检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2021年第21期32卷 2521-2531页

作者：张建勋姚斌代煜夏光明南开大学人工智能学院天津300350 南开大学机器人与信息自动化研究所天津300350

为了推动机器人辅助腹腔镜手术中力感知技术的深入研究和临床应用,综述了其研究进展。针对有传感器的力感知,将其分为基于电信号和基于光信号两类,分析了传感器在手术器械上的位置分布、机械结构、测量范围、测量精度和电磁兼容性等关... 详细信息

为了推动机器人辅助腹腔镜手术中力感知技术的深入研究和临床应用,综述了其研究进展。针对有传感器的力感知,将其分为基于电信号和基于光信号两类,分析了传感器在手术器械上的位置分布、机械结构、测量范围、测量精度和电磁兼容性等关键指标,并讨论了其优势和局限;针对无传感器的力感知,将其分为基于视觉和基于动力学模型两类,并分析了其实现方法、技术障碍和误差来源。最后,展望了机器人辅助腹腔镜手术中力感知技术的发展趋势。

关键词：力传感器力感知研究进展机器人辅助腹腔镜手术

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面向低分辨率单目内窥镜图像的三维多孔结构重建

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光学精密工程 2020年第9期28卷 2085-2095页

作者：张建勋韩明慧代煜南开大学人工智能学院天津300350 南开大学机器人与信息自动化研究所天津300350

三维多孔结构是内窥镜在医疗外科手术和工业检查领域常见的一种场景,然而内窥镜成像分辨率低,其应用场景纹理特征弱、噪声大,这导致应用传统的从运动中恢复结构(SFM)算法进行多孔结构的三维重建和定位难度大,可行性低。为此,本文提出了... 详细信息

三维多孔结构是内窥镜在医疗外科手术和工业检查领域常见的一种场景,然而内窥镜成像分辨率低,其应用场景纹理特征弱、噪声大,这导致应用传统的从运动中恢复结构(SFM)算法进行多孔结构的三维重建和定位难度大,可行性低。为此,本文提出了一种面向低分辨率单目内窥镜图像序列的三维多孔结构重建方法。首先将基于加权引导滤波的图像增强算法应用于内窥镜图像纹理细节的提升;接着利用快速行进(FMM)算法去除漂浮杂质;然后提出了一种检测离群点对的方法用于优化特征点匹配结果,通过SFM计算获得稀疏点云;最后针对本文研究的多孔结构,提出了一种基于模板匹配和最小二乘拟合的孔洞三维结构提取方法。实验结果表明多孔球面上的重建结果中孔间距和孔直径的相对误差均小于10%,真实肾结石手术场景上的重建与实际相符,验证了本文整体算法流程的有效性、准确性和可行性。

关键词：三维重建内窥镜单目视觉多孔结构图像增强离群点检测运动恢复结构

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旋翼无人机环境覆盖与探索规划方法综述

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控制与决策 2022年第3期37卷 513-529页

作者：张世勇张雪波苑晶方勇纯南开大学机器人与信息自动化研究所天津300350 南开大学人工智能学院天津300350

随着微型空中机器人技术的迅速发展,利用小型旋翼无人机对目标环境进行自主覆盖与探索成为当前机器人领域的研究热点.鉴于此,首先对机器人环境覆盖规划与探索规划的研究内容进行简要介绍;然后按照覆盖规划、探索规划以及同时覆盖与探索... 详细信息

随着微型空中机器人技术的迅速发展,利用小型旋翼无人机对目标环境进行自主覆盖与探索成为当前机器人领域的研究热点.鉴于此,首先对机器人环境覆盖规划与探索规划的研究内容进行简要介绍;然后按照覆盖规划、探索规划以及同时覆盖与探索规划3个方面展开综述,详细分析不同方法的基本工作原理、优势以及局限性;最后根据研究现状总结目前研究中存在的问题与挑战,并对未来研究与发展趋势进行分析.

关键词：多旋翼无人机覆盖规划未知环境探索视点生成路径规划

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基于路径积分强化学习方法的蛇形机器人目标导向运动

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模式识别与人工智能 2019年第1期32卷 1-9页

作者：方勇纯朱威郭宪南开大学人工智能学院机器人与信息自动化研究所天津300350

路径积分方法源于随机最优控制,是一种数值迭代方法,可求解连续非线性系统的最优控制问题,不依赖于系统模型,快速收敛.文中将基于路径积分强化学习的策略改善方法用于蛇形机器人的目标导向运动.使用路径积分强化学习方法学习蛇形机器人... 详细信息

路径积分方法源于随机最优控制,是一种数值迭代方法,可求解连续非线性系统的最优控制问题,不依赖于系统模型,快速收敛.文中将基于路径积分强化学习的策略改善方法用于蛇形机器人的目标导向运动.使用路径积分强化学习方法学习蛇形机器人步态方程的参数,不仅可以在仿真环境下使蛇形机器人规避障碍到达目标点,利用仿真环境的先验知识也能在实际环境下快速完成相同的任务.实验结果验证方法的正确性.

