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HDec-POSMDPs MRS Exploration and Fire Searching Based on IoT Cloud Robotics
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作者 Ayman El Shenawy Khalil Mohamed Hany Harb 《International Journal of Automation and computing》 EI CSCD 2020年第3期364-377,共14页
The multi-robot systems(MRS)exploration and fire searching problem is an important application of mobile robots which require massive computation capability that exceeds the ability of traditional MRS′s.This paper pr... The multi-robot systems(MRS)exploration and fire searching problem is an important application of mobile robots which require massive computation capability that exceeds the ability of traditional MRS′s.This paper propose a cloud-based hybrid decentralized partially observable semi-Markov decision process(HDec-POSMDPs)model.The proposed model is implemented for MRS exploration and fire searching application based on the Internet of things(IoT)cloud robotics framework.In this implementation the heavy and expensive computational tasks are offloaded to the cloud servers.The proposed model achieves a significant improvement in the computation burden of the whole task relative to a traditional MRS.The proposed model is applied to explore and search for fire objects in an unknown environment;using different sets of robots sizes.The preliminary evaluation of this implementation demonstrates that as the parallelism of computational instances increase the delay of new actuation commands which will be decreased,the mean time of task completion is decreased,the number of turns in the path from the start pose cells to the target cells is minimized and the energy consumption for each robot is reduced. 展开更多
关键词 Multi-robot systems hybrid decentralized partially observable semi-Markov decision process(HDec-POSMDPs) multi-robot systems(MRS)exploration and fire searching cloud robotics cloud computing
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Control-Communication Co-Optimization for Wireless Cloud Robotic System via Multi-Agent Transfer Reinforcement Learning
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作者 Chi Xu Junyuan Zhang Haibin Yu 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 2026年第2期311-326,共16页
The wireless cloud robotic system(WCRS),which fully integrates sensing,communication,computing,and control capabilities as an intelligent agent,is a promising way to achieve intelligent manufacturing due to easy deplo... The wireless cloud robotic system(WCRS),which fully integrates sensing,communication,computing,and control capabilities as an intelligent agent,is a promising way to achieve intelligent manufacturing due to easy deployment and flexible expansion.However,the