【摘 要】
：
机器人因具有工作空间大、响应速度快和承载能力强等特性在生产制造中应用日益广泛。目前机器人主要通过离线编程的方式完成简单、重复性的劳动,存在智能化程度低、处理复杂任务困难等问题,难以适应多品种、小批量、多规格产品的生产。随着机器人相关研究的不断深入,人机协作解决上述问题的优势越来越明显,人类的融入使得机器人系统的柔性化和智能化程度显著提升。然而,人与机器人处于同一环境中协作完成任务也对机器人的感知和
【基金项目】
：
热塑性复合材料大型构件机器人小余量去除机理与高精度装配（国家自然科学基金重大项目课题,52090054）； 大型复杂曲面机器人加工模仿学习和自主决策（湖北省自然科学基金重点项目,2020CFA077）；
论文部分内容阅读
机器人因具有工作空间大、响应速度快和承载能力强等特性在生产制造中应用日益广泛。目前机器人主要通过离线编程的方式完成简单、重复性的劳动,存在智能化程度低、处理复杂任务困难等问题,难以适应多品种、小批量、多规格产品的生产。随着机器人相关研究的不断深入,人机协作解决上述问题的优势越来越明显,人类的融入使得机器人系统的柔性化和智能化程度显著提升。然而,人与机器人处于同一环境中协作完成任务也对机器人的感知和智能控制能力提出了更高的要求,机器人需要具备感知人体行为与运动物体位姿和动态运动生成的能力。因此,本文基于人机协作技术,提出“人-机器人-环境”下的机器人系统,重点针对人机协作软硬件系统搭建、旋转投影变换下骨架动作识别、姿态动态系统下机器人运动生成和连续运动物体的6D位姿估计展开了研究,本文的主要研究内容如下:1、“人-机器人-环境”下的人机协作系统构建。通过构建控制模块、感知模块和执行交互模块,完成系统的硬件环境搭建。基于机器人开源系统平台ROS实现视觉感知模块和机器人控制模块,完成系统的软件环境设计。采用张氏标定法完成相机的内参标定,并采用最小二乘法求解相机坐标系、运动捕捉相机坐标系和机器人坐标系转换关系以获取相机的外参。协作系统构建为后续工作打下坚实基础。2、旋转投影变换下骨架动作识别。针对骨架动作序列中时空信息挖掘不充分的问题,提出了一种面向动作识别的骨架旋转投影描述子。数据预处理部分通过建立以人为中心坐标系和学习人体骨架长度实现。特征提取部分则通过旋转投影特征提取与方向梯度直方图特征提取以获取最终的特征表达。实验在三个不同的数据集上展开,算法鉴别力在HDM05数据集的三个子数据集上分别达到100%、98.2%和98.9%,在Berkeley MHAD数据集上达到100%,在UTKinect数据集上达到97.0%。3、姿态动态系统下机器人运动生成。针对动态环境下机器人运动生成问题,基于线性变参系统,提出了一种流形空间中姿态动态系统构建方法。利用李雅普诺夫理论证明所提方法具备全局渐进稳定性。姿态动态系统的构建主要包含训练数据的采集与预处理和参数训练。机器人能够从人类示教数据中学习相关经验,并用于生成机器人运动。在仿真实验中,所构建的动态系统兼具收敛性和追踪性。最终在实际机器人平台的实验中成功完成人机物品传递协作任务,说明方法具备有效性。4、连续运动物体的6D位姿估计。针对连续运动物体位姿估计问题,分别从基于学习和区域的算法出发,提出特征融合的迭代位姿估计神经网络算法和稀疏高斯下6D位姿追踪方法。前者主要包含彩色与深度图像特征融合、迭代位姿估计网络的构建和面向神经网络连续的旋转表达,后者则通过构建对应线结合图像信息以生成概率模型并采用LM法优化以迭代求解更新位姿。基于学习算法的实验在ycb和line MOD数据集上展开,实现的平均位姿估计误差分别为0.0369m和0.0169m,且算法运行平均时间仅为0.0869s。基于区域方法的实验在实际场景下开展,结果表明算法能够实现物体的位姿追踪,且对遮挡具有鲁棒性,其具备的高计算效率能够满足多物体同时追踪,并最终结合动态系统运动生成完成人机协作实际应用验证实验。
其他文献
bHLH转录因子是植物体内的第二大类转录因子，在植物的生长发育、生理代谢及逆境应答过程中起着重要的作用。以肋果沙棘（Hippophae neurocarpa）和西藏沙棘（H. tibetana）为研究材料，通过转录组测序，筛选出受正选择作用的转录因子bHLH94基因，基于HnbHLH94、HtbHLH94基因序列和基因表达量分析，研究肋果沙棘和西藏沙棘bHLH94基因对海拔的响应机制。HnbHLH
