精确定位是移动机器人的关键技术,也是移动机器人领域的基础.采用路标定位方法,提出了一种地图构建方法及路标检测方法,利用路标之间的距离为匹配特征,将检测路标与实际路标进行匹配,从而实现移动机器人的精确定位.该方法大大提高了定位精度,同时降低了传统路标检测算法的复杂性,提高了算法应用的灵活性.工业用激光雷达定位算法封装严密,保密性很强,定位系统的附加值很高,甚至超过了激光雷达的本体价格.通过理论分析,针对采用激光雷达定位的移动机器人,提出一种基于反射板精确定位的算法,为激光雷达定位系统的大规模开发提供了理论基础.

为了满足视觉系统对于玩具小车的识别、定位和抓取,使用HALCON对相机进行系统标定,以消除相机畸变的影响。视觉系统创新性的使用了三相机进行图像采集,其中一个彩色相机用于识别,配套8mm镜头,两个黑白相机用于定位,配套12mm镜头。基于双目立体视觉系统和手眼标定系统,进行双目标定和手眼标定,得到对应的标定结果和标定误差。然后,通过得到的参数实现玩具小车的识别、定位和抓取,实验测试定位误差可以控制在0.3mm以内,能很好的实现玩具小车的抓取,满足工业生产的需求。

硅片多线切割是硅片生产中一个重要环节,传统的多线切割设备是采用游离砂浆式切割,这种切割方式效率低、成本高。而用于光伏行业的金刚线切割方式出片率高,绿色环保。但由于集成电路行业对硅片质量要求高,且金刚石切割设备价格昂贵,故还未广泛使用。因此,将砂浆切割设备改造成金刚石多线切割设备,并运用数据挖掘方法对切割过程数据进行分析,预测切割质量,反馈、优化关键参数。实验结果表明,改造金刚线设备切割的硅片TTV、Warp、Bow均优于传统砂浆切割。通过设备改造和参数优化,能更好地提高生产效率,保证生产质量,对硅片金刚线切割设备国产化具有重要的指导意义。

为了提高超薄切割砂轮片厚度检测精度和效率,通过研究传感器测量方式,设计了利用位移传感器采用对顶测量的方式在线检测超薄切割砂轮片厚度的设备,并对测量超薄切割砂轮片厚度时的误差进行分析。超薄切割砂轮片在磨削加工后会产生变形,分析了翘曲变形对厚度测量及传感器气压的影响和平面变形时对厚度测量及传感器气压的影响。针对检测装置的安装定位,对测点和支撑点不在同一平面上带来的误差进行分析,通过实验测量数据验证测量误差的范围及本方案的可行性。

在单晶硅加工中,硅片多线切割质量检测耗时和检测成本高造成硅片质量检测难。因此,提出一种基于生成对抗网络(WGAN-GP)数据处理与自注意力残差网络(SeResNet)的硅片质量预测方法。分析多线切割的机制,确定影响硅片质量的工艺参数,建立数据样本,使用WGAN-GP对样本数据进行数据增强。在此基础上,建立基于SeResNet的硅片总体厚度偏差预测模型。以硅片的多线切割加工过程监控数据为模型验证数据,对构建的硅片总体厚度偏差预测模型进行验证。实验结果表明:该模型具有良好泛化性和高准确率,有效解决了小样本数据下的预测难题,实现了平均相对误差小于10%的硅片总体厚度偏差预测,所以基于数据驱动的硅片质量预测来代替硅片加工中的质量检测具有重要的现实意义。

针对水工金属结构安全监测数字化管理系统可视化效果差,功能交互模式单一等问题,设计了一款基于虚拟现实技术的水工金属结构安全监测虚拟系统。该系统通过远程数据访问,将实时采集的弧形闸门、液压启闭机等各项传感器数据,通过RabbitMQ消息队列与虚拟场景进行关联,完成了数据驱动下实时仿真,以及监测数据的图表可视化,进而实现了溢洪道水工金属结构安全监测与虚拟现实技术的融合。并通过虚拟漫游、模型交互及动态仿真等功能将系统应用于实际水工金属结构安全监测中。应用表明:该系统具有沉浸感强,交互性好等优点,并且能够实时监测闸门及液压启闭机的运行状态,有利于管理者对后期水工金属结构的安全运维做出准确判断。为水工金属结构的智慧化管理提供应用和参考价值。

为有效提取非平稳性、复杂性的滚动轴承振动信号特征,提出一种基于变分模态分解、改进烟花算法(IFWA)优化支持向量机(SVM)的滚动轴承故障诊断方法。利用VMD对原始信号进行分解,计算得到各IMF的样本熵,将原始信号的时域特征与其结合组成特征矩阵。为提高故障诊断效率,采用IFWA优化SVM,建立IFWA-SVM模型。使用训练集特征矩阵训练诊断模型,实现滚动轴承的故障诊断。利用实测信号验证该方法,并与粒子群算法优化进行比较。结果表明:利用该方法进行诊断,正确率提高了3.33%、训练时间缩短了21.55 s,验证了该方法的可行性。

商用自动导引车（AGV）通常采用链传动机构进行动力传动,其车轮的固定结构可以视为悬臂式结构.因此,容易发生驱动轮＂外掰＂和启停＂冲击＂问题,这限制了AGV在频繁和快速加速或减速过程中的精确运动.本文以某公司设计的AGV为例,通过反复试验和数值模拟,从结构和受力分析入手,找出了产生这种现象的原因：驱动单元的＂L＂形悬挂机构引起了较大的应力,使各个零部件的接触间隙放大;链传动机构的使用使AGV在频繁启停或正反向运动时,容易在链轮和链条之间形成间隙.之后从工程角度提出了新的驱动单元结构,解决了上述问题,同时大幅减小了机构中的应力,提高了传动精度,为AGV的设计提供了一种更实用、更优化的驱动结构.

针对目前工业机器人上料时大都采用预先示教的方式,一旦工作条件发生变化就会导致抓取失败的问题,研究了一种基于视觉引导FANUC机器人的抓取系统,提高了机器人柔性化抓取能力。系统采用单目视觉定位方法将图像中的特征点通过相机标定参数、Eye-in-Hand手眼标定参数转换为机器人基坐标系下的位姿,利用FANUC Robot Interface实现上位机与机器人通信并把定位结果发送到机器人位置寄存器,引导机器人运动到相应位置并通过末端执行器完成对空心圆柱体工件的抓取。经过多次抓取实验数据分析,该系统定位误差在0.5mm以内,具有很好的实际应用价值。