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掘进机器人仿形截割建模与轨迹仿真研究 被引量:9
1
作者 毛君 李建刚 陈洪月 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2010年第3期175-178,共4页
针对掘进机器人掘进过程中,尖峰负荷影响,及切割机构的非平稳振动,引起欠挖和超挖,机器损耗加剧等问题,以悬臂式掘进机巷道自动成形为研究对象,建立了掘进机仿形截割的动态数学模型,推导出截割头运动到半圆拱形巷道边界时,悬臂偏移角和... 针对掘进机器人掘进过程中,尖峰负荷影响,及切割机构的非平稳振动,引起欠挖和超挖,机器损耗加剧等问题,以悬臂式掘进机巷道自动成形为研究对象,建立了掘进机仿形截割的动态数学模型,推导出截割头运动到半圆拱形巷道边界时,悬臂偏移角和油缸伸长量之间的通用公式,在使用数字液压缸按照所给巷道运动时,通过控制各个油缸伸长量来实现掘进机的自动控制机理。采用MATLAB软件仿真了截割头仿形截割运动过程,取得和实际工况相一致的结果,验证了模型的可行性和优越性,为掘进机器人研究奠定了通用的控制理论基础。 展开更多
关键词 掘进机器人 仿形截割 建模与仿真 截割轨迹
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掘进机器人的仿形记忆截割建模与虚拟仿真 被引量:8
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作者 毛君 李建刚 +1 位作者 李惟慷 陈洪月 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第15期4831-4834,共4页
针对掘进机器人掘进过程中,因操作不当引起的尖峰负荷,及切割机构的非平稳振动,出现欠挖和超挖,机器损耗加剧问题,以悬臂掘进机巷道自动成形为研究对象,建立了掘进机仿形记忆截割的动态数学模型,推导出截割头运动到半圆拱形巷道边界时,... 针对掘进机器人掘进过程中,因操作不当引起的尖峰负荷,及切割机构的非平稳振动,出现欠挖和超挖,机器损耗加剧问题,以悬臂掘进机巷道自动成形为研究对象,建立了掘进机仿形记忆截割的动态数学模型,推导出截割头运动到半圆拱形巷道边界时,悬臂偏移最大角度和油缸伸长量的通用公式,提出了使用数字液压缸来实现掘进机按照所给巷道运动时各个油缸伸长量的自动掘进控制方法,并利用Pro/E和Adams对EBZ-160型掘进机进行运动仿真和分析,验证了该模型的可行性和优越性,获得较好的仿真结果,具有广泛的通用性。 展开更多
关键词 掘进机器人 仿形记忆截割 建模 仿真
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基于主被动柔顺的隧道机器人地质雷达检测系统
3
作者 刘恩广 李国梁 +3 位作者 于锋 倪效虎 李凤鸣 王艳红 《自动化与信息工程》 2024年第4期42-49,共8页
隧道墙体缺陷检测是保障轨道交通良好运营的重要环节。针对轨道交通综合检测装备检测灵活性差的问题,设计一套基于主被动柔顺的隧道机器人地质雷达检测系统,实现隧道墙体裂缝、轮廓断面等病害的高效检测。首先,设计基于弹性回复机构的... 隧道墙体缺陷检测是保障轨道交通良好运营的重要环节。针对轨道交通综合检测装备检测灵活性差的问题,设计一套基于主被动柔顺的隧道机器人地质雷达检测系统,实现隧道墙体裂缝、轮廓断面等病害的高效检测。首先,设计基于弹性回复机构的被动柔顺控制装置,实现地质雷达贴壁检测的自然顺从;然后,提出基于阻抗控制算法的隧道机器人主动柔顺控制算法,主动适应隧道的贴壁检测;最后,通过隧道机器人地质雷达检测系统平台验证了基于主被动柔顺的隧道机器人地质雷达检测系统的有效性,并将该系统集成到轨道交通综合检测装备上进行了实地应用,提高了该装备的检测能力。 展开更多
关键词 隧道机器人 隧道检测 柔顺控制 地质雷达 阻抗控制算法
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煤矿巷道机器人管线视觉辅助定位与导航方法研究 被引量:11
4
作者 程健 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期226-232,共7页
