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改进YOLOv7的服务机器人密集遮挡目标识别
1
作者 陈仁祥 邱天然 +3 位作者 杨黎霞 余腾伟 贾飞 陈才 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1595-1605,共11页
针对服务机器人视觉抓取时待识别目标存在密集遮挡导致识别效果差的问题,提出改进YOLOv7的服务机器人密集遮挡目标识别方法。首先,为改善密集遮挡目标特征信息丢失导致识别困难的问题,使用深度过参数化卷积构建深度过参数化高效聚合网络... 针对服务机器人视觉抓取时待识别目标存在密集遮挡导致识别效果差的问题,提出改进YOLOv7的服务机器人密集遮挡目标识别方法。首先,为改善密集遮挡目标特征信息丢失导致识别困难的问题,使用深度过参数化卷积构建深度过参数化高效聚合网络,利用不同卷积核对每个通道进行运算,增强网络感知能力,使网络关注目标未遮挡区域特征;其次,为抑制密集遮挡目标边界不易区分对识别造成的影响,将坐标注意力机制嵌入主干网络中,使网络获取目标位置信息并更好地关注特征图中的重要区域,增强网络特征提取能力;最后,使用Ghost网络进行轻量化改进,减少计算量并降低模型内存占用。在自建数据集与公共数据集分别对模型进行对比实验,实验结果表明,改进后模型mAP分别达到92.9%,87.8%。本文模型在降低内存占用的同时,识别精度和识别效率提升,整体性能更优。 展开更多
关键词 密集遮挡 改进YOLOv7 服务机器人 目标识别
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基于线性自抗扰控制技术的伺服控制系统研究 被引量：3
2
作者 夏亮 孙天夫 +2 位作者 李鑫宇 谭先锋 郑登华 《电气工程学报》 CSCD 2023年第4期43-49,共7页
自抗扰控制器是一种不依赖控制对象精准数学模型的控制器,具有超调量小、鲁棒性强等特点,但由于引入非线性函数,参数难以整定。对自抗扰控制器进行线性化处理即为线性自抗扰控制器。针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous moto... 自抗扰控制器是一种不依赖控制对象精准数学模型的控制器,具有超调量小、鲁棒性强等特点,但由于引入非线性函数,参数难以整定。对自抗扰控制器进行线性化处理即为线性自抗扰控制器。针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统,应用线性自抗扰控制理论,设计并比较了一阶电流环、速度环、位置环LADRC控制器,仿真结果表明,采用LADRC控制器的伺服系统具有良好的动态性能和稳态性能,并具有较强的抗干扰能力,且易于整定。 展开更多
关键词 线性自抗扰控制 永磁同步电机 参数整定 鲁棒性
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基于深度残差收缩迁移网络的复杂工况下滚动轴承故障诊断 被引量：1
3
作者 陈仁祥 张晓 +2 位作者 朱玉清 徐向阳 杨宝军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期194-200,共7页
针对噪声和不同转速的复杂工况下滚动轴承故障诊断问题,提出一种基于深度残差收缩迁移网络的复杂工况下滚动轴承故障诊断方法。在深度残差收缩网络中加入领域适配层构建出具备降噪与适配能力的深度残差收缩迁移网络,从而减小噪声带来的... 针对噪声和不同转速的复杂工况下滚动轴承故障诊断问题,提出一种基于深度残差收缩迁移网络的复杂工况下滚动轴承故障诊断方法。在深度残差收缩网络中加入领域适配层构建出具备降噪与适配能力的深度残差收缩迁移网络,从而减小噪声带来的干扰及转速变化导致的分布差异。首先,利用注意力机制学习经卷积层后各特征通道的重要性自动设定一组阈值,借助软阈值化将阈值范围内的特征置为零,减少噪声带来的干扰;然后,通过边缘分布适配对齐两域特征分布,减小转速变化带来的分布差异;最后,在Softmax分类层下实现端到端的复杂工况下滚动轴承故障诊断。复杂工况下滚动轴承故障诊断试验验证了所提方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 噪声 不同转速 残差收缩迁移 滚动轴承 故障诊断
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改进掩码自编码器的滚动轴承半监督故障诊断
4
作者 陈仁祥 张晓 +2 位作者 张旭 赵玲 夏亮 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期26-33,共8页
