检索结果-内蒙古大学图书馆

电机与控制学报 2021年第5期25卷 119-130页

作者：崔士鹏孙永军刘伊威刘宏哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

为了更好地利用柔性关节机械臂的固有柔顺性,使机械臂具有更佳的运动性能,将障碍函数法同迭代线性二次型调节(ILQR)算法相结合,提出了改进型ILQR算法,来处理受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制问题,并通过KKT条件系统地证明了改... 详细信息

为了更好地利用柔性关节机械臂的固有柔顺性,使机械臂具有更佳的运动性能,将障碍函数法同迭代线性二次型调节(ILQR)算法相结合,提出了改进型ILQR算法,来处理受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制问题,并通过KKT条件系统地证明了改进型ILQR算法的收敛性;采用PD方法对电机端进行控制,使电机端动力学模型转化为二阶临界阻尼系统,将电机端运动轨迹约束转化为控制量上下界约束,并通过模型参数嵌入到电机端动力学模型当中,从而减少了最优控制系统中软约束的数量,建立了易于改进型ILQR算法求解的数学模型;对不同类型的柔性关节机械臂最优控制问题进行求解,仿真结果表明:所提出的改进型ILQR算法可实现受物理约束限制的柔性关节机械臂的最优控制,并可利用其固有柔顺性提高机械臂的运动性能。

关键词：物理约束柔性关节机械臂障碍函数法迭代线性二次型调节二阶临界阻尼系统

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弹簧刚度对被动步行的稳定性影响

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力学学报 2010年第3期42卷 541-547页

作者：倪修华陈维山刘军考石胜君哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

由人类步行的生物力学研究得到启发,在被动双足步行机器人的髋关节处引入了扭簧,并通过仿真和试验研究了弹簧刚度对被动步行稳定性的影响.在仿真中,用胞映射方法计算被动步行机器人的吸引盆,并用吸引盆来衡量机器人的稳定性,研究了弹簧... 详细信息

由人类步行的生物力学研究得到启发,在被动双足步行机器人的髋关节处引入了扭簧,并通过仿真和试验研究了弹簧刚度对被动步行稳定性的影响.在仿真中,用胞映射方法计算被动步行机器人的吸引盆,并用吸引盆来衡量机器人的稳定性,研究了弹簧刚度对被动步行吸引盆大小的影响.仿真结果表明,吸引盆随着弹簧刚度的增大而增大.在试验中,使机器人在各弹簧刚度参数下沿斜坡向下行走100次,记录下行走到头的次数作为稳定性的度量.试验结果表明,存在一个大小适中的弹簧刚度使机器人稳定性最大.对弹簧提高机器人稳定性的原因进行了分析,对造成仿真与试验之间差异的原因进行了分析.

关键词：被动步行稳定性吸引盆弹簧生物力学

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乌贼喷射过程的数值模拟

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哈尔滨工业大学学报 2011年第1期43卷 62-67页

作者：李健王振龙王扬威哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

为了研究乌贼喷水过程中的流场状态,为仿生乌贼机器人的研究提供理论基础,用CFD软件对乌贼的喷水过程进行了数值模拟.建立了简化的乌贼身体模型,用动网格技术模拟外套膜的收缩动作,对其二维轴对称、不可压缩、层流时的瞬态Navier-Stoke... 详细信息

为了研究乌贼喷水过程中的流场状态,为仿生乌贼机器人的研究提供理论基础,用CFD软件对乌贼的喷水过程进行了数值模拟.建立了简化的乌贼身体模型,用动网格技术模拟外套膜的收缩动作,对其二维轴对称、不可压缩、层流时的瞬态Navier-Stokes方程进行数值求解,仿真不同的外套膜收缩速度及不同直径喷嘴喷射后涡流环的形成发展过程,验证临界涡流环的存在条件为涡流环形成数为4,同时还对喷射过程中所受到的推进力进行了相应的对比计算.结果表明,该计算模型能较好反映乌贼喷射过程,数值模拟结果与文献中实验结果基本吻合.