high-precision control of WCRS requires deterministic wireless communication,which is always challenging in the complex and dynamic radio space.This paper employs the reconfigurable intelligent surface(RIS)to establish a novel RIS-assisted WCRS architecture,where the radio channel is controlled to achieve ultra-reliable,low-delay,and low-jitter communication for high-precision closed-loop motion control.However,control and communication are strongly coupled and should be co-optimized.Fully considering the constraints of control input threshold,control delay deadline,beam phase,antenna power,and information distortion,we establish a stability maximization problem to jointly optimize control input compensation,RIS phase shift,and beamforming.Herein,a new jitter-oriented system stability objective with respect to control error and communication jitter is defined and the closed-form expression of control delay deadline is derived based on the Jensen Inequality and Lyapunov-Krasovskii functional.Due to the time-varying and partial observability of the channel and robot states,we model the problem as a partially observable Markov decision process(POMDP).To solve this complex problem,we propose a multi-agent transfer reinforcement learning algorithm named LSTM-PPO-MATRL,where the LSTM-enhanced proximal policy optimization(PPO)is designed to approximate an optimal solution and the option-guided policy transfer learning is proposed to facilitate the learning process.By centralized training and decentralized execution,LSTM-PPO-MATRL is validated by extensive experiments on MuJoCo tasks for both low-mobility and high-mobility robotic control scenarios.The results demonstrate that LSTM-PPO-MATRL not only realizes high learning efficiency,but also supports low-delay,low-jitter communication for low error control,where 71.9%control accuracy improvement and 68.7%delay jitter reduction are achieved compared to the PPO-MADRL baseline. 展开更多
关键词 Multi-agent transfer reinforcement learning(MATRL) partially observable Markov decision process(POMDP) reconfigurable intelligent surface(RIS) system stability wireless cloud robotic system(WCRS)
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Architectural Design of a Cloud Robotic System for Upper-Limb Rehabilitation with Multimodal Interaction 被引量:2
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作者 Hui-Jun Li Ai-Guo Song 《Journal of Computer Science & Technology》 SCIE EI CSCD 2017年第2期258-268,共11页
