课题基金 / 基金详情

面向工业机器人装配作业的演示编程关键技术与方法

批准号:
U1609210
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
210.0 万元
负责人:
熊蓉
依托单位:
学科分类:
机器人学与智能系统
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
王越、胡晋、姜伟、王军南、骆季奎、郭维、华春生、王争、郑洪波

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
本项目面向柔性制造行业存在大量的装配工序和转型升级的发展需求,针对目前编程复杂性对工业机器人装配应用发展的约束,研究工业装配演示编程问题。围绕目前工业装配演示编程在高层任务理解和底层执行控制面临的挑战,重点研究人工技能提取理解和机器人执行优化方面的关键理论方法和技术,包括装配作业的空间知识表示与推理方法、装配操作语义理解方法、机器人执行程序的生成与优化,重点解决不确定观测下装配关系和装配位姿的同时推理与估计、连续演示下装配操作显式语义的准确分割与理解、多次演示下装配操作隐式语义的学习与应用、机器人末端执行力位协同控制的学习与优化等关键科学性问题,在此基础上研发人工技能信息采集子系统和工业装配演示编程集成系统,并通过在浙江省特色优势行业小家电和五金产品装配上的演示应用,验证方法和技术的有效性。通过研究,推动机器人演示编程理论与技术研究的突破和在工业领域的应用,并带动我国机器换人的持续发展。
英文摘要
In the new era of industry, the critical demand of upgrading the flexible manufacturingin systems grows significantly. However, the industrial robot, as an important role in this trend, its further application is constrained by the high complexity of programming, especially for the assembly operation. To deal with this difficulty, programming by demonstration (PbD) becomes a promising method to teach robots. Toward the development of PbD system in industrial assembly, this project sets to study both the high level task understanding and low level control, including spatial knowledge representation and inference for assembly tasks, semantic understanding of assembly operations, as well as robot execution program generation and optimization. In the project, several methods are proposed to solve the crucial problems involving joint estimation of pose and assembly relations in noisy observations, segmentation and recognition of continuous unstructured demonstration, inference of implicit assembly operation semantics, and hybrid position/force control and optimization. Based on these techniques and the development of a demostration information collection subsystem, an integrated system for PbD in industrial assembly will be implemented. Its effectiveness will be validated on the real assembly tasks such as small appliance and hardware products, which are the competitive industry in Zhejiang Province. By the research conducted in this project, the breakthrough of PbD theory and the further extension of PbD application can be expected, finally leading to the substantial development in robot assembly line.
提高机器人的易用性,降低对专业编程人员的依赖性,已经成为机器人应用推广亟需解决的一个重要问题。本项目在此背景下,结合制造行业存在大量的装配工序和转型升级的重要发展需求,围绕目前工业装配演示编程在高层任务理解和底层执行控制面临的挑战,重点研究人工技能提取理解和机器人执行优化方面的关键理论、技术和方法。主要成果包括:国际首次提出以概率框架对演示编程问题建模,并基于理论推导设计了演示人操作信息提取理解和机器人执行应用方法体系;提出了采用概率图模型表示装配空间知识并推理计算的方法,以及利用已知CAD信息来提升不同装配物体观测推理正确性的方法,有效解决了观测误差、观测缺失、不确定等带来的影响,实现装配关系和工件位姿的准确判断和精确估计,在CAD模型与实际装配存在较大不同情况下可实现不同观测误差下装配关系推理正确率100%、装配位姿误差为0;突破了融合多模态信息进行装配技能识别,解决了连续视频下同时识别与分割问题,装配动作识别准确率优于96%,装配技能识别准确率优于94%,时间在1.5s以内,提出了动作多阶段回报学习和生成方法,具有较好的泛化性能,实现了融合装配空间知识推理和操作语义理解的程序生成;首次提出了小空间内双臂和双手复杂协同运动学习方法,创新设计了基于示例的相似物体装配序列自动生成方法,解决了无末端力力矩传感器且有模型和观测误差下的鲁棒外力估计;搭建了工业装配演示编程集成系统,突破了物体位姿估计技术,提升了准确性和计算效率,实物实验准确率99.8%、时间只需30ms,研制了柔性指力传感器,分辨率达到了50um,动态响应时间约为60ms,灵敏度波动范围在10%以内;综合相关技术实现了开关、椅子、关节等的装配学习与执行,验证了方法和技术的有效性。部分技术推广应用于上下料和手语的自动学习编程中。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Significant Effects of Electrode Metal Work Function on Resistive Memory Devices with Gelatin Biodielectric Layer
电极金属功函数对具有明胶生物介电层的阻变存储器件的显着影响
DOI: 10.1149/2.0701807jes
发表时间: 2018
期刊: Journal of the Electrochemical Society
影响因子: 3.9
作者: [Liu Shuting, Dong Shurong, Jin Hao, Huang Shuyi, Wang Xiaozhi, Luo Jikui]
通讯作者: Luo Jikui
Development of a flexible and stretchable tactile sensor array with two different structures for robotic hand application
开发具有两种不同结构的柔性可拉伸触觉传感器阵列,用于机器人手应用
DOI: 10.1039/c7ra08605a
发表时间: 2017-10
期刊: RSC Advances
影响因子: 3.9
作者: [Wang Xiaozhi, Xu Tianbai, Dong Shurong, Li Shijian, Yu Liyang, Guo Wei, Jin Hao, Luo Jikui, Wu Zhaohui, King Jong Min]
通讯作者: King Jong Min
Effects of liquid metal particles on performance of triboelectric nanogenerator with electrospun polyacrylonitrile fiber films
液态金属颗粒对静电纺聚丙烯腈纤维膜摩擦纳米发电机性能的影响
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.04.075
发表时间: 2019-07-01
期刊: NANO ENERGY
影响因子: 17.6
作者: [Ye, Qikai, Wu, Yongzhi, Luo, Jikui]
通讯作者: Luo, Jikui
Flexible dual-mode surface acoustic wave strain sensor based on crystalline LiNbO3 thin film
基于晶体LiNbO3薄膜的柔性双模声表面波应变传感器
DOI: 10.1088/1361-6439/aaf5b7
发表时间: 2019-02-01
期刊: JOURNAL OF MICROMECHANICS AND MICROENGINEERING
影响因子: 2.3
作者: [Xu, Hongsheng, Cao, Zhen, Luo, Jikui]
通讯作者: Luo, Jikui
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    BEV 感知融合的端到端驾驶学习 :数据、方 法和应用
    • 批准号:
      D24F030002
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      熊蓉
    • 依托单位:
    开放混杂场景下物体抓取放置的长序列感知与规划学习
    • 批准号:
      62173293
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      60万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      熊蓉
    • 依托单位:
    旋转飞行物体的状态估计与轨迹预测
    • 批准号:
      61473258
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      80.0万元
    • 批准年份:
      2014
    • 负责人:
      熊蓉
    • 依托单位:
    基于激光测距仪和视觉传感器的三维地图构建
    • 批准号:
      61075078
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      35.0万元
    • 批准年份:
      2010
    • 负责人:
      熊蓉
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金