期刊名称：人工智能 创刊时间：2017年12月 主管单位：工业和信息化部 主办单位：中国电子信息产业发展研究院、赛迪工业和信息化研究院（集团）有限公司 刊期：双月刊 国内统一连续出版物号：CN 10-1530/TP 国际标准连续出版物号：ISSN 2096-5036 邮发代号：80-381 电话：010-88558766 email：aiview@ccidmedia.com
零构件装配是航空航天装备制造的最终阶段和关键环节,机器人是提高航空航天装备零构件装配自动化智能化水平的重要载体,也是当前装配和机器人研究领域的难点和前沿。为此,本文从航空航天领域装配需求出发,通过剖析复杂零件、可变形线性零件、大型构件这三类典型零构件的机器人装配过程可知,航空航天零构件机器人装配的核心在于解决机器人的顺应、灵巧和协同问题。然后,从状态感知、规划与决策、力位精准调控、多机/人机协同装配四个方面系统总结当前机器人装配理论与技术的研究与应用现状。最后,探讨了航空航天领域机器人装配的未来研究方向。
医学影像作为常用的癌症检查手段,在医疗诊疗中起着重要作用。其中,病理图像分析能够从微观层面上观察癌细胞,是临床疾病诊断的“金标准”。传统病理分析主要依靠人工在显微镜下观察切片并做出判断,但长时间、高强度的检阅容易造成诊断准确率下降。随着高分辨率成像技术的发展,基于数字病理图像的处理与分析的方法得到了广泛关注。然而,彩色数字病理图像因缺少多维度、多模态信息,已逐渐触及智能病理诊断的短板。近年来,精准医疗诊断机器人技术已成为国际前沿研究热点,本文综合分析了高光谱机器视觉在医学病理诊断领域的核心关键技术,总结了高精度成像质量低、空-谱特征联合提取难、检测分析效果不佳等研究难题,并阐述了高光谱显微成像与分析技术在疾病诊断中的研究与应用进展。
作为近年来新兴的康复技术手段,基于表面肌电(Surface Electromyograph,sEMG)信号的智能康复技术,能够有效地支撑量化诊断和康复疗效客观评估,并辅助康复机器人实现安全、自然的人机交互。本文旨在总结sEMG信号在智能康复技术领域中的研究现状,并对未来技术发展进行了展望。首先,介绍了sEMG信号在量化诊断/康复疗效评估、智能假肢,以及康复辅助机器人中的应用。然后,从智能评估、运动意图,以及人机交互控制策略三个方面对基于sEMG的智能康复关键技术进行综述。最后,从鲁棒性、便携性,以及可解释性三个方面分析了现有研究的局限性,并对基于sEMG信号的智能康复技术进行了展望。基于sEMG信号的智能康复技术有望深入推动康复医疗的创新发展。
模块化轮式机器人通过连杆串联所组成的分布式多体独立驱动的类拖车系统在控制上具有强耦合性。针对类拖车系统的轨迹跟踪和构型稳定性问题,研究了基于虚拟模型的领航跟随法。首先建立类拖车系统的运动学模型并给定了系统约束;其次通过系统中连杆的受力信息对拖车中的领航跟随位置关系进行修正,通过模型预测控制器实现系统的运动控制;最后,通过仿真验证了所提方法能够实现类拖车系统的轨迹跟踪并提高了系统的构型稳定性。
无动力下肢外骨骼具有质量小、代谢能耗低、可持续工作时间长等优点,可以在行走过程中为使用者提供助力。本文针对老年人足上抬高度低、步态拖沓等特征,设计了一款无动力下肢外骨骼装置,在无控制的基础上使用很小的成本实现了类似有源外骨骼的步态吻合。该外骨骼通过弹力带,储存髋关节伸展时人体重心降低的能量,并采用离合器系统帮助外骨骼更好的符合步态特征,实现物理自动化。制作样机后,本文设计了拉力实验、足底压力测试、连续行走测试和弹力带刚度优化实验。结果证明,测试者的足底压力在穿着下肢外骨骼后平均减少14.79%,大部分测试者穿戴外骨骼后助力效果明显。改变弹力带刚度后,再次进行多组足底压力测试实验,得到最佳弹力带刚度。
半导体行业因设备成本投入巨大,因此对设备的利用效率提出了高需求。自动化物料调度系统能够显著提升半导体生产效率和设备的利用率。本文对当前主流的半导体行业的自动化物料调度系统进行了概述,从机台布局、车辆规模、性能指标、仿真建模等多个角度分析了自动化物料系统的技术,详细介绍了晶圆制造场景下自动化物料调度系统的调度策略和路由规划策略,分别从静态、动态、智能化等多个角度进行分析。最后,对晶圆制造自动化物料调度系统的未来发展方向进行了展望。
