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基于视觉与惯性定位的自主导航AGV装置研发
一、项目简介 自动导航运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)是装有自动导航装置,能够沿规定的路径行驶,在车体上具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功能的搬运车辆。广泛应用于汽车制造、电子、纺织、食品、烟草、物流仓储等行业和领域。 2016年中国AGV市场销售量7350台,市场规模达12.08亿元,同比增长37.7%。2017年中国市场AGV销量有望突破10200台,同比增速超38%。特别是新一代完全柔性的AGV机器人将在各种场景下得到应用,新的AGV增量市场正在酝酿过程中。 当前AGV主要导航方式为有轨导航(固定路径)和无轨导航(柔性路径)。传统有轨导航AGV主要采用有轨导航方式,虽然简单易行、路径跟踪可靠性好,但灵活性和柔性差;新的激光导航方式,在应用时具有更高的柔性,但目前大多数是采用反射板和三角定位原理进行,其灵活性和柔性受到限制。 无轨导航AGV不需要任何场地施工、具备自由路径导航和智能避让能力的AGV,越来越受到行业的重视,是重要发展趋势和研究热点。这种无轨的自主导航系统(自由路径规划和决策)具有更高的引导柔性,能够更高效、灵活地完成物料的搬运任务。随着车间物流和生产流程日益复杂多变,对柔性供送、自主规划决策的新一代AGV需求迫切。 本项目致力于开发面向柔性物料搬运、内部物流的AGV机器人平台,具有效率高,易于操作、使用灵活且安全等特点。项目研究的这种AGV是第三代柔性移动机器人,综合了激光、视觉、惯性定位和自主规划决策技术,是未来的移动解决方案。(智能化工具化),适应于巡检和商城、宾馆、医院等场所的内部配送。 项目研究全新一代AGV属于自主导航机器人,具备全柔性:无轨导航,不需要场地布设,全软件化,应用更广(内部物流、人机协作等)。具备自主性:自动路径规划、自动避障、自动跟踪、相互协作、自动充电等智能决策。项目研究具有重要的现实意义和市场前景。 二、前期研究基础 研究团队已经开工研究面向柔性物料搬运和物流配送的新一代AGV机器人,服务于需混合导航与自由路径功能的新兴AGV市场,目前研发的这种AGV是第三代高级移动机器人,综合了激光、视觉、惯性导航和自主规划决策与人机交互技术,是未来的移动解决方案(智能化工具化)。累计完成投资150万元,已和厦门万久公司开展省高校产学项合作目(基于视觉与惯性定位的AGV装置研发),设计完成了AGV机器人样机,正进行驱动系统、导航系统、控制系统可靠性与性能指标的测试。 当前正在的研究工作和目标是,进一步完善AGV基本机型设计,实现激光SLAM、里程/IMU惯性定位、自主路径规划与跟踪;对AGV的RGB-D视觉系统进行开发设计,实现视觉引导与目标识别、跟踪、避让;进行终端控制软件开发,形成产品应用解决方案。 已发表的与项目相关的主要论文SCI论文5篇,EI论文20余篇。主要发明专利有:1. 仲训昱, 田军, 庞聪, 彭侠夫, 曾建平. 基于前倾 2D 激光雷达移动扫描的路面与障碍检测方法. 国家发明专利(受理中)2. 仲训昱. 基于虚拟扫描与测距匹配的 AGV 激光 SLAM 方法. 国家发明专利(申请号:201710504910.7, 受理中). 3. 仲训昱, 李跃亮, 彭侠夫. 面向智能车自主充电的柔性对接装置. 国家发明专利(申请号: 201710389598.1, 受理中)4. 仲训昱, 王祥, 陈映冰, 彭侠夫. 基于 A*提取引导点的 AGV 路径跟踪与避障协调方法.国家发明专利(申请号: 201710043581.0, 受理中)5. 仲训昱, 李跃亮, 刘嘉伟, 彭侠夫. 一种面向智能车自主充电的柔性对接装 置. 