关键词：乌贼数值模拟喷射推进动网格涡流环

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尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响

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机械工程学报 2011年第3期47卷 1-7页

作者：陈维山夏丹刘军考石胜君哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

将速度收敛算法应用于仿鱼机器人自主游动的数值模拟研究中,以鱼体静止为初始条件,通过检验游动过程中的作用力动态修正游动速度,使其收敛到稳态值,进一步在收敛速度的基础上,研究尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响,揭示其推... 详细信息

将速度收敛算法应用于仿鱼机器人自主游动的数值模拟研究中,以鱼体静止为初始条件,通过检验游动过程中的作用力动态修正游动速度,使其收敛到稳态值,进一步在收敛速度的基础上,研究尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响,揭示其推进机理和流场结构。计算结果表明,改变尾鳍运动的相位差和最大击水角度,采用速度收敛算法可以有效地预测仿鱼机器人的稳态游动速度,进而获得尾鳍运动行为与稳态游动的推进力、功率消耗和推进效率的映射关系,三维流场结构清晰地反映了尾鳍运动行为对尾迹结构、尾迹强度的影响机制。研究结果对于预测仿鱼机器人的稳态游动速度,揭示尾鳍运动行为对仿鱼机器人稳态游动性能的影响机制,设计仿鱼机器人的运动参数具有重要意义。

关键词：仿鱼机器人尾鳍运动行为稳态游动性能

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一种单压电叠堆驱动的回转冲击超声波钻

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北京航空航天大学学报 2018年第9期44卷 1850-1859页

作者：王印超全齐全于红英柏德恩邓宗全哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

为提高冲击式超声波钻的排屑效率,基于压电驱动原理提出了一种单压电叠堆驱动的回转冲击超声波钻(RPUD)。RPUD仅利用单一压电叠堆两侧的振动实现了钻具的回转冲击运动,将一侧振动转变为回转运动,另一侧振动转变为冲击运动,且回转运动和... 详细信息

为提高冲击式超声波钻的排屑效率,基于压电驱动原理提出了一种单压电叠堆驱动的回转冲击超声波钻(RPUD)。RPUD仅利用单一压电叠堆两侧的振动实现了钻具的回转冲击运动,将一侧振动转变为回转运动,另一侧振动转变为冲击运动,且回转运动和冲击运动可单独调节。为实现超声波钻回转运动和冲击运动的同步谐振,借助有限元方法,对超声波钻换能器进行模态分析和瞬态分析。基于优选的结构设计参数,研制了RPUD样机并开展了钻进实验研究。实验结果验证了RPUD的钻进功能,并利用响应面方法分析了钻压力等各钻进参数对钻进效率的影响。

关键词：深空采样超声波钻压电换能器有限元方法钻进实验响应面方法

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实现预定游速的仿鱼机器人最佳效率运动规划

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机械工程学报 2010年第17期46卷 22-28页

作者：陈维山夏丹刘军考韩路辉哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

对仿鱼机器人推进而言,实现一个预定的游动速度可能存在多种运动方式,其中效率最高的运动方式只有一种。对实现预定游速的仿鱼机器人获得最佳效率进行运动规划研究。运用数值模拟方法,获得仿鱼机器人的稳态游动速度,揭示其稳态速度、功... 详细信息

对仿鱼机器人推进而言,实现一个预定的游动速度可能存在多种运动方式,其中效率最高的运动方式只有一种。对实现预定游速的仿鱼机器人获得最佳效率进行运动规划研究。运用数值模拟方法,获得仿鱼机器人的稳态游动速度,揭示其稳态速度、功率消耗和推进效率与不同运动方式之间的内在规律;进一步以获得最佳效率为目标函数,以实现预定游速为约束条件,以摆动频率f和尾部最大摆幅Amax定义的运动空间为设计变量,对仿鱼机器人进行运动规划研究。结果表明,低f和高Amax的运动方式可以在实现预定游速的同时,获得最佳的推进效率。以实现预定游速2m·s–1为例,低f和高Amax的运动方式其推进效率较高f和低Amax提高了37.7%,二者的三维流场结构清晰地反映了这一规律。研究结果对于获得仿鱼机器人实现预定游速的高效运动规律,揭示稳态游动机理,设计仿鱼机器人的推进动作具有重要意义。

