主操作手作为机器人辅助微创外科手术中人机交互的唯一接口,提高其灵活性和紧凑性,对手术效果具有重要意义。设计了一款8自由度(Degree Of Freedom,DOF)串联型主操作手,其能够实现位置、姿态和开合力矩输出。采用改进的D-H参数法和解析法,分别建立了主操作手正运动学和逆运动学模型,并通过蒙特卡洛法分析了主操作手工作空间,验证了其设计要求;求解了主操作手雅可比矩阵,基于全局灵巧度指标和工作空间利用率指标,定义了主操作手的综合性能指标;利用遗传算法对主操作手的关键连杆尺度参数进行了优化。结果表明,优化后主操作手的综合性能指标相对于优化前提高了18.41%;主操作手在满足工作空间设计要求的基础上,机构更加紧凑且具备了良好的运动性能。
针对红外船舶目标在海上复杂海天背景下检测困难,且数据集目标大小与锚框不符造成的算法边界回归效果差、检测不准确等问题,提出了一种基于改进YOLOv5的红外船舶目标检测算法。首先针对锚框与数据集目标形状不匹配问题,通过改变K-means++聚类算法选取簇中心的评价标准,使用中位数代替平均数来决定簇中心,改进了锚框算法,使得锚框与船舶目标更加匹配,提高了算法的平均检测精度。改进后的聚类算法得到的锚框更加符合目标的分布特点。其次针对CIoU(Complete intersection over union)存在梯度爆炸、误检和漏检问题,通过改进边框回归损失函数中关于长宽比的惩罚项提出了MIoU(Multivariate intersection over union)回归损失函数,优化了算法的回归过程,提高了算法的收敛速度和检测精度,避免了相似目标的误检和漏检。改进后的回归损失函数使边框损失降低了1.5%。在红外船舶数据集上进行了消融实验和对比实验,消融实验结果表明文中改进算法的平均检测精度值相较于标准YOLOv5算法提高了1.1%,对比实验结果表明文中改进算法相较于其他改进YOLOv5算法具有更高的平均检测精度,验证了文中改进算法的优越性,提升了红外船舶目标的检测效果。