针对滚动轴承在不同转速条件下数据分布不同以及实际工程应用中标签样本不足导致故障诊断精度低的问题,将领域适配模块融入掩码自编码器(MAE)中,提出了改进掩码自编码器(IMAE)的滚动轴承半监督故障诊断方法。首先,对滚动轴承振动信号进... 针对滚动轴承在不同转速条件下数据分布不同以及实际工程应用中标签样本不足导致故障诊断精度低的问题,将领域适配模块融入掩码自编码器(MAE)中,提出了改进掩码自编码器(IMAE)的滚动轴承半监督故障诊断方法。首先,对滚动轴承振动信号进行连续小波变换(CWT)得到反应信号时频特征的二维时频图,然后对时频图随机掩码,利用无标签样本进行掩码自编码器预训练,获得数据中复杂的内在特征,减少对有标签样本的依赖;其次将领域适配模块引入到预训练后的编码器中,使用少量有标签源域数据对IMAE进行微调,在希尔伯特空间中利用最小化最大均值差异减小因转速不同造成的源域与目标域间数据分布差异;最后在Softmax分类层下实现滚动轴承半监督故障诊断。通过滚动轴承数据集实验验证,所提方法检测精度均达到94%以上,证明了该方法的可行性与有效性。 展开更多
关键词 掩码自编码器 滚动轴承 不同转速 标签样本 半监督故障诊断
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工业机器人全域误差场精细化建模方法及其误差补偿策略
5
作者 张德权 李星奥 +2 位作者 张宁 宁国松 韩旭 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期316-329,共14页
工业机器人在其全寿命周期内受多源不确定性因素影响,导致末端执行器实际位置与期望位置存在偏差,直接影响所加工产品质量。为此,开展工业机器人误差补偿研究,提出了基于非运动学标定原理的全域精细化误差场建模方法与误差补偿策略,并... 工业机器人在其全寿命周期内受多源不确定性因素影响,导致末端执行器实际位置与期望位置存在偏差,直接影响所加工产品质量。为此,开展工业机器人误差补偿研究,提出了基于非运动学标定原理的全域精细化误差场建模方法与误差补偿策略,并进行了实验验证,旨在为提升国产工业机器人精度性能提供一种有效工具。以工业机器人末端执行器名义位置为输入节点,相应的定位误差为输出节点训练径向基函数神经网络,结合交叉验证和粒子群优化算法提高训练效率及模型精度,使用较少样本准确构建工业机器人定位误差场。根据误差场预测工业机器人任意点定位误差,通过编辑控制器设定值以增加预偏置的方式实现误差补偿。针对三款额定负载分别为3 kg、12 kg和50 kg的国产工业机器人开展误差补偿实验,相同样本点下所建立误差场与基于误差相似性原理的误差模型相比精度更高,补偿后三款工业机器人绝对定位误差范围分别减小了44.14%、77.48%和80.65%,最大绝对定位误差分别减小了42.55%、76.07%和82.24%,验证了所提方法的工程适用性。 展开更多
关键词 工业机器人 误差补偿 误差场模型 径向基函数神经网络 精度保持性
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基于子空间域对抗判别网络的不同型号滚动轴承剩余寿命预测
6
作者 陈仁祥 张雁峰 +2 位作者 徐向阳 张鹏博 杨宝军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期119-127,共9页
针对不同型号滚动轴承因结构尺寸、运行工况等差异导致轴承退化数据分布和特征尺度不一致,引起剩余寿命预测精度下降的问题,提出基于子空间域对抗判别网络的不同型号滚动轴承剩余寿命预测方法。首先,通过高效通道注意力机制提升特征提... 针对不同型号滚动轴承因结构尺寸、运行工况等差异导致轴承退化数据分布和特征尺度不一致,引起剩余寿命预测精度下降的问题,提出基于子空间域对抗判别网络的不同型号滚动轴承剩余寿命预测方法。首先,通过高效通道注意力机制提升特征提取器各通道中重要特征的权重,自适应获取不同型号滚动轴承的深层性能退化特征,并以此预训练标签预测器;然后,在对抗判别网络框架上将域判别器与特征提取器对抗训练,最小化源域和目标域在表征子空间上的正交基距离,利用表征子空间正交基不受特征缩放影响的性质克服特征尺度变化过大引起的回归性能下降问题,实现不同型号滚动轴承间的域自适应;最后,利用训练好的特征提取器提取待预测轴承退化特征,输入标签预测器得到剩余寿命。在PRONOSTIA、XJTU-SY和自测数据集上进行了验证,实验结果表明所提方法能充分学习源域特征分布信息,有效克服不同型号下的特征尺度差异,相比其他域自适应方法效果提升20%至40%。 展开更多
关键词 滚动轴承 剩余寿命预测 对抗判别域自适应 时间卷积网络
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基于空间信息聚合的遮挡目标抓取位姿检测
7
作者 陈仁祥 邱天然 +2 位作者 杨黎霞 张芷僮 夏亮 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期2792-2802,共11页
针对机器人依靠视觉抓取时对遮挡目标抓取位姿检测准确率低的问题,提出基于空间信息聚合的遮挡目标抓取位姿检测方法。遮挡导致目标在相机视野中的本征特征改变,影响目标位置信息与形状结构特征。首先,使用坐标卷积代替传统卷积的方式... 针对机器人依靠视觉抓取时对遮挡目标抓取位姿检测准确率低的问题,提出基于空间信息聚合的遮挡目标抓取位姿检测方法。遮挡导致目标在相机视野中的本征特征改变,影响目标位置信息与形状结构特征。首先,使用坐标卷积代替传统卷积的方式进行特征提取,在输入特征图后新增坐标通道来提升网络对位置信息感知能力;其次,设计空间信息聚合模块,其采用并行结构增大局部感受野并沿空间方向对通道进行编码获取多尺度空间信息,再通过非线性拟合方式将信息聚合,使模型更好理解目标结构和形状;最后,抓取位姿检测网络输出抓取的质量、角度和宽度,并计算最佳抓取位置以建立最优抓取矩形框。在Cornell Grasping数据集、自建遮挡数据集、Jacquard数据集验证,检测准确率分别达到98.9%,94.7%,96.0%,在实验平台对目标的100次真实抓取实验中,成功率为93%。所提方法在三个数据集上均取得了最高检测准确率,且在实际场景中检测效果更优。 展开更多