在煤矿巷道安全巡检以及灾变环境应急救援等工作中通常需要使用到智能机器人。目前智能机器人的自主导航与避障技术已经比较成熟,但是主要应用场景都是有卫星定位(GPS、北斗导航系统等)的室外环境或者特定室内环境。由于煤矿巷道存在环... 在煤矿巷道安全巡检以及灾变环境应急救援等工作中通常需要使用到智能机器人。目前智能机器人的自主导航与避障技术已经比较成熟,但是主要应用场景都是有卫星定位(GPS、北斗导航系统等)的室外环境或者特定室内环境。由于煤矿巷道存在环境复杂,光照不均匀,空间狭窄等难点,智能机器人在煤矿巷道的自主导航方法还需要进一步研究。常用的传统惯性导航是使用惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的加速度与角速度来推算物体在三维空间的位置信息,但是误差累积问题比较严重。煤矿巷道存在大量管线,结构化特征显著,通过机载摄像头获取井下巷道图像,使用机器视觉算法来定位巷道图像中的管线,并且通过解算机器人与管线之间的偏航角来辅助机器人的视觉导航。针对巷道中管线的颜色鲜明、几何形状特征明显的特点,结合颜色与几何特征,采用将原始图像纵向分割成多个独立子图像的方法,减小环境噪声对图像中管线分割带来的影响,然后从每个子图像中获取候选管线轮廓,并判断是否属于同一根管线进行轮廓分组,从每组候选轮廓中根据管线轮廓所拟合直线的平行程度进一步筛选出较为鲁棒和稳定的管线轮廓。结合相机针孔模型和偏航角解算模型,进而获得机器人当前的偏航角度。试验表明:上述方法不仅快速,而且计算的偏航角准确可靠,能够满足煤矿巷道机器人视觉辅助定位与导航需求。 展开更多
关键词 机器视觉 结构化环境 特征提取 定位与导航 煤矿巷道机器人 安全巡检
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基于数字孪生的隧道智能多功能机器人开发体系构建 被引量:5
5
作者 王彤 方立霞 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2021年第1期162-168,共7页
针对智能多功能作业机器人在隧道类受限空间的开发应用问题,基于虚拟样机对隧道多功能机器人进行结构开发及设计,运用智能设计理念,对隧道多功能机器人的智能需求进行重构设计;通过数字孪生实现智能化到数字孪生机器人样机的开发和研制... 针对智能多功能作业机器人在隧道类受限空间的开发应用问题,基于虚拟样机对隧道多功能机器人进行结构开发及设计,运用智能设计理念,对隧道多功能机器人的智能需求进行重构设计;通过数字孪生实现智能化到数字孪生机器人样机的开发和研制,构建了完整的具备可完成隧道、巷道等受限空间中可灵活实施挖掘、破碎、转运等多种作业的隧道智能多功能机器人研发体系。应用试验结果表明,开发研制的机器人在减人提效及提高作业安全性方面的效果显著。该研究填补了我国隧道智能多功能机器人领域开发及研制的空白,为我国智能数字隧道的智慧化、高效化发展及实现提供了参考。 展开更多
关键词 隧道智能多功能机器人 受限空间 融合系统 数字孪生
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一种改进的爬山法优化求解冗余机械手运动学逆解 被引量:13
6
作者 周友行 何清华 邓伯禄 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2003年第1期35-38,共4页
本文提出了一种带符号的特殊进制来描述一个十进制数值 ,确定了该特殊进制的使用规律 ,从而推导出该特殊进制完整的描述公式 .在此基础上 ,对人工智能领域的一种启发式搜索算法——“爬山法”作了一定的改进 ,采用变步长技术 ,以带符号... 本文提出了一种带符号的特殊进制来描述一个十进制数值 ,确定了该特殊进制的使用规律 ,从而推导出该特殊进制完整的描述公式 .在此基础上 ,对人工智能领域的一种启发式搜索算法——“爬山法”作了一定的改进 ,采用变步长技术 ,以带符号的特殊进制方法为理论基础来确定每一次优化搜索的步长 ,从而求解具有多冗余度的机械手运动学逆解 .此优化算法可在无穷多组可能解中通过有限的搜索次数迅速找到一个符合条件的可能解 ,同时不需要计算反三角函数和矩阵求逆 ,推导和计算结果证明该算法简单、运算量少、收敛速度快 ,稳定性好。 展开更多
关键词 爬山法 优化 冗余 运动学 逆解 机器人 逆运动学 机械手
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基于数字孪生的隧道智能巡检技术研究与应用 被引量:11
7
作者 梁亚成 虞赛君 +3 位作者 马迪迪 刘永 刘文虎 董叔壮 《北京测绘》 2022年第7期870-874,共5页