The rise in the cases of motor impairing therapy. Due to the current situation that the service illnesses demands the research for improvements in rehabilitation of the professional therapists cannot meet the need of ... The rise in the cases of motor impairing therapy. Due to the current situation that the service illnesses demands the research for improvements in rehabilitation of the professional therapists cannot meet the need of the motorimpaired subjects, a cloud robotic system is proposed to provide an Internet-based process for upper-limb rehabilitation with multimodal interaction. In this system, therapists and subjects are connected through the Internet using client/server architecture. At the client site, gradual virtual games are introduced so that the subjects can control and interact with virtual objects through the interaction devices such as robot arms. Computer graphics show the geometric results and interaction haptic/force is fed back during exercising. Both video/audio information and kinematical/physiological data axe transferred to the therapist for monitoring and analysis. In this way, patients can be diagnosed and directed and therapists can manage therapy sessions remotely. The rehabilitation process can be monitored through the Internet. Expert libraries on the central server can serve as a supervisor and give advice based on the training data and the physiological data. The proposed solution is a convenient application that has several features taking advantage of the extensive technological utilization in the area of physical rehabilitation and multimodal interaction. 展开更多
关键词 cloud robot multimodal interaction motor rehabilitation haptic/force feedback
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基于点云的复杂工件机器人喷涂方法
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作者 王化明 沈颖 +1 位作者 姜少华 徐轲 《江苏大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期25-30,共6页
针对示教喷涂机器人在面对多品种小批量工件时适应性差的问题,研究一种基于3D点云模型参数化重建的复杂工件机器人喷涂方法.采用线激光视觉传感器扫描工件得到其3D点云,去除点云中背景及挂钩以分割工件点云,在工件点云主矢量方向投影并... 针对示教喷涂机器人在面对多品种小批量工件时适应性差的问题,研究一种基于3D点云模型参数化重建的复杂工件机器人喷涂方法.采用线激光视觉传感器扫描工件得到其3D点云,去除点云中背景及挂钩以分割工件点云,在工件点云主矢量方向投影并切片以获得工件尺寸,进行工件的参数化建模.根据工件特征表面的类型,将凹面和具有复连通区域的面分解为封闭的凸面,采用扫描线法生成喷涂路径并进行机器人轨迹规划.构建机器人喷涂系统,多次测试表明:系统能基于工件点云进行三维模型重建及机器人轨迹规划,机器人能沿规划轨迹运动,对工件悬挂位姿要求不敏感,满足工件喷涂的实际需求. 展开更多
关键词 机器人 点云 参数化建模 轨迹规划 喷涂系统
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H型钢焊缝提取方法设计
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作者 李聪 王金涛 +1 位作者 张剑一 杜振军 《机械设计与制造》 北大核心 2026年第1期94-98,共5页
针对焊接机器人自主识别和定位H型钢工件的问题,提出了一种基于点云特征点提取的H型钢焊缝提取方法。首先,利用传感器扫描H型钢工件,得到H型钢的三维点云数据;其次对单行点云数据进行预处理,通过中值滤波滤去噪声,并利用高度变化转折求... 针对焊接机器人自主识别和定位H型钢工件的问题,提出了一种基于点云特征点提取的H型钢焊缝提取方法。首先,利用传感器扫描H型钢工件,得到H型钢的三维点云数据;其次对单行点云数据进行预处理,通过中值滤波滤去噪声,并利用高度变化转折求出单行点云数据的特征点;最后利用焊接平面的高度从特征点中筛选出焊缝特征点,并通过整体处理提取所有的焊缝特征点拟合成焊缝。实验结果表明,该方法可以准确地识别H型钢的焊缝,满足工业生产的要求。 展开更多
关键词 焊接机器人 视觉传感 点云 焊缝提取
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A Task-Oriented Hybrid Cloud Architecture with Deep Cognition Mechanism for Intelligent Space