国家实用新型专利, 专利号: 201720606992.1 三、应用技术成果 (一)导航控制系统设计 研究团队开发了一种全柔性自主式AGV机器人, 其导航控制系统如下图所示,特点有: 1)采用这种模块化的系统平台, 搭建激光导航AGV产品, 可实现降低制作成本30%-50%;  2)结合视觉/惯性定位和特殊运动机构, 支持各种场景下的使用、简易且节省人工成本。 (二)地图表示和基于A*提取关键路径点的全局路径规划方法 以AGV半径障碍进行膨胀,建立初始栅格地图;通过风险评估函数对障碍周围节点的风险等级进行评估,获得带有风险区域的安全栅格地图。在安全地图上通过A*算法规划全局路径,在得到的全局路径上提取关键路径点。 (三)基于位-姿交替控制的路径跟踪与避让/运动协调方法研究了局部环境建模与自适应窗口的实时避障方法,同时还研究了基于复合速度障碍法的分布式运动规划算法,在各种移动服务机器人与AGV搬运机器人 相互协调避让的运动规划中等具有很好的应用前景。 机器人以关键路径点为引导点并不断实时切换、更新引导点,进行路径跟踪与障碍避让的协调统一。 (四)基于地图匹配的AGV激光SLAM方法 虚拟扫描与测距匹配法:增量式创建栅格地图,采用虚拟激光雷达扫描与基于测距的快速轮廓匹配。 LATTICE SLAM方法:综合采用了高斯牛顿迭代法、地图匹配表、概率地图和高低两层地图等策略。 (五)AGV系统特色设计 1)双层控制器系统结构,提高可靠性、实时性和灵活性。 2)基于ROS的软件设计,采用NVIDIA 的TK1超级计算平台作为主控计算机。 3)下位机功能模块设计:处理实时性较高的任务,如里程计/IMU推算定位、安全速4)度控制、超声波/防撞条避碰处理等。 5)运动机构及外观设计:两轮差动驱动+两轮随动”的四轮运动机构,比六轮机构具有更好的地面适应性;采用橡胶轮,减震和静音效果好。 6)自动充电对接装置设计:通过柔性连杆的弯曲形变来实现充电接口和充电接头的柔顺对接。 四、合作企业 厦门万久科技股份有限公司是一家集销售、软件研发、技术服务、加工技术整合为一体的高新技术企业。目前公司的经营范围涉及CNC软件开发及数控系统销售、CNC控制零件销售及专业维修;工艺优化、机台升级与技术改造、工程配电与软件优化、专用机控制系统开发、多轴机的设计与开发、机台精度检测与校正优化服务等。公司是国际知名生产制造企业——富士康的产品供应商和技术服务商。  
厦门大学 2021-04-11
一种静脉穿刺针头位置定位的装置
本发明公开了一种静脉穿刺针头位置定位的装置,其特征在于, 包括红外光源、主相机、侧相机和图像处理单元;红外光源用于照射 穿刺区域的皮肤表面和针头;主相机用于从穿刺区域的皮肤表面的上 方由上而下对针头进行拍照;侧相机的拍照方向与主相机的拍照方向 相互垂直,用于从穿刺区域的皮肤表面的水平方向对针头进行拍照; 图像处理单元与主相机和侧相机相连,用于比较主相机和侧相机拍摄 的照片,从而得出针头的位置。本发明的针头位置定位装置,结构简 单、定位准确,仅需更换针头便可重复使用,造价和使用成本低廉, 具有效率高、直观、准确等特点。 
华中科技大学 2021-04-11
反丁烯二酸单酯咪唑季铵盐抗菌剂
利用反丁烯二酸分子中的高效抗菌母体结构并加以改造提高其水溶性,开发的离子型抗菌剂具有反丁烯二酸酯的高效抗菌作用,同时具有水溶性好的优势,能有效解决油水分层的现象,增强反丁烯二酸酯类的使用效果,将具有较好的社会效益及经济效益。 本项目进行了反丁烯二酸单酯、咪唑季铵碱、反丁烯二酸单酯咪唑季铵盐抗菌剂的合成和表征,合成了离子型抗菌剂甲基烷基咪唑季铵型反丁烯二酸单乙酯、甲基辛基咪唑季铵型反丁烯二酸单乙酯、甲基辛基咪唑季铵型反丁烯二酸单辛酯等。产品纯度达96.5%以上。生物活性研究结果表明其具有强的抗菌作用。甲基辛基咪唑季铵型反丁烯二酸单乙酯、甲基辛基咪唑季铵型反丁烯二酸单辛酯对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度低于6.0×10-5g/mL。