本研究以隧道智能巡检机器人作为隧道巡检数据采集手段,建设基于数字孪生技术的基础设施智能化管理平台。将采集的数据进行大数据分析,预知病害与形变的发展趋势,及时获取预警信息。除此之外,通过建立地铁隧道的竣工数据原始基础数据库... 本研究以隧道智能巡检机器人作为隧道巡检数据采集手段,建设基于数字孪生技术的基础设施智能化管理平台。将采集的数据进行大数据分析,预知病害与形变的发展趋势,及时获取预警信息。除此之外,通过建立地铁隧道的竣工数据原始基础数据库,构建隧道三维孪生模型,作为运营维护以及形变分析的数据基准,将地铁隧道长期周期性形变检测与局部区域状态检测评估相结合,做到检测于变形、辨险于分析、预警于未然,保障地铁隧道的安全运维。 展开更多
关键词 隧道智能巡检机器人 形变病害检测 大数据分析 数字孪生
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多关节凿岩机械手快速定位方法 被引量:9
8
作者 周友行 何清华 +1 位作者 徐海良 邹湘伏 《中南工业大学学报》 CSCD 北大核心 2001年第6期622-625,共4页
凿岩机器人在工作时 ,完成的任务是随机的 ,它每 1只机械手具有 6个转动关节和 3个移动关节 .在定位时 ,其运动学逆运算过程相当复杂 ,为满足实时控制的需要 ,必须实现快速逆运算 .作者在分析凿岩机器人钻臂结构的基础上 ,利用钻臂的双... 凿岩机器人在工作时 ,完成的任务是随机的 ,它每 1只机械手具有 6个转动关节和 3个移动关节 .在定位时 ,其运动学逆运算过程相当复杂 ,为满足实时控制的需要 ,必须实现快速逆运算 .作者在分析凿岩机器人钻臂结构的基础上 ,利用钻臂的双三角支架的空间平移性能 ,根据各关节变化所引起的钻臂端部位姿的变化 ,综合机器人学中运动学知识 ,建立一个专家系统 ,采用拟人化的方案———“先定点 ,再定位姿” ,解决凿岩臂的快速定位问题 ,以实现描述各关节位置的变量的快速逆运算 .根据实际工作情况 ,首先使钻臂的端点与目标定位点重合 ,求解出相应的关节运动变量的值 ,然后把凿岩机械手看作闭链机构 ,再选择相应的运动关节确定钻臂的空间位置 ,从而简化了计算的难度 ,可快速、精确地求解机械手的各关节变量值 . 展开更多
关键词 机械手 凿岩机器人 钻臂 运动学方程 专家系统
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基于遗传算法的凿岩机器人孔序规划 被引量:9
9
作者 周友行 何清华 谢习华 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期62-65,共4页
本文运用遗传算法规划凿岩机器人钻孔任务序列,通过判断机器人的多关节钻臂上每一关节其运动方向在彼此相邻的三个钻孔位置上的变化趋势,用数值0表示某一关节运动方向变化趋势在相邻三个钻孔上不一致,数值1表示此关节运动方向变化... 本文运用遗传算法规划凿岩机器人钻孔任务序列,通过判断机器人的多关节钻臂上每一关节其运动方向在彼此相邻的三个钻孔位置上的变化趋势,用数值0表示某一关节运动方向变化趋势在相邻三个钻孔上不一致,数值1表示此关节运动方向变化趋势在相邻三个钻孔上一致.并根据具体的工作情况对描述值进行修正.在此基础上设计了一个基于关节水乎上来规划凿岩机器人随机钻孔孔序的适应度函数,从而使整个钻孔孔序规划算法算法简单,收敛速度快,能寻求到较优的钻孔孔序,其结果能满足实际工作的需要.此方法对于其他类型的关节型机器人的任务和轨迹规划也具有一定的借鉴意义. 展开更多
关键词 凿岩机器人 遗传算法 孔序规划 机械手 适应度函数
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Trial mountain climbing algorithm for solving the inverse kinematics of redundant manipulator 被引量:3
10
作者 周友行 何清华 邓伯禄 《Journal of Central South University of Technology》 2002年第4期285-288,共4页