6
作者 Yongcheng Cui Guohui Tian Xiaochun Cheng 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2023年第8期1385-1408,共24页
Intelligent Space(IS)is widely regarded as a promising paradigm for improving quality of life through using service task processing.As the field matures,various state-of-the-art IS architectures have been proposed.Mos... Intelligent Space(IS)is widely regarded as a promising paradigm for improving quality of life through using service task processing.As the field matures,various state-of-the-art IS architectures have been proposed.Most of the IS architectures designed for service robots face the problems of fixedfunction modules and low scalability when performing service tasks.To this end,we propose a hybrid cloud service robot architecture based on a Service-Oriented Architecture(SOA).Specifically,we first use the distributed deployment of functional modules to solve the problem of high computing resource occupancy.Then,the Socket communication interface layer is designed to improve the calling efficiency of the function module.Next,the private cloud service knowledge base and the dataset for the home environment are used to improve the robustness and success rate of the robot when performing tasks.Finally,we design and deploy an interactive system based on Browser/Server(B/S)architecture,which aims to display the status of the robot in real-time as well as to expand and call the robot service.This system is integrated into the private cloud framework,which provides a feasible solution for improving the quality of life.Besides,it also fully reveals how to actively discover and provide the robot service mechanism of service tasks in the right way.The results of extensive experiments show that our cloud system provides sufficient prior knowledge that can assist the robot in completing service tasks.It is an efficient way to transmit data and reduce the computational burden on the robot.By using our cloud detection module,the robot system can save approximately 25% of the averageCPUusage and reduce the average detection time by 0.1 s compared to the locally deployed system,demonstrating the reliability and practicality of our proposed architecture. 展开更多
关键词 Service robot intelligent space cloud robot interactive robot system robot cloud service framework
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高精度三维激光引导的装配式钢结构智能动态焊接方法研究
7
作者 苏相岗 王坤 +6 位作者 黄敏 黄乐华 陆欢 王杰惠 易天琦 党隆基 王元清 《工业建筑》 2026年第1期176-184,共9页
