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本实用新型涉及教学辅助用具技术领域，具体的说是一种机械臂升降机构，包括支撑底板、立柱、指向导板和末端机械臂组件，通过设置能够移动调节的指向导板，能够改变使末端机械臂组件与立柱的距离，使得该机械臂升降机构能够提升不同距离出的物品，从而提高该机械臂升降机构的作业范围，通过设置能够转动的调节板，能够对指向导板的角度进行调节，能够改变末端机械臂组件的位置，配合指向导板对末端机械臂组件水平位置的调整，使该机械臂升降机构能够作业的范围更大，从而提高该机械臂升降机构用于教学展示的覆盖范围。

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在复杂环境中安全抓取目标物体对于机器人技术至关重要,这要求机器人能够准确理解目标物体与周围其他物体之间的空间位置关系.尽管卷积神经网络在关系推理方面展现出一定的潜力,但由于其主要关注像素级信息提取,导致对全局信息的理解不足,并忽略了关键的物体关系,从而限制了推理的准确性.为了解决这一问题,本文提出了一种基于端到端图注意网络的关系推理模型,旨在提升推理物体位置关系的准确性.该模型首先采用EfficientNet-B0与双向特征金字塔网络(BiFPN)进行RGB特征提取.其次,在构建图结构时,通过过滤缺乏上下位置关系的物体对,使图结构更加稀疏,从而降低计算负担.随后,利用带权重偏置的图注意网络来预测物体之间的位置关系.在视觉操纵关系数据集(VMRD)上对所提模型进行了训练和评估.结果显示,该模型在关系推理的图像准确率(IA)指标上达到了 71.1％.此外,采用梯度加权类激活映射(Grad-CAM)进行了注意力可视化,进一步验证了模型在多物体无序堆叠场景中推断空间位置关系的有效性,使其适用于真实的机械臂抓取应用.最后,通过在实验室环境中对常见物体进行测试,成功地将模型应用于真实世界的机械臂抓取场景,证明了该模型在实际环境中的通用性和实用性.

Keyword ：

关系推理 BiFPN 图注意网络 复杂场景 抓取顺序

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为了解决复杂形貌构件的超声无损检测问题,研制了一套具有6个自由度的喷水式超声C扫描自动成像系统,采用喷水耦合方式对大型平面构件、回转体、复杂曲面工件进行超声检测并实时成像.采用六自由度工业机械臂作为夹持换能器的运动机构,实现超声换能器的复杂形貌构件的仿形扫查;采用层析成像方法对工件进行实时成像;使用C#语言作为编程环境,开发了具有集成度高、适合多种工况的超声C扫描成像检测系统.经过实验验证证明,该系统稳定可靠,检测精度高,可重复性好.

Keyword ：

机械臂 复杂形貌构件 超声C扫描 喷水耦合 层析成像方法 六自由度

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针对激光追踪仪测量工业机器人定位误差测量中出现的六轴机器人运动学奇异问题，提出了奇异区域预测及实时优化的奇异规避轨迹规划方法。以国产配天AIR50-A机器人为研究对象，建立六自由度串联机器人运动学模型，解算机器人笛卡尔空间与关节空间映射关系。基于雅克比矩阵与奇异位形的关系模型，分析和预测机器人运动轨迹中存在的奇异区域。当机器人末端处于奇异区域或奇异预测域时，记录初始关节角序列作为奇异区域轨迹规划输入，利用五次多项式插值方法迭代更新奇异区域内的轨迹路径，机器人既定的运动路径与更新后的奇异规避路径结合形成机器人新的规划轨迹路径，保证机器人关节角运动学参数连续性的同时，规避奇异区域。实验结果表明，提出的奇异预测域及实时优化的奇异规避轨迹规划方法，能够抑制机械臂奇异区域附近关节角速度的激变，减少奇异位形对机器人运动性能的影响。

Keyword ：

工业机器人 奇异预测域 轨迹规划 雅可比矩阵 激光追踪仪

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遥操作系统具有优越的可扩展性，已被广泛的应用于各个领域。运动学映射是遥操作系统的关键技术，影响操作的便利性和直观性。为此，提出一种基于动态等效点的遥操作系统运动学映射方法。通过等效臂实现两臂运动的完整映射，通过动态等效点方法使人臂和机械臂具有一致性。最后，通过数值仿真实验验证所提方法的有效性。