Trial mountain climbing algorithm to solve the inverse kinematics problem of redundant manipulator is introduced, and a method of describing a numeral with a special numeration system is given to define the changed st... Trial mountain climbing algorithm to solve the inverse kinematics problem of redundant manipulator is introduced, and a method of describing a numeral with a special numeration system is given to define the changed step of the trail mountain climbing algorithm. The results show that a likelihood solution can be found quickly in the infinite groups of likelihood solutions within the limited search times, and need not calculate the anti trigonometric function and the inverse matrix. In addition, this algorithm has many good qualities such as concise algorithm, tiny computation, fast convergence velocity, good stability and extensive adaptability. 展开更多
关键词 MANIPULATOR tunnel-drilling robot KINEMATICS equation TRIAL MOUNTAIN CLIMBING ALGORITHM
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隧道综合巡检机器人设计及研究
11
作者 孙炳 刘丹丹 +1 位作者 刘宜胜 陈志丹 《自动化与仪表》 2024年第2期76-80,85,共6页
为解决城轨隧道病害检测采集的问题,设计了一台隧道综合巡检机器人。对机器人的实现功能进行规划与设计,确定实现方式,并使用SolidWorks软件设计并建立机器人不同模块的结构模型;对底盘驱动模块进行电机计算与校核,利用ANSYS Workbench... 为解决城轨隧道病害检测采集的问题,设计了一台隧道综合巡检机器人。对机器人的实现功能进行规划与设计,确定实现方式,并使用SolidWorks软件设计并建立机器人不同模块的结构模型;对底盘驱动模块进行电机计算与校核,利用ANSYS Workbench对底盘进行有限元静力学分析;对机器人样机进行生产加工组装,并在真实隧道环境中进行测试实验。实验测试结果表明,机器人结构与控制部分设计合理,可实现对隧道内壁与道床的病害数据采集,机器人运动性能达到预期的目标。 展开更多
关键词 隧道综合巡检机器人 病害检测采集 结构设计 测试
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隧道凿岩机器人双三角十字铰钻臂的运动控制 被引量:4
12
作者 邹湘伏 周友行 +1 位作者 何清华 邓伯禄 《凿岩机械气动工具》 2002年第4期30-33,29,共5页
通过研究凿岩机器人双三角十字铰钻臂运动规律,在分析两变幅缸伸缩变化与钻臂摆角与俯仰角的变化之间关系的基础上,得到了钻臂摆角与俯仰角按特定规律运动时钻臂在空间的运动轨迹,同时也得到了两变幅缸的伸长变化轨迹,据此,通过控制两... 通过研究凿岩机器人双三角十字铰钻臂运动规律,在分析两变幅缸伸缩变化与钻臂摆角与俯仰角的变化之间关系的基础上,得到了钻臂摆角与俯仰角按特定规律运动时钻臂在空间的运动轨迹,同时也得到了两变幅缸的伸长变化轨迹,据此,通过控制两变幅缸按一定规律变化可使钻臂在空间的移动平缓并且使得钻臂的运动控制方便、简单,且易于达到较高的控制精度。 展开更多
关键词 隧道 凿岩机器人 双三角十字铰钻臂 摆角 运动分析
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隧道清洗机器人智能调度方法 被引量:1
13
作者 万利 李振江 +1 位作者 陈光勇 曹倩 《吉林大学学报(信息科学版)》 CAS 2022年第3期431-436,共6页