装配式钢结构因其良好的施工便捷性,在现代建筑工程中得到广泛应用。然而,传统的焊接工艺在钢结构的连接过程中面临焊接精度低、自动化水平不足、施工质量受人为因素影响较大等问题,严重制约了装配式建筑的智能化和高效化发展。为此,提... 装配式钢结构因其良好的施工便捷性,在现代建筑工程中得到广泛应用。然而,传统的焊接工艺在钢结构的连接过程中面临焊接精度低、自动化水平不足、施工质量受人为因素影响较大等问题,严重制约了装配式建筑的智能化和高效化发展。为此,提出了一种基于高精度三维激光引导的装配式钢结构智能动态焊接方法,以提升焊接精度,减少人为误差,并实现焊接过程的智能化控制。本方法利用高精度三维激光扫描技术获取焊接区域的空间特征,通过点云数据处理与智能识别算法,自动识别焊缝位置及形态,进而精确规划焊接轨迹。结合机器人视觉引导技术与自适应控制算法,系统能够实时调整焊接参数,以适应焊缝间隙、构件公差及施工环境变化,提高焊接精度和一致性。同时,引入深度学习模型对焊接过程进行智能监测与缺陷检测,通过焊缝成形质量分析和焊接缺陷识别,实现焊接质量的实时评估和优化调整。为验证该方法的有效性,搭建了高精度三维激光扫描与智能焊接试验平台,并在不同工况下进行了焊接精度、焊接效率及焊接质量的测试分析。试验结果表明,该方法能够显著提高焊缝定位精度,减少焊接变形,提高焊接强度与一致性,并有效降低施工成本和人工干预需求。相比传统焊接方式,本研究提出的方法在装配式钢结构施工中展现出了更高的智能化水平和更优的工程适用性,为装配式建筑智能建造提供了一种高效、可靠的焊接解决方案。 展开更多
关键词 高精度三维激光 钢结构 智能焊接 点云数据处理 机器人视觉引导
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基于云技术的采摘机器人数据系统设计
8
作者 牛金星 张恩嘉 张涛 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第4期163-170,共8页
采摘机器人是智能农机装备和智慧农业系统的重要组成部分,近年来,采摘机器人在果实检测识别与定位抓取等方面均取得显著进展。尽管如此,采摘机器人在真实果园中的应用仍未成熟,例如无法适应动态多变的非结构化果园环境,导致采摘成功率... 采摘机器人是智能农机装备和智慧农业系统的重要组成部分,近年来,采摘机器人在果实检测识别与定位抓取等方面均取得显著进展。尽管如此,采摘机器人在真实果园中的应用仍未成熟,例如无法适应动态多变的非结构化果园环境,导致采摘成功率较低以及采摘耗时较长。在设计的采摘机器人数据系统中,运用云端协同,将数据处理较复杂的目标检测与定位部署在云端,系统放置于模拟环境下进行采摘试验。结果表明,采摘识别率≥92%;采摘定位误差为3.3%~5.4%;采摘平均成功率为75%;平均单果采摘耗时12.04 s,有效提高采摘的精确率及实时性。将果园环境参数信息以及从采摘机器人设备端获取的数据,如深度相机的实时图像、机械臂状态参数等通过MQTT协议实时上传到物联网平台,以Web网页端可视化界面的方式为用户提供远程监控采摘机器人功能。实机测试中可视化界面数据显示完善,各项传感器满足实时性要求,突发异常情况时可以准确告警。 展开更多
关键词 采摘机器人 云端协同 果实检测 MQTT协议 数据处理
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基于博弈论云模型的移动式打磨机器人用户体验评价研究
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作者 万钰 周祎德 +1 位作者 纪浩翔 李翰林 《包装工程》 北大核心 2026年第2期93-101,115,共10页
目的为改善移动式打磨机器人用户满意度低和操作体验差的现状,构建一种基于博弈论云模型的用户体验评价模型。方法首先根据移动式打磨机器人的产品特征,综合运用文献研究、用户访谈和德尔菲法确定用户体验评价指标;其次通过层次分析法... 目的为改善移动式打磨机器人用户满意度低和操作体验差的现状,构建一种基于博弈论云模型的用户体验评价模型。方法首先根据移动式打磨机器人的产品特征,综合运用文献研究、用户访谈和德尔菲法确定用户体验评价指标;其次通过层次分析法和熵权法分别计算各项评价指标的主、客观权重,引入博弈论进行组合赋权;最后通过云模型确定综合评价等级,运用IPA分析法对各指标进行重要性与绩效分析。结果以风电叶片打磨机器人作为评价实例,筛选出7个优先级较高的指标并进行针对性改进,根据用户评价结果显示,改进后方案有效提升了用户体验。结论该模型能够有效量化产品用户体验,定位设计要点,为其他智能制造装备的优化设计提供定量的理论指导。 展开更多
关键词 产品设计 移动式打磨机器人 博弈论组合赋权 云模型 用户体验评价
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实例分割与空间解析融合的番茄实时三维位姿估计方法
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作者 苟豪 赵国瑞 +3 位作者 董适 吕生华 林晨 文剑 《农业工程学报》 北大核心 2026年第2期185-194,共10页
针对复杂种植环境中现有果实位姿估计方法精度低、实时性差等问题,该研究提出一种融合轻量化实例分割与空间解析的番茄实时三维位姿估计方法。通过构建改进的YOLOv7-M1轻量化网络,实现果实掩膜高精度提取与关键点感兴趣区域快速定位;设... 针对复杂种植环境中现有果实位姿估计方法精度低、实时性差等问题,该研究提出一种融合轻量化实例分割与空间解析的番茄实时三维位姿估计方法。通过构建改进的YOLOv7-M1轻量化网络,实现果实掩膜高精度提取与关键点感兴趣区域快速定位;设计HRNet-ECA嵌入高通量注意力机制提升检测准确率;搭建多模态数据融合框架,结合深度图与感兴趣区域,经点云滤波处理和空间几何计算实时获取果实三维位姿参数。试验结果表明,改进后的YOLOv7-M1掩膜分割平均精度为95.56%,召回率93.52%,准确率96.17%;改进后的HRNet-ECA关键点相似度为96.61%,位姿估计准确率95.00%,三维姿态角平均误差9.40°,关键点平均定位误差4.13 mm,关键点在X、Y、Z方向上的平均误差分别为3.41、2.95和1.02 mm。单果处理平均耗时0.063 s。该方法构建了轻量化实例分割网络与改进关键点检测模型的级联结构,结合点云空间解析,在保证精度指标同时兼顾实时效率,实现了番茄果实的高精度实时位姿估计,可为复杂农业场景下果蔬精准自动化采收提供高效的解决方案。 展开更多
关键词 机器人 位姿估计 实例分割 关键点检测 点云滤波
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基于三维点云的葡萄采摘场景感知与采摘点定位方法
11
