校企合作毕业设计

基于视触觉传感器的机器人柔性线缆感知与操作

机械工程

资助企业: 宁德时代未来能源(上海)研究院

企业导师: 石培昊

指导教师: 谷国迎

项目成员: 刘朕乐 魏业勋 陈乐凯

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项目简介

项目概述

本项目针对工业自动化中柔性线缆的精确操作难题,提出了一套基于视触觉传感器的机器人感知与操控系统,旨在实现线缆的高精度定位、抓取及插接。传统工业机器人难以适应线缆的柔性形变和复杂环境干扰,本项目通过融合视觉与触觉感知、深度学习算法及双臂协同控制,构建了完整的自动化解决方案。系统采用定制化视触觉传感实时监测线缆形变,并结合鲁棒控制策略确保稳定操作。研究覆盖了从传感器设计、位姿估计算法到机电系统集成的全流程,适用于电池制造、汽车线束装配等场景,为柔性物体自动化操作提供了创新性技术路径。


项目目标

1)高精度感知:开发小体积、高灵敏度的视触觉传感器,精确感知线缆插头的位姿和插座的位置;

2)智能操控算法:基于深度学习提升线缆在杂乱环境中的识别成功率(> 90%),并设计自适应插接控制策略(插接成功率> 70%);

3)机电系统集成:优化夹爪结构与双臂协同架构,满足狭小空间作业需求(如电池模组内部线缆插接),最终构建可部署的工业级原型系统。项目同时注重技术通用性,确保方案可扩展至其他柔性物体操作任务。


项目成果

1)制作了结构简单,小型化,适合线缆夹取操作的曲柄滑块夹爪,研制了集成平面镜光路的视触觉传感器;

2)在不同的线缆初始位置和形状下均能稳定地抓取线缆;

3)能够准确地进行6D位姿估计与空间线缆端头抓取;

4)实现了手内插头位姿识别,并在不同的插头位姿下均实现了准确的自动化插接。


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