针对目前隧道清洗机器人作业调度中采用定时的僵化作业模式,造成电力、消防资源浪费,并干扰驾驶人行车安全问题,提出一种隧道清洗机器人智能调度方法。该方法首先依据隧道车流量、温度、湿度等影响因素,形成了对基础设施运营性能时变模... 针对目前隧道清洗机器人作业调度中采用定时的僵化作业模式,造成电力、消防资源浪费,并干扰驾驶人行车安全问题,提出一种隧道清洗机器人智能调度方法。该方法首先依据隧道车流量、温度、湿度等影响因素,形成了对基础设施运营性能时变模型的描述。在此基础上,考虑基础设施运营性能、机器人作业成本、对隧道交通流的影响等,构建了隧道清洗机器人调度的级联优化模型,分别对机器人调度周期及作业时间进行优化,以实现机器人的高效运营。将该方法与常用的基于人工经验的定周期调度方法进行实验对比,结果显示在相同的作业成本下,该方法的基础设施运营性能较定周期调度方法提高了6%。 展开更多
关键词 道路工程 隧道清洗机器人 智能调度 级联优化
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大型喷浆机器人的设计与实现
14
作者 李云江 朱苏宁 +1 位作者 荣学文 江浩 《铜业工程》 CAS 2001年第1期19-21,共3页
阐述了大型喷浆机器人的整体结构 ,动作原理工作控制方式 ,并介绍了液压系统的设计原理以及应用CAD/CAE的优越性。实践证明 。
关键词 喷浆机器人 设计 控制 隧道施工 新奥法
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三臂凿岩机器人孔序规划及其优化 被引量:1
15
作者 肖永前 郭勇 +1 位作者 周烜亦 李云栋 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第4期73-75,81,共4页
智能化是工程装备转型升级方向之一,以中间钻臂独有的工作空间为协调区间,将三臂凿岩机器人孔序规划问题化为涉及干涉的3-TSP问题,改进蚁群优化(ACO)算法平衡各钻臂钻孔时间,优化分配各钻臂钻孔任务,采用n/4动态候选列表的方法,加速算... 智能化是工程装备转型升级方向之一,以中间钻臂独有的工作空间为协调区间,将三臂凿岩机器人孔序规划问题化为涉及干涉的3-TSP问题,改进蚁群优化(ACO)算法平衡各钻臂钻孔时间,优化分配各钻臂钻孔任务,采用n/4动态候选列表的方法,加速算法收敛并获得更优解,同时去除每一次迭代最优路径中的相交路径,开发图形界面软件并嵌入算法。仿真结果显示整体效率提高35%。 展开更多
关键词 三臂凿岩机器人 孔序规划 蚁群优化算法 平衡任务
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隧道巡检机器人通信系统设计
16
作者 闫诗玥 郭阳宽 《数字技术与应用》 2020年第4期128-128,130,共2页
针对隧道巡检机器人巡检过程中环境密闭、强磁干扰、长距离传输、信号延迟、通信不稳定等问题设计了隧道巡检机器人通信系统,分别从网络通信及内部通信两方面设计了基于Labview的软件控制的网桥通信、以太网络通信与串口通信结合的隧道... 针对隧道巡检机器人巡检过程中环境密闭、强磁干扰、长距离传输、信号延迟、通信不稳定等问题设计了隧道巡检机器人通信系统,分别从网络通信及内部通信两方面设计了基于Labview的软件控制的网桥通信、以太网络通信与串口通信结合的隧道巡检机器人通信系统。有效解决了隧道巡检环境干扰问题,使通信更加快速,信号更加稳定,保障了隧道巡检机器人巡检过程信息交互的稳定与可靠。 展开更多
关键词 隧道巡检机器人 通信系统 网络通信
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一种两臂凿岩机器人孔序规划算法
17
作者 周友行 何清华 《机器人技术与应用》 2001年第3期14-16,共3页
本文在利用各关节运动方向取值作为遗传算法的适应度函数的遗传算法规划单臂凿岩机器人工作任务的基础上 ,对单臂任务序列运用一种循环移位的方法 ,使两臂凿岩机器人不存在彼此互相干涉的工作任务 ,同时用两臂能共同工作到的区间内任务... 本文在利用各关节运动方向取值作为遗传算法的适应度函数的遗传算法规划单臂凿岩机器人工作任务的基础上 ,对单臂任务序列运用一种循环移位的方法 ,使两臂凿岩机器人不存在彼此互相干涉的工作任务 ,同时用两臂能共同工作到的区间内任务来平衡各臂的工作任务 ,对单臂工作序列采取截取、移位以均衡两臂的工作任务。 展开更多
关键词 两臂凿岩机器人 遗传算法 孔序规划算法 任务规划 专用机器人
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