作者 王金海 林学民 +4 位作者 张喆嵛 王金拴 陈明猷 郭耀辉 罗陆锋 《农业工程学报》 北大核心 2026年第2期195-204,共10页
为实现非结构化果园环境中葡萄簇三维采摘点的高精度定位,该研究提出了一种融合3D点云与2D图像的视觉感知与认知方法。首先,采用Point Transformer V2模型对采摘场景进行精细语义分割,为后续聚类与采摘点定位提供语义支撑。其次,结合葡... 为实现非结构化果园环境中葡萄簇三维采摘点的高精度定位,该研究提出了一种融合3D点云与2D图像的视觉感知与认知方法。首先,采用Point Transformer V2模型对采摘场景进行精细语义分割,为后续聚类与采摘点定位提供语义支撑。其次,结合葡萄簇形态特征,提出了三维空间下的葡萄簇采摘点定位算法(3D grape picking point localization algorithm,3D GPPLA),利用DBSCAN与K-Means的双阶段聚类策略,有效分离多串葡萄簇并实现单串葡萄的三维采摘点定位。为应对三维定位失败,进一步引入基于RGB图像的补偿机制,通过SegFormer模型实现二维语义感知,并结合二维采摘点定位算法(2D grape picking point localization algorithm,2D GPPLA)完成坐标投影与三维精度补全。试验结果表明,Point Transformer V2在语义分割任务中的m IoU达89.83%,其中果梗与枝干类别IoU分别为78.55%与84.20%。在1847簇葡萄样本试验中,3D GPPLA算法在单簇与多簇场景下的采摘点定位成功率分别为98.81%和80.95%,总体达89.11%。结果验证了所提方法在三维采摘点定位中的高精度与鲁棒性,为葡萄采摘机器人视觉系统优化及非结构化环境下的低损采摘提供了技术支撑。 展开更多
关键词 采摘机器人 三维点云 采摘点定位 葡萄 场景感知 场景认知
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基于射频法的油库液体石油产品数量在线检测装置研究
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作者 白书齐 杜鹏 +2 位作者 张萍 钱铁鑫 李岳先 《工业仪表与自动化装置》 2026年第1期37-40,共4页
针对传统油库数量检测技术存在准确度低、周期长、人员操作繁琐及工作危险程度高等问题,设计并开发了1套基于射频传感技术的智能化在线检测装置。基于射频波逐层扫描原理,在线识别罐内液体石油产品的油层、混合层、水层;利用集成多功能... 针对传统油库数量检测技术存在准确度低、周期长、人员操作繁琐及工作危险程度高等问题,设计并开发了1套基于射频传感技术的智能化在线检测装置。基于射频波逐层扫描原理,在线识别罐内液体石油产品的油层、混合层、水层;利用集成多功能传感器和机器人巡检装置(Robot-A)对油库罐内液体石油产品进行检测,通过计算机智能计算,获取储罐内液位、温度、压力、密度、含水率及分层界面等参数;搭建“云平台”并预置预警模块,对储罐的温度、压力、液位最高极限和最低极限开启预警模式,智能联动应急措施,达到智能化在线检测和预警的作用。为石化行业油库液体石油产品数量检测的智能化升级提供技术支撑。 展开更多
关键词 射频法 多功能传感器 机器人巡检 云平台 油库 数量检测
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面向BIM模型的激光雷达点云定位方法研究
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作者 赖正楠 陈鲤文 黄彦骁 《工业控制计算机》 2026年第2期70-72,共3页
聚焦于机器人的定位问题,提出一种基于BIM模型与激光雷达点云的定位方法。针对无GPS定位的情况,利用激光雷达获取环境点云信息,以及BIM模型包含的建筑结构信息来实现定位。通过将BIM数据点云化及二维化、三维雷达点云数据二维化,弥合数... 聚焦于机器人的定位问题,提出一种基于BIM模型与激光雷达点云的定位方法。针对无GPS定位的情况,利用激光雷达获取环境点云信息,以及BIM模型包含的建筑结构信息来实现定位。通过将BIM数据点云化及二维化、三维雷达点云数据二维化,弥合数据形态差异。采用霍夫变换计算主方向,基于模板匹配实现二维全局粗配准定位,再利用TrimmedICP算法进行精确配准定位。实验结果表明该方法能够实现在无给定初始位置信息的全局定位。该方法也可用于其他结构化特征明显的全局定位问题。 展开更多
关键词 定位 机器人 BIM模型 激光雷达点云 模板匹配 ICP算法
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四足机器人的转弯控制及非结构化地形自适应优化算法研究
14
作者 李信言 安娜 王婷 《机械设计与制造工程》 2026年第2期75-80,共6页
针对四足机器人动态转向失稳与非结构化地形适应性不足的问题,提出四足机器人转弯控制及非结构化地形自适应优化算法。通过融合Denavit-Hartenberg运动学约束与多模态感知,优化质心-足端力矩分配与地形刚度的动态匹配。实验结果表明:算... 针对四足机器人动态转向失稳与非结构化地形适应性不足的问题,提出四足机器人转弯控制及非结构化地形自适应优化算法。通过融合Denavit-Hartenberg运动学约束与多模态感知,优化质心-足端力矩分配与地形刚度的动态匹配。实验结果表明:算法轨迹跟踪最大均方根偏差较最优对比方法降低64%(标准差0.04,精度达标率86.7%);能量效率系数较对比方法的极值降低58%,稳定区间(18.0~25.0 J/m)覆盖率达92.3%,能耗波动率下降42%;足端滑移率均值仅0.33。非结构化地形验证证实其能同时保持控制精度达标率大于85%及能耗波动率小于15%。所提算法提高了四足机器人的运动控制精度,能够为四足机器人的全地形运动优化提供全新方案。 展开更多
关键词 四足机器人 D-H参数法 深度点云分割 多模态融合 贝塞尔曲线
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Directional Point Net:3D Environmental Classification for Wearable Robots 被引量:1