Keyword ：

冗余度机械臂 动态等效点 关节融合策略 运动映射方法

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轨迹规划是机械臂运动控制的关键环节,向控制器提供时间最短且稳定的参考轨迹,能够减少机械臂的运动时间以及关节振动.该文针对多自由度机械臂的时间、冲击最优轨迹规划问题,提出了一种基于改进自适用多目标粒子群算法(improved adaptive multi-objective particle swarm optimization,IAMOPSO)的机械臂轨迹规划方法.首先,利用 5 次B样条曲线对给定的关节路径点进行插值,获得位置、速度以及加速度等物理量连续的运动轨迹;然后,建立以机械臂的运动时间和关节冲击为优化目标的数学模型,将机械臂的关节运动学约束作为优化问题的约束条件;最后,为提高非支配解集的多样性,同时避免产生局部极值,采用变异算子、自适应权重以及动态学习因子的混合策略改进多目标粒子群算法,再优化求解目标函数,并利用归一化函数选取平均最优解.使用 5 次B样条曲线插值能够满足机械臂关节轨迹平滑以及连续性要求,基于IAMOPSO算法的最优轨迹规划方法能获得收敛性较好的Pareto前沿面,依据平均最优准则所选取的时间、冲击最优轨迹,能有效提高机械臂的作业效率与稳定性.

Keyword ：

5次B样条曲线 轨迹规划 轨迹优化 多目标粒子群

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在路径规划领域,快速探索随机树(RRT)算法是机械臂解决复杂环境中的路径规划问题的重要工具,然而其纯随机的采样环节导致大量的无效或低效尝试,浪费了计算资源;为解决此问题,提出一种基于多次采样启发式策略的改进RRT算法(MH-RRT);利用启发式函数评估多个采样点的代价值,选择代价值最低的采样点,引导路径树更快地向目标点生长;将启发式函数策略类似地有效改进了 RRT*算法和双向RRT*算法;深入探讨不同参数对改进算法性能的影响,并确定最优参数组合;实验结果表明,改进算法在路径搜索时间、路径长度以及采样点数量等方面均能取得显著提升,提高了路径规划的有效性.

Keyword ：

路径规划 启发式函数 双向RRT*算法 RRT*算法 RRT算法

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本发明提供一种基于脑磁信号的脑机接口连续运动轨迹控制指令下达方法，涉及外科技术领域，包括：获取用户在运动想象时的脑磁信号；调用运动轨迹预测模型基于脑磁信号进行轨迹预测，得到目标运动轨迹预测数据；基于目标运动轨迹预测数据控制多自由度机械臂进行三维运动；其中，运动轨迹预测模型是基于脑磁信号样本训练得到，脑磁信号样本是被试者根据运动轨迹视频进行运动想象时产生，运动轨迹视频是根据被试者的手部运动时产生的三维运动轨迹数据样本生成。本发明使用具有更高空间分辨率的脑磁信号对运动想象任务进行高效解码，从而实现对运动轨迹的精确预测，进而构建基于脑磁信号的脑机接口连续运动轨迹控制指令，以控制机械臂进行精准运动。

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为准确计算实际工况下rotate vector(RV)减速器的寿命,缩减耐久性寿命试验的周期和成本,以工业机械臂用RV减速器为研究对象,提出了一种基于疲劳强度理论的RV减速器疲劳寿命计算方法,设计并搭建试验台进行加速寿命试验.结合材料stress-fatigue life(S-N)曲线及Palmgren-Miner线性损伤累积理论,建立了 RV减速器的基本寿命模型;构建RV减速器额定寿命与使用寿命的数学表达式,系统研究RV减速器负载与使用寿命之间的规律,设计基于S曲线加减速控制算法的加速寿命试验;搭建试验台试验并进行数据分析,验证RV减速器疲劳寿命计算方法的准确性.结果表明:利用该疲劳寿命计算方法所得RV减速器寿命与试验结果相对误差仅为6.3％,试验加速系数为20.7,试验周期与成本缩减效果显著.

Keyword ：

加速寿命试验 疲劳寿命 工业机器人 RV减速器 疲劳强度理论

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目的 当前我国草莓种植方式普遍较为传统,而草莓的采摘、分拣、收获环节需耗费大量人工劳动力,因此设计出适用于地垄式栽培的草莓采摘机器人具有现实意义.方法 围绕人-机-环境三方面探究设计需求,提出融合FBS模型与TRIZ理论的设计方法,并探究数字仿真模型如何在设计流程中辅助功能结构优化.构建草莓采摘机器人设计方法理论框架,同时使用数字内容生成软件搭建场景模型及机器人模型以辅助生成设计方案.结果 使用轨迹仿真与动力学仿真插件,对机器人的机械臂运动空间、果实夹持组件及行走机构进行模拟,设计方案被初步验证可行.结论 该框架能够客观地从多维度信息中获取产品核心需求,并引入数字仿真工具,将其与功能结构分析和发明问题解决理论结合到设计过程中,用于农业机器人的创新设计方法探索.

Keyword ：

农业机器人 发明问题解决理论(TRIZ) 产品设计 数字仿真

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