关键词 抓取位姿检测 遮挡目标 空间信息聚合 坐标卷积
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噪声标签下注意力特征混合的旋转机械故障诊断 被引量：1
8
作者 陈仁祥 张旭 +3 位作者 徐向阳 杨宝军 赵玲 何家乐 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期255-262,共8页
实际工程中,受人为标记或数据预处理等原因影响,旋转机械故障数据集易出现噪声标签,导致故障诊断模型性能降低,故提出注意力特征混合的旋转机械故障诊断方法。首先,构建残差神经网络(ResNet)提取样本中的时频特征,通过随机分组和特征交... 实际工程中,受人为标记或数据预处理等原因影响,旋转机械故障数据集易出现噪声标签,导致故障诊断模型性能降低,故提出注意力特征混合的旋转机械故障诊断方法。首先,构建残差神经网络(ResNet)提取样本中的时频特征,通过随机分组和特征交互构建正确标签样本组、部分噪声标签样本组和噪声标签样本组;其次,引入注意力机制计算各样本组内样本相关性对各组样本分配权值,得到能区分部分噪声样本组中噪声标签样本的差异性权值;然后,根据权值对每组样本进行混合(Mixup),通过对噪声标签样本插值并在反向传播中更新注意力层参数降低噪声标签样本所占比例;最后,利用在线标签平滑(OLS)统计模型预测信息更新软标签,通过降低噪声标签样本对模型损失更新的影响,进一步抑制噪声标签样本组的负面影响。在不同程度的噪声标签干扰下的旋转机械故障数据集上进行实验验证,检测精度均达到95%以上,证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 旋转机械 故障诊断 噪声标签 注意力机制 在线标签平滑
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线驱动绿篱修剪机械臂运动学分析及仿真 被引量：5
9
作者 薛赞 罗天洪 陈才 《机械传动》 北大核心 2019年第10期128-135,共8页
针对当前绿篱机械臂无法在复杂环境和非结构环境下作业的问题,提出一种具有更强环境适应性、更高自由度和更大工作空间的冗余线驱动绿篱修剪机械臂。利用坐标分析法建立了单关节的运动学模型,求解了绳长与关节转角的映射关系;基于D-H参... 针对当前绿篱机械臂无法在复杂环境和非结构环境下作业的问题,提出一种具有更强环境适应性、更高自由度和更大工作空间的冗余线驱动绿篱修剪机械臂。利用坐标分析法建立了单关节的运动学模型,求解了绳长与关节转角的映射关系;基于D-H参数法分析了10-DOF机械臂的正向运动学数学模型,采用遗传算法研究冗余机械臂的逆向运动学,求解了冗余机械臂的运动学逆解。仿真结果证明,遗传算法的求解精度高且求解迅速;对机械臂各关节绳索间的耦合进行了分析并推导了解耦公式。通过仿真验证了机械臂正逆运动学模型的正确性以及解耦模型的正确性,为绳驱动冗余机械臂的控制和轨迹规划奠定了基础。 展开更多
关键词 线驱动 冗余机械臂 遗传算法 解耦 运动学
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不同支链排布的3-PRS并联机构姿态能力比较
10
作者 陈国旺 范秋垒 罗超 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第10期54-60,共7页
以两种2R1T并联机构(文中称为机构A(Z3)、B)为研究对象,分析支链布局对机构姿态能力的影响。基于螺旋理论,运用运动/力传递指标求解两机构局部传递指标ITI、OTI及全局GTI。在此基础上,用数值方法,建立两机构定截面的优质传递姿态工作空... 以两种2R1T并联机构(文中称为机构A(Z3)、B)为研究对象,分析支链布局对机构姿态能力的影响。基于螺旋理论,运用运动/力传递指标求解两机构局部传递指标ITI、OTI及全局GTI。在此基础上,用数值方法,建立两机构定截面的优质传递姿态工作空间(good transmission orientational workspace,GTOW)模型。首先用经验尺寸绘制出两者边界姿态性能曲线,比较两者姿态能力,得出机构B姿态能力略好。然后,以许用传递指标[η]=0.7时的性能边界曲线的最大内切圆半径κ最大化为优化目标,全局许用传递指标GTI和机构结构参数协调为约束条件,运用DE优化算法得到最优尺寸参数。以最优尺度参数绘制边界姿态性能曲线,优化后,机构A、B的姿态能力均有提高且机构B姿态能力比机构A姿态能力优良。由两机构优化姿态实力实例可得,变异Z3机构(机构B)姿态能力比Z3(机构A)优良,由此,也说明姿态能力会受支链排布的影响。 展开更多
关键词 3-PRS并联机构 GTOW 最大内切圆半径 DE算法
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