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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
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
数控大型回转支承深孔镗削专用刀盘机构
1. 项目概述专用刀盘机构是用于大型回转支承的深孔的镗削加工,其孔径的加工范围在600mm~1500mm、孔深达2000mm。刀盘机构由主轴(机床主轴)、刀具径向进给调速蜗轮蜗杆组、定轴轮系、差速外啮合行星轮系、差速锥齿轮组、丝杆螺母组、旋转刀盘及旋转刀盘本体组成。机床主轴由主电机拖动,其动力分为两路,一路直接带动旋转刀盘转动,另一路则通过一组定轴传动齿轮、外啮合行星轮系和差速锥齿轮组与由调速电机控制的调速蜗轮蜗杆组所输出的动力合成,使固定在丝杆螺母上的镗孔刀架(镗孔刀)沿旋转刀盘上的刀架槽作连续径向进给及退刀运动。采用数控技术实现镗刀不同连续径向进给运动与工件(工作台)不同连续轴向进给运动合成,以满足大型回转支承的不同形状深孔的镗削加工。2. 技术优势专用刀盘机构是用于大型回转支承的深孔的镗削加工,其孔径的加工范围在600mm~1500mm、孔深达2000mm。能有效提高大直径、不同形状深孔的镗削加工的加工效率,加工精度稳定,制造成本合理。
南京工业大学 2021-04-13
大型煤化工企业关键能源系统节能优化与控制
本项目的特点:(1)研发煤化 工企业基于物联网智慧节能云服务平台 的能源系统在线监测及控制技术,能够 准确预测大型煤化工企业节能改造的空 间与潜力。(2)研发有效防积灰、堵 灰和抗腐蚀的高效模块化换热器技术研 发工艺。(3)研发低品位烟气余热回 收技术及能级提升系统研发,基于仿生 防磨原理、非能动流型调控原则,设计 新型翅片结构。
安徽建筑大学 2021-01-12
大型同步电动机励磁控制器
研发阶段/n内容简介:本技术研制的DTLC-201(202)型同步电动机励磁控制器主要针对水利系统大、中型泵站而设计的。经过多次优化设计,在充分考虑大、中型泵站的负载特性、人员素质、经济条件等实际情况,不改变原系统的主要电路并尽量保留原系统的合理部分,另外增加了延时投励、双重限流等实用功能。本控制器使用、维护方便,运行可靠,改造成本低。安装一块控制板可以代替改造前的十块插件。技术特点:①移相触发,具有功耗小、抗干扰性能好,移相范围宽,外接元件少等优点;②投励综合、起动平稳,对电机冲击小;③励磁给定,
湖北工业大学 2021-01-12
钢中大型非金属夹杂物分析技术及应用
钢中非金属夹杂物破坏了钢的连续性,是钢产生裂纹破坏的祸根。一般把粒径大于 50μm夹杂物称为大型夹杂物。这种夹杂物占钢中夹杂总量的 1%,但对钢质量危害最大。如何把大型夹杂物从钢中捕捉并从钢中分离出来,这是首要解决的问题。为此,原冶金部科技司于1982 年下达“钢中大型非金属夹杂物”的研究课题。大样电解是用于分析钢中大于 50μm 非金属氧化物的一种方法。本方法是由电解、淘洗、还原、磁选、分离、照相、分级等部分组成。主要设备包括:钢样电解、碳化物分离、还原设备、显微照相及分级等系统。技术特点:1、电解试样大,捕捉钢中夹杂物效率高;2、采用较低成本的电解液;3、电解槽结构便于处理阳极泥;4、采用物理方法分离碳化物,操作简便,效率稳定,夹杂物回收率高;5、采用还原好磁选方法来分离夹杂物。1985 年通过冶金部鉴定,鉴定认为:本方法在电解液、电解槽结构、淘洗设备等方面均有特色,与国外(日本)同类型分析设备相当,填补了我国的空白,1999 年获国家冶金工业局科技进步三等奖。
北京科技大学 2021-04-13
钢中大型非金属夹杂物分析技术及应用
钢中非金属夹杂物破坏了钢的连续性,是钢产生裂纹破坏的祸根。一般把粒径大于50μm夹杂物称为大型夹杂物。这种夹杂物占钢中夹杂总量的1%,但对钢质量危害最大。如何把大型夹杂物从钢中捕捉并从钢中分离出来,这是首要解决的问题。为此,原冶金部科技司于1982年下达“钢中大型非金属夹杂物”的研究课题。大样电解是用于分析钢中大于50μm非金属氧化物的一种方法。本方法是由电解、淘洗、还原、磁选、分离、照相、分级等部分组成。主要设备包括:钢样电解、碳化物分离、还原设备、显微照相及分级等系统。技术特点:1、电解试样大,捕捉钢中夹杂物效率高;2、采用较低成本的电解液;3、电解槽结构便于处理阳极泥;4、采用物理方法分离碳化物,操作简便,效率稳定,夹杂物回收率高;5、采用还原好磁选方法来分离夹杂物。 1985年通过冶金部鉴定,鉴定认为:本方法在电解液、电解槽结构、淘洗设备等方面均有特色,与国外(日本)同类型分析设备相当,填补了我国的空白,1999年获国家冶金工业局科技进步三等奖。 应用范围:该设备主要用于分析钢包精炼、连铸中间包、铸坯钢中大型非金属夹杂物,通过分析研究各阶段钢中夹杂物来源,提出有针对性措施,改进工艺,提高产品质量。
北京科技大学 2021-04-13
大型工业加热炉无人化控制与智能烧钢
项目背景:结合国家“节能降耗”的背景,同时为节约成本提升产品市场竞争力,近年来各钢铁企业纷纷对能耗“大户”加热炉进行改造升级。高效轧制国家工程研究中心致力于加热炉领域的研究已有十多年的历史,涉及范围广泛,包含热处理炉、隧道炉、蓄热/常规板坯加热炉、方坯加热炉等,拥有成套加热炉解决方案,并结合现场进行设备工艺诊断,定制适合每个个体的加热炉过程控制系统,达到提高产品加热质量、节能降耗的目的。关键工艺技术:(1)基于炉温闭环控制的智能燃烧及炉温控制技术用于多种类型的加热炉过程控制系统,根据热值、残氧、压力等实时优化空燃比,从而有效地控制炉内气氛;(2)精准的板坯温度预报模型和出钢节奏预测是智能燃烧的前提,依据周期呈现的钢坯温度场分布、剩余在炉时间、出钢序列,预测出钢节奏;(3)变钢种规格混装以及延迟故障工况的感知,统筹协调所有钢坯的炉温需求,并根据延迟故障信息动态调配炉温设定。
北京科技大学 2021-04-13
一种新型大型圆柱体工件运输装置
本发明属于物料运输领域,并公开了一种新型大型圆柱体工件 运输装置。该装置包括移动机构、卷扬机构和导槽机构。移动机构移 动整个装置靠近船体,卷扬机构放下第三支架和导槽机构至水平,延 伸架中的推杆、伸缩杆和第一运动轮帮助导槽机构调整位置,使得导 槽结构的对中插销固定在船体上,然后延伸架收回到第三支架中,绳索拴住待运输的圆柱体工件向前运动并将其放置在传输带上继续向前 运动,然后机械手将圆柱体工件夹住放置在导槽中,第二运动轮带动 圆柱体工件向船体运动,完成整个搬运过程。通过本发明实现了产品 整体布局紧凑,功
华中科技大学 2021-04-14
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