连续动作空间下的机器人多轴孔装配方法研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pkbaby
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着工业生产技术逐步改进,越来越多的机器人设备在生产制造中发挥作用。提高装配效率与产品质量、降低成本消耗,是工业领域面临的行业需求。目前多数工业机器人装配操作应用于结构化环境,当面对高精度要求、易碎材料、几何约束关系复杂、工件存在弱刚度部分的装配任务时难以保证产品效果,缺乏鲁棒性和自主学习能力。轴孔装配是众多装配过程中的典型案例,其中的多轴孔装配元件交互情况更复杂,接触状态多变,同时存在接触力跳变等不确定性等问题,需要完善机器人的装配策略,提升自主学习能力,实现柔顺控制。本文以多轴孔装配过程为研究背景,结合机器人技术、深度强化学习等理论,研究连续动作空间下机器人的装配策略,并在搭建的多轴孔柔性装配平台中进行了算法验证,取得了良好的效果。本文的主要研究工作如下:(1)描述了多轴孔装配过程。研究了多轴孔装配过程特点,将该过程划分为寻孔阶段与插入阶段进行分析。(2)搭建了多轴孔装配研究物理平台与仿真平台,介绍各平台系统组成与实验设计,并分别研究不同环境下奖励函数设计与模板匹配方法应用,为算法验证提供平台支持。(3)开展了对于深度强化学习的理论研究,提出了基于NAF与DDPG算法的柔性装配系统方法。首先结合机器人多轴孔装配过程,对深度强化学习的算法进行了分析和阐述,分析了机器人研究应用连续动作空间的意义,然后研究了NAF与DDPG算法的原理和训练流程,并设计了网络结构与训练设计,构建了多轴孔装配学习模型,最后对训练过程图像、装配成功率等内容进行分析。实验结果表明,本文所提出的装配方法可以有效提升系统学习能力,从而指导机器人更准确的完成装配任务。(4)针对经验回放方法占用资源较多、收敛性能有限等问题,开展A3C算法研究,引入多线程概念提升学习能力,分析先前连续动作空间下的算法中采用经验回放机制的一些不足,如系统学习过程较长,总结算法在减少系统存储空间、缩短计算时间、提升训练效率等意义,同时提出了改进思路。最后,整理、总结了本文中的主要研究内容与工作,归纳了本文目前的不足之处及后续可以开展的改进方向。
其他文献
为满足空间大轨道转移任务要求,基于电推进系统液氪低温推进剂在轨长期贮存的应用需求,从低温推进剂贮箱壳体材料、贮箱热防护技术、微重力环境下贮箱内气液分离和流体管理等四方面入手,聚焦于国内外相关研究进展,总结了关键技术的发展现状,结合氪工质贮存要求进行了分析,旨在为电推进系统液氪贮箱设计提供参考。
根据单张图像估计深度信息是计算机视觉领域的经典问题,也是一项具有挑战的难题。在传统的计算机视觉中,由于单目图像的尺度不确定性,导致根据单目图像无法计算深度值,仅能通过双目图像计算出稀疏深度值。目前,基于深度学习技术的单目深度估计方法成为了研究热点。基于监督学习的单目深度估计方法通常需要依赖大量的真实深度标签用于模型训练,然而获取真实深度的成本是非常高昂的。基于无监督学习的单目深度估计通常根据双目图
图像分辨率越高通常意味着图像拥有更多的细节,更高的清晰度以及更好的视觉感受。高分辨率的医学图像有助于医生的诊断;高分辨率的监控图像有利于犯罪行为的识别和追踪;高分辨率的视频可以带来良好的观影体验。但是图像的分辨率往往受到设备精度、环境、信息传输效率等因素的制约。如何在这些因素的制约下获得高分辨率图像有着重要的意义。这类通过模糊的低分辨率图像恢复高分辨率图像的算法统称为图像超分辨率算法,其难点在于图
头部姿态估计(确定人体头部相对于摄像机视图的方向)的研究在计算机视觉领域是一项长期的研究课题,头部姿态估计在视线估计、注意力建模、三维模型与视频的拟合、人脸定位等方面有着广泛的应用。在过去的二十年中,头部姿态的研究推动了三维重建的视觉技术以及多媒体内容操作的发展,在与用户交互方面发挥了重要作用。它广泛应用于注意力检测模型,司机行驶监控,课堂智能管理与人脸识别等领域。本文研究的主要问题是对于头部姿态
近年来,拍摄设备的日渐普及,图片的采集途径也变得简单,图像中包含大量信息,数据传输存储的方式由过去的文本格式逐渐向转图像、视频等新型媒体格式转换,图像中的信息通过像素的方式展示,用户理解更加直观,而对于计算机而言,去理解图像中所包含的内容有着重要的意义,图像中出现文本内容具有高度的标识性,与图像所示内容具有强关联度,文本信息包含的高层语义信息对于图像的理解有重要作用。人工智能算法的发展,需要大量数
在新技术不断涌现,文化市场愈加繁荣的背景下,如何更好地通过法律保护著作权,打击侵权行为,维护好个人利益与社会公共利益的平衡是亟待解决的问题。作品相似侵权现象是该问题的集中体现之一。侵权类案件的重要环节之一是对于行为性质的判定。对于著作权侵权行为的认定历来是司法实践中的难点,原因在于案件本身所涉作品的复杂性、当前立法缺乏具体判定规则以及个人利益与社会公共利益的平衡把握。在长期的学理研究与司法实践中,
随着社会信息化程度的提高,企业和社会机构在日常生产和运营过程中产生越来越多的数据,同时企业和社会机构也越来越重视对数据的管理和保护。在这样的背景下,数据同步服务的市场需求与日俱增,在数据容灾、数据迁移、数据抽取等诸多场景,数据同步都被视为一项必不可少的技术。本文介绍的高可靠数据增量同步系统,是山大地纬软件股份有限公司数据库基础架构的重要组成部分,为公司的智慧政务、智慧医保医疗等业务提供数据同步服务
近年来,随着移动终端设备的普及,图像逐渐成为日常生活中最重要的信息载体。光学成像设备的发展使图像质量得到了大幅地提升,图像中的像素数量也不断增加。通常来说数字图像处理领域相关算法的复杂度与图像中的像素数目成正比,因此图像像素数目的增加将严重影响图像处理算法的执行效率。在自然图像中,通常存在着大量冗余信息,大量临近像素具有相同或相近的颜色、灰度、纹理等特征,超像素生成算法将这些具有相似特征的像素点用
软件定义网络(Software Defined Network,SDN)是一种将控制平面和数据平面分离了的新型网络架构。SDN数据平面由交换机组成,负责数据流的分组转发功能;SDN控制平面由控制器组成,负责对数据平面进行集中化管控。在SDN网络中,通常需要合理地设计控制器在网络中的放置位置及服务资源的分配策略从而获得具有利润空间的网络性能,因此需要预先对网络设计进行验证。然而,由于控制器放置问题是
随着社会生产力的发展和人们生活水平的提高,心血管疾病逐渐成为人类生活中所面临的最主要的健康杀手之一。在种类众多的心血管疾病之中,心律不齐是最主要的、最常见的临床表现,及时发现其症状对于改善患者的健康状况和延续其生命具有重要意义,因此对于心律不齐的精确诊断在心血管医学领域极受重视。然而,心血管疾病专家们在临床的医学诊断中面临着诸多问题,这使得临床上对心律不齐的精确诊断对于医生们而言成为了一项费时费力