为实现有色金属铸锭的智能磨削,需设计视觉检测算法为机械臂提供金属锭的位置信息。然而,模具中随铸锭生产线移动的金属锭存在背景干扰和位置持续变化的复杂情形,这对视觉检测提出了高准确度、强鲁棒性的要求。本文基于一种代表性的有色金属铸锭,对其铸锭图像进行分析,使用边缘线段检测获取金属锭的边缘信息。随后,根据边缘线段的位置和长度筛选出有效的边缘特征。此外,为提取金属锭的轮廓角点,本文通过检测筛选后的边缘线段得到基础轮廓并进一步拟合为准确的金属锭轮廓。最后,实验结果验证了所提金属铸锭检测算法对不同金属锭图像具有良好的准确性和鲁棒性。
中国正处于从“民航大国”向“民航强国”转变的关键阶段,安全工作是一切工作的前提,而机场道面安全检测是确保民航安全的重要任务之一。目前我国机场道面面积已超过3亿平方米,现行道面检测模式越来越难以满足对超高安全与精度、超窄作业时限、超大作业范围等本质要求。为此,本文面向“精准、高效、智能”的机场道面安全检测需求,针对机场道面安全检测的不同作业场景与技术要求,提出基于“云-边-端”架构的机场道面安全检测机器人系统总体方案,并介绍了当前研究成果在智慧机场的应用案例,验证了机场道面安全检测机器人系统的工程应用效果。
类生命机器人是生命系统和机电系统深度融合而形成的新一代机器人,有望集成生命系统和机电系统的双重优势,已成为机器人领域的研究热点和方向,并取得了多方面突破。尤其在驱动方面,报道了多项以生命材料为驱动核心的类生命机器人研究,实现了机器人爬行、游动、操控等有效驱动运动。然而,类生命机器人的进步离不开与其相关的学科领域的共同发展,本文围绕类生命机器人研究方向,重点针对相关的制造、建模、检测、控制四个主要方面进行了系统性综述,并对各方面所存在的问题进行了深入的分析。此外,本文还讨论了类生命机器人研究所面临的潜在挑战与可能的解决方案,旨在进一步推动类生命机器人的实用化发展进程。
可穿戴式外骨骼机器人融合机械设计、信息传感、仿生驱动、控制算法、神经工程等多学科前沿技术,可与人体构成强耦合系统,通过多传感器信息融合技术感知人机状态参数,经智能控制算法驱动助力单元,为穿戴者关节运动提供助力和保护。本文以医疗、民生、军事三个典型应用领域为切入点,重点介绍了国内外外骨骼机器人在医疗康复、助老助行、人体增强等领域的研发应用现状,指出了当前制约外骨骼机器人发展的痛点问题和挑战,提出了针对性解决思路,可为外骨骼机器人关键技术研究和产业化推广应用提供参考。
与人共融的服务机器人工作在复杂的非结构化动态环境下,需要长时间与人共处并与多种对象进行交互,而其服务对象又大多未经机器人操作相关培训。因此,相比于现有服务机器人系统的孤立或单向交互模式,新一代服务机器人在非结构化动态环境的适应性、各类场景理解的准确性、人机交互的安全性与舒适性等方面存在更为严苛的技术需求与应用挑战。本文聚焦“高动态”“重交互”“强差异”和“难量化”人机共融复杂场景下的多模态感知、一体化理解、主动舒适交互与机器人行为评价等关键共性人机共融技术,讨论构建适用于与人共融的动态、不确定环境和非特定交互任务的机器人系统,以期逐步实现新一代服务机器人从被动避让到主动服务的实质性转变,推动先进机器人技术同现代服务业的深度融合。
高精度自主定位目标器官和病灶是手术机器人领域的关键技术之一。近年来,基于监督学习的方法在此任务上取得了良好的表现,但是高昂的标注成本限制了这类方法的临床应用。混合监督学习可以同时利用少量强标签与大量弱标签,实现精度与成本之间的平衡。然而,现有的混合监督方法存在任务间和任务内不一致性问题,导致分割性能较差。本文设计了一个全新的基于混合监督学习的医疗图像分割框架,利用少量精确掩模标注和大量图像级别类标注,实现了低成本高精度图像分割。具体而言,为了解决多任务间不一致性问题,本文设计了全参数硬共享策略,保证了任务之间的收敛速度一致。为了解决任务内不一致性问题,本文设计了基于度量学习的分割模块,保证前景特征的一致性及前背景特征的差异性。为了减少不同分支之间的独立参数,本文设计了单卷积分类模块,负责弱监督分支的特征解码。最后,本文所提方法在公开的LiTS数据集上进行了实验,与现有方法相比取得了最佳的分割表现。