度低。因此对绕组故障变形进行准确模拟,为变压器绕组故障检测提供数据样本,对于及时排查变压器故障,保障电力系统健康运行具有重要意义。当用频率响应法对变压器绕组进行检测时,通常将绕组等同于由电感、电容、电阻构成的线性无源双端口网络,而
学位
在塔式太阳能热发电系统中,吸热器的作用为吸收定日镜反射的太阳辐射能,其高效、安全运行是光热电站工作的前提条件。但是吸热器易受到外界影响,导致表面的温度和能流密度在部分区域出现数值过高的情况,使得吸热器表面的太阳辐射能量分布不均匀,引起吸热器损坏。因此,保证太阳能在吸热器上均匀分布,不但可提高吸热效率,更能提高电站运行的安全性。本论文应东方电气集团东方锅炉股份有限公司需求,以国家光热示范工程哈密熔盐
学位
系统的可靠性建模与研究为提高产品质量、增强系统可靠性和增长经济效益做出了巨大贡献。随着相关研究的深入,科学技术的提升,系统都具备了高可靠性、长寿命的特点,导致获取系统的相关失效数据的难度大大增加,传统的可靠性分析方法也受到挑战。目前,主要是基于系统失效过程进行可靠性分析,系统在运行过程中往往都要遭受退化失效过程和冲击失效过程两种失效模型。而环境的复杂性导致系统退化失效过程中的形式具有多样性,冲击过
学位
人体姿态估计是从图像或视频中获取人体关节点的位置,主要应用于自动驾驶、安防领域、人机互动、游戏动画等领域。人体姿态估计包括2D姿态估计和3D姿态估计,在引入神经网络方法后,人体姿态估计取得了重大进展,但是在人体姿态估计诸多方法中,仍存在几个问题,如3D人体姿态估计中,多视角比单视角能够提供更多的信息且使用几何原理让网络的性能进一步提高,但也带来了更多的约束,导致使用的效率不高;在2D人体姿态估计中
学位
随着人力资源成本逐渐增加、生产生活自动化与智能化应用场景与任务逐渐复杂,多机器人系统与多机器人协同工作逐渐在“机器换人”进程中占据主要地位。多机器人编队控制是多机器人协同工作领域的一项重要技术,可以在多机器人系统作业过程中,为系统成员之间维持稳定的几何关系,为安全作业和高效完成任务提供保障。因此,本文以移动机器人作为编队成员,深入研究了多机器人系统的编队控制问题。本文主要的研究工作和成果如下:(1
学位
近年来,我国空间技术不断取得重大突破,航天器的出现使人类不断探索新的天体和空间,加深了人类对地球和空间的认知,航天技术已渗透到人类活动的各个领域。为了确定航天器飞行弹道状态,外弹道测量系统通过脉冲雷达、光电经纬仪等设备测量出航天器飞行过程中的测元数据,这些数据都是随时间变化的有序离散时间序列。由于在测量过程中任何测元数据都会受到仪器设备、测量技术、测量环境等因素的影响与制约,导致观测数据都不可能极
学位
现阶段,我国铁路运输具有全天候、运量大的特点,且同时向着载重化和高速化发展。在长期运营过程中,轨道会出现磨损、裂纹,甚至发生断轨,威胁行车安全。因此,促进铁路检修的高效化、智能化具有重要意义。目前,我国使用的检测设备均依靠多人现场合作完成探伤,易受外界干扰、工作量大、效率低,且时效性不足。因此,本文针对这一现状,研究并实现了一款适用于超声波轨道探伤小车的远程控制系统,主要工作如下:(1)分析实际探
学位
<正>各有关单位、船舶:长江南京以下12.5 m深水航道二期工程于2018年5月投入试运行,为保障长江江苏段12.5 m深水航道船舶通航安全,依据交通运输部《长江江苏段船舶定线制规定(2013)》、江苏海事局《船舶航行富余水深管理规定》(2014年第3号通告),江苏海事局组织航运、航道等部门专家研究制定长江江苏段12.5 m深水航道船舶最大吃水控制标准,现通告如下:(1)江阴以上(南京新生圩至江阴
期刊
非对称液压缸是一类常见且重要的执行机构,由于它结构紧凑、制造简单等优点,在实际工程的应用非常广泛。同时随着近些年的超级工程越来越多,这些工程负载很大,系统干扰严重,需要使用多个执行机构共同运作。但是如果液压执行机构的同步精度达不到所需要求,会大大降低设备的可靠性,同时安全问题也需要考虑。因此研究如何在现有的生产条件,确保阀控非对称液压缸系统和多液压缸同步系统的安全可靠,并提高系统性能是非常有研究意
学位
半导体材料中使用最多的是硅(Si),而经过提纯的单晶硅在集成电路领域的地位举足轻重,不管是当前还是未来很长时间也不会发生动摇。直拉法是制备单晶硅的主要技术方法,制备过程不仅工艺复杂、制备周期长,同时制备过程中用到大功率热系统,会产生较高的能耗,在规模化生产硅单晶的过程中,容易出现峰值功率超过工厂最大电力负荷从而产生安全隐患,而针对峰值约束下的问题,人工调度无法对全局资源进行把控,会导致生产效率低,
学位