15
作者 Kuangen ZHANG Jing WANG Chenglong FU 《Instrumentation》 2019年第1期25-33,共9页
A subject who wears a suitable robotic device will be able to walk in complex environments with the aid of environmental recognition schemes that provide reliable prior information of the human motion intent.Researche... A subject who wears a suitable robotic device will be able to walk in complex environments with the aid of environmental recognition schemes that provide reliable prior information of the human motion intent.Researchers have utilized 1 D laser signals and 2 D depth images to classify environments,but those approaches can face the problems of self-occlusion.In comparison,3 D point cloud is more appropriate for depicting the environments.This paper proposes a directional PointNet to directly classify the 3 D point cloud.First,an inertial measurement unit(IMU)is used to offset the orientation of point cloud.Then the directional PointNet can accurately classify the daily commuted terrains,including level ground,climbing up stairways,and walking down stairs.A classification accuracy of 98%has been achieved in tests.Moreover,the directional PointNet is more efficient than the previously used PointNet because the T-net,which is utilized to estimate the transformation of the point cloud,is not used in the present approach,and the length of the global feature is optimized.The experimental results demonstrate that the directional PointNet can classify the environments in robust and efficient manner. 展开更多
关键词 PointNet 3D ENVIRONMENTAL classification POINT cloud WEARABLE robotS
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基于改进DGCNN的树木点云分割方法 被引量:1
16
作者 刘超 卜鑫荣 +3 位作者 刘慧 杨官学 沈跃 徐婕 《南京农业大学学报》 CAS 北大核心 2025年第1期240-248,共9页
[目的]通过目标分割为果园喷雾机提供树木的表征信息,使喷雾机能够实现精准喷雾。在分割过程中,对苗圃中的树冠、树干等不同部位进行分割,可以帮助喷雾机对喷雾部分对靶,在果园或苗圃景观中实现自动导航以及精准喷药等操作。与图片相比... [目的]通过目标分割为果园喷雾机提供树木的表征信息,使喷雾机能够实现精准喷雾。在分割过程中,对苗圃中的树冠、树干等不同部位进行分割,可以帮助喷雾机对喷雾部分对靶,在果园或苗圃景观中实现自动导航以及精准喷药等操作。与图片相比,点云能够更好地表征树木的三维结构并且受照明条件影响小,因此针对点云树木设计分割算法更适合应用在果园、苗圃等室外环境作业的农业机械。[方法]本文基于DGCNN提出了一种分割精度准确、参数量小的树木点云分割网络——TSNet,它可以很容易被部署在果园喷雾机上。该网络主要具有以下特点:1)该网络是基于DGCNN改进的,可以更好实现点云分割任务;2)网络引入了连续递归门控卷积模块(g^(n)Conv),可以提高树木分割的准确率;3)为避免全局信息损失并增加信息传递效率,我们设计了权重通道用于特征传递。[结果]TSNet分割树木的mIoU达到90.08%,模型大小为0.72 M,优于PointNet、PointNet++、DGCNN、CurveNet、PointMLP和D-PointNet++等常用的点云分割算法。[结论]TSNet能够为苗圃树木检测识别和农业机器人作业提供更准确的感知信息。 展开更多
关键词 点云 树木分割 深度学习 精准喷雾 果园喷雾机
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基于三维点云的多指机械手抓取应用研究
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作者 占宏 黄杰彬 杨辰光 《机械传动》 北大核心 2025年第3期141-145,共5页