集美大学 2021-04-29
高纯单分散纳米石英球技术及产业化
中试阶段/n国内市场高规格硅微粉用量约8万吨以上,其中大约1/3为晶体石英球,价格也5-30万元/吨不等。国内超纯石英粉需求约10万吨(其中光伏年用量约7万吨).本项目可在超纯石英和单分散高纯球两大技术方向生产高品质产品,适用对应的市场,也可以做最高端的单分散超纯石英球 。本项目产品粒径可控,成本视规格不同为1.5-5万每吨。由于不以天然石英为原料,不受天然原料限制,可以打破尤尼明公司超纯石英粉的垄断地位,根本扭转我们在石英粉技术落后的局面,在电子级晶型石英球(硅微粉)市场上亦是独创技术,比国内现有产品性价比优势明显。拟初建5000吨/年装置, 若产品以5.5万/吨(均价)售出, 年利润约为上亿元。。项目的关键技术体现在以下几个方面:。1、以二氧化硅溶胶为原料,原料成本低;。2、生产工艺简单,一步法合成;。3、石英球粒径从10nm可至微米大小粒径可调,高度单分散;。4.、产品纯度可达99.999%,球形,单晶,无放射性。。技术的创新点有以下几个方面:。1、 不依赖天然石英原料。无放射性,产品纯度高。。2、以二氧化硅溶胶为原料,产品性能稳定,石英球大小粒径可调,高度单分散;。3、工艺简单,对设备要求不高,生产成本低,安全性高;。项目的环保及节能特性。1、反应余热交换,节省能耗。2、反应母液(晶化催化剂)循环使用,基本没有污染排放。
武汉工程大学 2021-04-11
改进的喷雾热分解法生产单分散超细粉体材料
可以量产/n通过对传统的喷雾热分解方法的改进,实现了喷雾热分解法在生产单分散超细纳米金属粉末上的应用。目前中试成功的超细纳米银粉生产工艺,生产出的银粉具有单分散、粒径小、熔点低等特点。。目前国内外工业化制备超细银粉的方法主要有机械研磨法与化学还原法,这两种方法存在一些固有的缺陷,比如采用研磨法生产出的银粉中容易混入铁,镍等元素,导致最终的银粉纯度不高,而化学还原法步骤繁多,控制复杂,同时会产生大量的废液与废气污染,。本项目主要有以下技术创新:。 1、采用改进喷雾热分解的方法制备纳米银粉,不用磨碎分级与化学还原的方法,制备过程中不混入任何杂质,得到的银粉纯度高,达到国际先进水平。。 2、采用特殊的处理技术,可以有效改善产品的单分散性,并控制产品粒径与形貌。。 3、产品做到单分散、稳定而且可以根据客户要求精确控制银粉粒径与形貌。。 4、做到清洁生产,零污染,零排放,没有废气、废液、粉尘等环境污染。。 5、全封闭生产过程,操作员没有粉尘暴露。整个工艺采用封闭式、自动化生产,使得整个生产过程得以连续进行,大大的提高了生产效率,降低了后续处理成本。
武汉工程大学 2021-04-11
一种便携式苜蓿刈割高度定位尺
本实用新型提供了一种便携式苜蓿刈割高度定位尺,包括竖直设置的测量杆,所述测量杆的外表面设置有刻度槽,所述测量杆的底端设置有支撑机构,所述测量杆的外部套设有活动套管,所述活动套管上插设有限位螺栓,所述活动套管的左右两侧均竖直设置有插管,且测量杆的两侧均分别设置有水平放置的标杆,且标杆靠近测量杆一侧的底部竖直设置有与插管配合连接的插杆,所述标杆靠近测量杆的一端设置有第一插块。本实用新型具有结构简单、使用方便的优点,测量杆底部的支撑机构、活动套管以及用于指示的标杆均可在使用后进行拆卸,方便收纳整理,也便于使用者携带。
青岛农业大学 2021-04-13
单轮平板式汽车悬架参数检测仪