新冠肺炎疫情爆发,武汉成为抗疫的关键地区,同时由于网络上有关疫情的新闻纷繁复杂、真假参半,环境风险与信息爆炸给群众带来了双重打击,对于未经世事的青少年群体而言更是如此,他们正面临着一场史无前例的危机。尤其是处于疫情严重地区的青少年,他们暴露在离危险最近的地方,生活、学习、社交、心理、情绪等多方面,或多或少都受到了来自环境的干扰与侵袭。并且,在对以武汉市S职高学生为代表的青少年的状况调查中了解到,他
专业社会工作在中国大陆“重生”以后,以“传统社会工作”和“专业社会工作”关系为尺度的讨论引领着社会工作发展的相关研究。在遵从“嵌入”的逻辑之下,中国社会工作获得极大发展。然而,在政策基础、专业能力基础、人才队伍基础、社会需求等要素发生诸多变化的新时期,“嵌入”发展策略已经不能满足社会工作发展的需要,因此,学界提出将“嵌合”作为下一阶段新的发展策略。而“嵌合”作为一个待开发的概念,尚缺乏实证研究及细
在我国,社会组织是参与贫困治理的力量之一,为打赢脱贫攻坚战作出了重要贡献。论文的研究对象是通过政府购买项目进入到扶贫场域中的外生型社会组织,文中表述为H社会工作服务站。现有研究认为,外生型社会组织在参与社会治理的过程中,与内生型社会组织相比,容易面临融入难、自主性弱、成效持续性不足等一些特有的困境。但是,根据笔者对H社会工作服务站扶贫实践的观察,发现其在克服困境的同时取得了良好的扶贫成效。因此,对
油用玫瑰主栽品种‘苦水’玫瑰的栽培园区总见千花无果现象，为此，本研究对‘苦水’玫瑰的杂交育性进行了遗传学研究。授粉试验发现，自然授粉和人工辅助授粉时‘苦水’玫瑰自交不结实；异交时‘，苦水’玫瑰作为母本与‘丰花’玫瑰、‘四季’玫瑰、‘艳霞’玫瑰、重瓣黄刺玫之间具有亲和性，而作为父本与杂交母本都无法成功授粉结实。在雄蕊花瓣化、P/O值、花粉异型性和花粉萌发率等生殖特征中发现‘苦水’玫瑰的花粉畸形现象严
怀缅是一个可以在过去和现在,现在和未来之间建立联系的过程。当人们陷入回忆时,常常会留恋过去的美好、重温成就的喜悦,并感慨时间的流逝,却往往忽略过去何以塑造当下的自我,缺少经验的总结和反思。透过怀缅,人们感知到生活所有的起落、问题、机遇、成功或失败,都是值得被记住的。而更为重要的是重读过去的故事,整合经验以反思、调整未来的生活。老年人在晚年会作出更频繁的回忆。由于生理机能的持续老化,伴随社会地位的降
2020年突然爆发的新冠疫情使身处疫情中心的青少年们近距离地经历并感受着此次疫情带给大家的学习、生活等各方面的影响。青少年们不仅要面临未知的恐惧以及生离死别的悲痛,且要适应线上教学的变化以及学业问题的压力,其身心健康也会受到一定消极影响。同时,青少年们的认知能力还尚待提升,社会经验还存在缺乏,因此在面临新冠疫情这种突发性的大型公共卫生事件时,他们是更容易受到不良心理影响的易感人群。而领悟社会支持的
婚姻的稳定影响着社会发展、家庭和谐、子女成长及家庭成员的心理和行为,提高婚姻稳定性具有多种效益。我国城市居民的离婚率居高不下,成为各界在研究婚姻稳定性问题时关注的主要内容之一。本文以CW离婚案为对象,以小见大来探讨城市居民的婚姻稳定性问题,从而找出影响婚姻稳定性的风险因素并提出干预方案,最终为相关社会工作者针对性、高效干预居民婚姻不稳定性风险问题提供支持。研究中以文献分析法、案例分析法、访谈法为主
根据机器人的未来发展趋势,人机协同工作的情况会日益增多,在与人接触时刚性机器人会产生交互的安全性不足、对于复杂环境的适应性差等问题。而变刚度关节因为含有弹性元件,可以使机器人具有较好的柔顺性、适应性和人机交互的安全性。本文针对被动负重外骨骼的设计需求,创新性地采用一种智能材料剪切增稠胶（Shear Thickening Gel,STG）,利用其在冲击或者剪切作用下可以自适应变刚度的特点,提出一种变
对高阻隔薄膜痕量气体渗透过程的实时观察和定量测量,是研究OLED、QLED等柔性显示器件的水氧阻隔层、可控核聚变装置中氢同位素阻隔层的关键,对薄膜阻隔性能的测量可以为新阻隔材料的研发、制造工艺迭代、微观渗透机理的研究提供支撑。本文基于现有质谱法高灵敏痕量气体渗透装置,针对目前设备存在的测量参数单一、测量周期长、准确性低等问题开展了研究:在现有理论模型的基础上,通过对气体吸附、溶解、扩散、脱附等过程