【目的】在工业制造领域,执行抓取动作是机器人完成复杂作业任务的基础,因此,实现对未知物体的精确感知和准确抓取至关重要。搭建机械手抓取试验平台,提出了一种基于多角度视觉信息的机械手抓取规划方案。【方法】首先,采用深度相机从... 【目的】在工业制造领域,执行抓取动作是机器人完成复杂作业任务的基础,因此,实现对未知物体的精确感知和准确抓取至关重要。搭建机械手抓取试验平台,提出了一种基于多角度视觉信息的机械手抓取规划方案。【方法】首先,采用深度相机从多视角采集未知物体点云图像并进行三维重建,从而获取未知物体位置和形状信息;其次,采用高斯过程拟合未知物体隐式曲面,并基于吸引子运动的机械手动态抓取规划方案,实现对未知物体的特制化抓取。【结果】通过试验验证了所提出方案具有速度快、精度高、适应性强等特点,能够适应不同环境和任务需求。所提方案对于机器人相关应用研究具有重要意义。 展开更多
关键词 机器人 未知物体抓取 点云重建 高斯过程
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复杂背景下草莓点云语义分割优化方法 被引量:1
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作者 谢元澄 陈自强 +3 位作者 许忠义 严心悦 姜海燕 梁敬东 《南京农业大学学报》 北大核心 2025年第2期476-487,共12页
[目的]针对田间背景噪声干扰、草莓果实体积小且伴随遮挡的难点,本文利用3D视觉技术实现草莓准确识别和定位,为机器人自动采摘提供技术支持。[方法]使用Intel Realsense D435i深度相机采集不同光照、季节和遮挡条件下的草莓点云数据,构... [目的]针对田间背景噪声干扰、草莓果实体积小且伴随遮挡的难点,本文利用3D视觉技术实现草莓准确识别和定位,为机器人自动采摘提供技术支持。[方法]使用Intel Realsense D435i深度相机采集不同光照、季节和遮挡条件下的草莓点云数据,构建包含3个类别的数据集,分别为无遮挡、低遮挡、高遮挡。结合多阈值统计滤波和ROI提取技术对点云数据进行预处理,过滤噪声;以PointNet++为基础模型,对点云数据直接提取特征,并在PointNet++基础上提出一种针对复杂背景下小尺度目标的语义分割模型SS-PointNet++,利用点云的多种特征信息作为网络输入特征,构建采样层、分组层,并通过PointNet提取局部特征,使用最远点采样法对点云取样并最大程度覆盖到整个点集,针对小尺度目标设计3种不同半径的球查询(ball query)来获取局部特征,改进SA层和FP层的结构,使其能够适应低密度点云。[结果]对未经预处理的点云进行分割时,有0.74%的概率出现离群点的误判问题,而对预处理后的单张点云图像进行语义分割的用时平均减少了3.47 s。点云图像测试结果表明,SS-PointNet++模型的平均准确率达到86.95%,比优化前提升了19.54百分点,平均交并比为0.740。在光照充足且无遮挡的草莓上,该模型的语义分割准确率高达95.36%,而在暗光环境下,该模型的平均准确率也能达到81.34%。[结论]SS-PointNet++模型提升了小尺度目标点云的语义分割效果,对不同光照条件具有较强的鲁棒性,为基于3D点云的小物体和遮挡物体分割提供了一种有效的方法;本文提出的草莓遮挡类型的划分方法,对后续草莓遮挡问题提供了数据分析支持,对其他基于3D点云的小尺度物体的目标检测和遮挡问题也起到借鉴作用。 展开更多
关键词 草莓 点云 采摘机器人 计算机视觉 语义分割 深度相机
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基于面结构光视觉引导的复杂型面机器人焊接系统研究
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作者 吴庆华 王彪 +1 位作者 李周滔 周庆 《热加工工艺》 北大核心 2025年第19期59-63,共5页
针对机器人视觉引导焊接过程中难以同时自动规划焊接路径和焊接姿态的问题,提出了一种基于面结构光视觉引导的机器人焊接轨迹规划方法。将面结构光视觉传感器固定在机器人末端,通过手眼标定将视觉传感器获得的点云转化到机器人坐标系下... 针对机器人视觉引导焊接过程中难以同时自动规划焊接路径和焊接姿态的问题,提出了一种基于面结构光视觉引导的机器人焊接轨迹规划方法。将面结构光视觉传感器固定在机器人末端,通过手眼标定将视觉传感器获得的点云转化到机器人坐标系下。利用微分思想将复杂焊件型面点云划分为单个模块,基于随机采样一致性算法对获得的点云进行分割和拟合,求出焊件不同平面的平面方程,利用焊缝处于平面间交线求解出焊接路径,通过焊枪向量与焊缝的两平面之间的向量重合解出焊接空间姿态。将所有模块的焊接轨迹连接作为焊件整体的机器人焊接轨迹。结果表明:对尺寸为800 mm×180 mm×180 mm的焊件进行测试,机器人焊接点的均方误差小于0.83 mm,满足实际焊接需求。 展开更多
关键词 焊接机器人 轨迹规划 视觉引导 点云处理
原文传递
基于因子图融合地图的果园机器人定位方法 被引量:1
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作者 何创新 冯威 +4 位作者 李云辉 欧芳 李楠 苗中华 韩增德 《农机化研究》 北大核心 2025年第9期15-21,共7页
针对复杂果园环境中GPS信号易被遮挡和果树种植高度相似性,导致果园机器人初始化全局位姿困难、定位位姿与实际位姿不一致、定位精度低等问题,提出了一种基于因子图融合3D点云先验地图的果园机器人全局定位方法。首先,在果园3D点云先验... 针对复杂果园环境中GPS信号易被遮挡和果树种植高度相似性,导致果园机器人初始化全局位姿困难、定位位姿与实际位姿不一致、定位精度低等问题,提出了一种基于因子图融合3D点云先验地图的果园机器人全局定位方法。首先,在果园3D点云先验地图基础上,提出基于GPS分割出局部地图和NDT匹配相结合的方法,估计机器人在点云地图中全局初始位姿;其次,计算激光里程计作为先验位姿,采用NDT算法计算激光点云与地图匹配的全局位姿;最后,构建因子图融合激光里程计因子、IMU预积分因子和地图反馈因子,执行因子图优化,纠正激光里程计累积漂移,提高全局定位的精度。实验结果表明:在复杂的果园场景中,全局定位轨迹的横向均方根误差为0.17 m、标准差为0.09 m,纵向均方根误差为0.12 m、标准差为0.08 m,满足机器人执行果园任务的自主高精度全局定位要求。 展开更多
关键词 果园机器人 点云地图 因子图 全局定位
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