项目概况 本项目提供的单轮平板式汽车悬架参数检测仪整机成本低于1万元,大大低于行业现行使用的汽车悬架参数检测主流设备。作为便捷有效价廉的设备,可应用于汽车悬架参数检测工作,大大降低汽车维修和检测企业的开业运行成本。作为能够说明悬架检测机理的教学设备,可应用于各类院校汽车专业的汽车检测实践教学工作,直观输出悬架检测的过程参数和结果参数。 本项目处于国内先进水平,拥有自主知识产权。主要特点 本项目属于小型乘用车悬架修理、检测、诊断的专业装备范畴。在这样的定位之下,单轮平板式悬架参数检测仪基于拟脉冲激励的工作原理,采用人力按压法激励车体,省去了庞大复杂的谐振式悬架激励子系统,也避免了紧急制动时汽车轴载分配值冲击性转移激发出的悬架-车轮系统响应信号特征分散性较明显的问题。设置标准版和高配版两种单轮平板式悬架参数检测仪。标准版仅采用振动加速度传感器获得因悬架振动引起的车体振动加速度信号,仪器的价格更低,可更为广泛地为汽车维修和检测企业用于生产经营目的。高配版是在标准版的基础上再采用力传感器获得悬架振动激励力信号,分别处理由力传感器和振动加速度传感器获取的信号,分别提取悬架参数,经过平均后得到更为准确的被测悬架参数。高配版既可应用于汽车维修和检测企业用于生产经营目的,也可用于各类院校汽车专业用于实践教学目的用途。技术指标最大轮载荷:500 kgf检测参数:悬架效率、悬架一阶固有频率检测精度:+5%平板尺寸:(400~450)×300×60 mm电源:AC 220 V,50 Hz显示及打印参数:①悬架振动时域信号曲线及其幅频特性;②悬架一阶固有频率;③分别用线性隔振系统方法和经验方法计算的悬架效率;④悬架平均效率;⑤悬架效率评判结论。主控计算机:笔记本电脑1台打印输出设备:打印机1台市场前景 本项目提供的单轮平板式悬架参数检测仪,适合于小型乘用车,成本低于1万元。对于在用小型乘用车来说,庞大的维修市场需求将推动悬架参数检测业务的扩展,推进汽车悬架视情维修工作的进程,保障车辆的安全性和行驶平顺性,同时使悬架检测更加方便、快捷,且降低成本、提高利润。
南京工程学院 2021-04-13
一种单缸单活塞内孔用机械手
本发明公开了一种单缸单活塞内孔用机械手,包括气缸、锁和卡爪,气缸包括缸体、活塞和活塞杆, 活塞将气缸内部分别前腔室和后腔室两部分,锁包括保持架、导向块和两个锁球,保持架套在活塞杆上, 保持架设有多个径向对称分布的滑槽,两个锁球设于导向块两端且均位于滑槽内,活塞杆和气缸内壁上 均设有与对应锁球配合的半球形凹槽,卡爪包括基体和磁性伸缩块,基体底部与导向套固定连接,磁性 伸缩块通过基体上伸缩孔伸入基体内与活塞杆相接触,磁性伸缩块和活塞杆上设有相互配合的凸台和内 凸锥块,活塞杆上设有与保持架上表面相接触的圆台。本发明将传统的两级气缸结构简化为单缸单活塞 结构,实现卡爪的伸缩和抓紧,结构简单,重量减轻,实用性强。
武汉大学 2021-04-13
一种抗鱼类淋巴囊肿病毒的单链抗体
本发明公开了一种抗鱼类淋巴囊肿病毒的单链抗体,以及编码该单链抗体的基因、含有该基因的载体和宿主细胞等。该抗鱼类淋巴囊肿病毒的单链抗体,是由抗体重链可变区和轻链可变区通过接头肽连接而成,并可通过原核表达系统进行高效表达。单链抗体ScFv?ALV的分子量约为28kD,能够特异识别鱼类淋巴囊肿病毒,阻断病毒与天然血清的结合,可进一步用于该病毒的诊断、治疗制剂的开发。
青岛农业大学 2021-04-13
高分辨率单光子发射断层成像系统(SPECT)
Ø 在单光子发射断层成像(SPECT)中, 放射性示踪剂被注入病人体内,根据对放射性示踪剂所发出的伽马射线的测量,SPECT可以重建出放射性示踪剂在人体内的分布图,该图可以反映人体组织结构及其活动功能。SPECT已经被用在肿瘤的早期诊断, 心血管疾病和脑部疾病的诊断,骨胳影像的显示等。基于国家自然科学基金的支持,我们国际上率先发展了非均匀衰减锥形投影SPECT解析重建方案。该方案可以同时对非均匀衰减,散射,检测器模糊效应进行解析校正,并去除泊松噪声。相比于平行光投影重建和扇形投影重建系统,
北京理工大学 2021-01-12
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