关键词：路径积分强化学习随机最优控制蛇形机器人目标导向

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基于VFF-RLS的力传感器的动态特性研究

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华南理工大学学报（自然科学版） 2023年第5期51卷 86-94页

作者：姚斌张子豪代煜张建勋南开大学人工智能学院/机器人与信息自动化研究所天津300350

在科学实验与工业生产中,力传感器动态特性会直接影响传感器的精度,因此研究力传感器动态特性具有重要意义。针对应用于手术机器人的应变式力传感器动态特性难以满足精度要求的问题,文中研究了基于最小二乘参数辨识方法在力传感器振动... 详细信息

在科学实验与工业生产中,力传感器动态特性会直接影响传感器的精度,因此研究力传感器动态特性具有重要意义。针对应用于手术机器人的应变式力传感器动态特性难以满足精度要求的问题,文中研究了基于最小二乘参数辨识方法在力传感器振动结构中的应用。由于递推最小二乘(RLS)对于二阶振动系统模型辨识难以同时保证快速性和抗干扰性,文中提出了一种基于可变遗忘因子的递推最小二乘参数辨识方法。首先,通过建立随机振动系统模型,对系统的输入/输出特性进行仿真与分析,确定了遗忘因子函数中的参数,仿真结果表明,文中提出的方法在保持更快收敛速度的同时,使参数辨识误差和收敛预测误差相比于RLS有明显的降低,相比于最小二乘有良好的时变性;然后,在阶跃测试标定法基础上对微创外科手术机器人力传感器的动态参数进行辨识,获得该传感器系统的结构动态特性,即固有频率和阻尼比。实验结果表明,文中提出的方法有较好的收敛性和稳定性,有效地提高了辨识精度。

关键词：遗忘因子振动结构动态性能标定递推最小二乘参数辨识

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绳长时变情况下轮胎式集装箱起重机非线性防摆控制算法

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自动化学报 2021年第8期47卷 1876-1884页

作者：曹海昕郝运嵩林静正卢彪方勇纯南开大学人工智能学院机器人与信息自动化研究所天津300350

四绳轮胎式集装箱起重机由于自身的动力学特性较为复杂,目前仍缺乏稳定高效的控制手段.为解决港口起重机作业过程中台车定位精准度低、负载易受干扰摆幅大的问题,文章设计了一种面向工业场景的非线性反馈控制器.首先在未进行近似处理的... 详细信息

四绳轮胎式集装箱起重机由于自身的动力学特性较为复杂,目前仍缺乏稳定高效的控制手段.为解决港口起重机作业过程中台车定位精准度低、负载易受干扰摆幅大的问题,文章设计了一种面向工业场景的非线性反馈控制器.首先在未进行近似处理的前提下对起重机吊具摆动情况进行了建模分析.在此基础上,通过在控制器中引入摆幅反馈信息,实现了绳长时变情况下台车的精确定位与负载摆幅的有效抑制,为集装箱的运送路径增加了更多选择.随后基于Lyapunov方法对控制器进行了稳定性分析.所设计的控制方案在港口实际设备上进行了验证,在定位精度与消摆性能上相较于人工操作取得了很大提升.

关键词：欠驱动系统集装箱门式起重机摆动抑制非线性控制

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基于多引导滤波的图像增强算法

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物理学报 2018年第23期67卷 257-266页

作者：刘杰张建勋代煜南开大学计算机与控制工程学院天津300071 南开大学机器人与信息自动化研究所天津300071

图像增强技术可以有效地突出图像中的有用信息,已广泛应用于多个领域.现有的图像增强算法往往无法应对自然图像中复杂的梯度分布,难以准确保持图像中前景与背景的边缘信息.为了改善输出图像的边界过平滑问题,本文提出了一个基于多引导... 详细信息

图像增强技术可以有效地突出图像中的有用信息,已广泛应用于多个领域.现有的图像增强算法往往无法应对自然图像中复杂的梯度分布,难以准确保持图像中前景与背景的边缘信息.为了改善输出图像的边界过平滑问题,本文提出了一个基于多引导滤波的图像增强算法.首先,设计了一个以滤波核为变量的通用图像优化模型,现有的联合滤波器可视为该模型的解;然后,依据集成学习的思想,将联合滤波器中的单幅引导图像扩展到多幅,以更好地利用引导图中的结构信息进而获得更好的输出结果,并给出了一个多幅引导图的来源途径;最后,对多幅输出图像进行平滑,在图像优化模型中加入正则化项,以确保由多引导滤波得到的不同滤波输出保持一致.实验结果表明,本文算法在抑制图像噪声的同时,可以更好地保留物体的边界信息,从而使图像的信噪比进一步提升.

关键词：引导滤波图像增强边缘保持正则化

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基于迭代学习和神经网络的船用起重机控制

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控制理论与应用 2022年第4期39卷 602-612页

作者：林静正方勇纯卢彪郝运嵩曹海昕南开大学人工智能学院机器人与信息自动化研究所天津300350

作为一种重要的海上作业装备,船用起重机被广泛应用于海洋工程的各类场景中.然而,船用起重机是一类复杂的非线性欠驱动系统,存在摩擦、未建模动态等干扰,为控制器设计带来了巨大挑战.更糟糕的是,船用起重机还面临海浪、大风等未知干扰... 详细信息

作为一种重要的海上作业装备,船用起重机被广泛应用于海洋工程的各类场景中.然而,船用起重机是一类复杂的非线性欠驱动系统,存在摩擦、未建模动态等干扰,为控制器设计带来了巨大挑战.更糟糕的是,船用起重机还面临海浪、大风等未知干扰的影响,使得实际控制更加困难.如何稳定高效地控制该类系统,目前仍处于初步探索阶段.为了解决上述问题,本文提出了一种基于迭代学习和神经网络的控制方法.具体来说,首先将未知干扰分为周期与非周期两部分.对于周期干扰,利用周期估计器解决了对未知周期的估计问题,在此基础上通过迭代学习对干扰进行补偿;对于非周期干扰,使用双层神经网络进行逼近和补偿,并设计了权重的更新律;在补偿未知干扰后,基于反馈线性化设计了控制输入.通过Lyapunov分析方法,可以证明期望平衡点是全局有界的.最后,在所搭建的船吊实验平台上进行了大量实验,充分验证了所设计控制方法的有效性与鲁棒性.

关键词：船用起重机迭代学习控制神经网络未知干扰

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小型无人直升机的双时标鲁棒控制系统设计

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中国科学技术大学学报 2012年第9期42卷 723-732页

作者：孙秀云方勇纯孙宁南开大学机器人与信息自动化研究所天津300071

针对小型无人直升机,提出一种双时标鲁棒飞行控制器的设计方法.首先根据小型无人直升机模型的特点和时标分离思想,将快速变化的姿态控制回路作为控制系统内环,慢速变化的平移控制回路作为控制系统外环,分别采用基于四元数描述的方法和... 详细信息

针对小型无人直升机,提出一种双时标鲁棒飞行控制器的设计方法.首先根据小型无人直升机模型的特点和时标分离思想,将快速变化的姿态控制回路作为控制系统内环,慢速变化的平移控制回路作为控制系统外环,分别采用基于四元数描述的方法和基于反步法的鲁棒控制完成控制器设计.然后运用Lyapunov方法对所设计的闭环控制系统进行稳定性分析,证明这种双时标飞行控制系统在没有干扰时可以实现跟踪误差的指数收敛.最后对该控制器进行仿真验证,结果表明,在阵风干扰下这种控制器仍然能够保证小型无人直升机实现良好的位置跟踪控制.

关键词：小型无人直升机位置跟踪控制双时标四元数鲁棒控制

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微操作中批量目标的自动视野转换(英文)

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纳米技术与精密工程 2010年第3期8卷 215-220页

作者：车秀阁李毅堂赵新卢桂章南开大学机器人与信息自动化研究所天津300071

近年来,随着微操作研究的不断发展和深入,批量目标微操作成为当前的研究热点之一.由于显微镜视野范围狭小,微操作过程中需要不断进行物镜转换和调焦工作.本文研制的全自动微操作平台将调焦和物镜转换改造为电动方式,实现了自动调焦和物... 详细信息

近年来,随着微操作研究的不断发展和深入,批量目标微操作成为当前的研究热点之一.由于显微镜视野范围狭小,微操作过程中需要不断进行物镜转换和调焦工作.本文研制的全自动微操作平台将调焦和物镜转换改造为电动方式,实现了自动调焦和物镜自动转换功能.针对细胞图像的特点,本文提出了基于扫描线的归一化方差聚焦测度方法,并在此基础上,设计了相应的聚焦平面搜索策略.针对显微镜物镜转化器的特点,本文设计了自动物镜转换结构和控制方法,实现不同放大倍数物镜的转换.最后本文在细胞图像处理的实验中,构建了具有分层递阶结构的全局视野,验证了自动调焦和物镜自动转换的准确控制,为批量目标操作的自动化奠定了基础.

关键词：微操作自动调焦物镜自动转换全局视野

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