关键词：仿鱼机器人运动规划预定游速最佳效率流场结构

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面向静态稳定的可变形助行外骨骼机器人运动规划

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仪器仪表学报 2020年第1期41卷 92-99页

作者：郑天骄朱延河高靖松李莫赵杰哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

助行外骨骼机器人能够辅助下肢运动障碍人群站立行走,但相较于电动轮椅在移动距离与移动速度上存在不足。因此设计了一款可变形助行外骨骼机器人,具有助行外骨骼与电动轮椅两种相互独立可转换的形态。针对可变形助行外骨骼机器人变形与... 详细信息

助行外骨骼机器人能够辅助下肢运动障碍人群站立行走,但相较于电动轮椅在移动距离与移动速度上存在不足。因此设计了一款可变形助行外骨骼机器人,具有助行外骨骼与电动轮椅两种相互独立可转换的形态。针对可变形助行外骨骼机器人变形与行走两种运动过程,研究面向系统静态稳定的运动规划。描述了可变形助行外骨骼机器人的变形原理;提出了基于系统重心投影点位置的运动规划方法,分析了外骨骼机器人在变形与行走过程的静态稳定性;完成了健康受试者穿戴外骨骼的变形与行走运动实验,实验中系统的稳定裕度分别大于54 mm和20 mm。实验结果表明,利用面向静态稳定的运动规划方法,可变形助行外骨骼机器人能够实现稳定可靠的变形切换与连续行走。

关键词：外骨骼机器人运动规划稳定性分析可变形结构

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旋翼式火星无人机技术发展综述

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宇航学报 2018年第2期29卷 121-130页

作者：赵鹏越全齐全邓宗全陈水添杨婷婷哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

火星表面稀薄的大气环境为旋翼式无人机在火星低空飞行提供了必要的条件。概述了火星无人机的研究背景、飞行环境与研制难点;整理了世界范围内各研究机构研制的旋翼式火星无人机的技术特点;梳理旋翼式火星无人机研究在气动特性理论、低... 详细信息

火星表面稀薄的大气环境为旋翼式无人机在火星低空飞行提供了必要的条件。概述了火星无人机的研究背景、飞行环境与研制难点;整理了世界范围内各研究机构研制的旋翼式火星无人机的技术特点;梳理旋翼式火星无人机研究在气动特性理论、低气压飞行控制、系统集成等方面的关键技术;总结旋翼式火星无人机的仿真研究与实验研究成果;对火星无人机未来的发展趋势进行展望。

关键词：火星探测火星无人机旋翼式关键技术仿真与实验研究

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手术机器人运动再现及最优布置系统

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西安交通大学学报 2013年第12期47卷 116-122页

作者：闫志远杜志江吴冬梅哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

针对外科手术机器人培训和术前布置困难的特点,提出了一种辅助医生实施机器人手术培训和优化机器人术前布置的方法。该方法使用位姿分离的运动映射策略建立了虚拟机器人主从运动控制模型,在三维虚拟现实环境中再现了手术机器人的基本动... 详细信息

针对外科手术机器人培训和术前布置困难的特点,提出了一种辅助医生实施机器人手术培训和优化机器人术前布置的方法。该方法使用位姿分离的运动映射策略建立了虚拟机器人主从运动控制模型,在三维虚拟现实环境中再现了手术机器人的基本动作;以多臂协作能力为目标函数构建了粒子群优化模型,在兼顾手术机器人性能和手术空间内部差异的前提下可以直观地引导医生完成复杂的术前设置工作,优先保证手术空间内部重要区域的多臂协作能力。实验结果表明,基于该方法构建的系统可以准确模拟手术机器人的动作以辅助机器人手术的预演及训练,可以有效获取术前最优布置从而有效地提高手术机器人的工作性能。

关键词：机器人手术机器人布置虚拟现实运动仿真布置优化

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3-PPSR柔性并联机器人力控制研究

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西安交通大学学报 2017年第4期51卷 85-90页

作者：栾玉亮荣伟彬吴方勇孙立宁哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001

针对3-PPSR并联机器人加入大长径比柔性铰链和与外界环境接触产生形变的问题,在控制端提出了基于位置阻抗控制的主动柔顺控制策略。该方法在柔性并联机器人与外界环境对象的等效作用模型和基于位置的阻抗控制模型基础上,引入外界环境作... 详细信息

针对3-PPSR并联机器人加入大长径比柔性铰链和与外界环境接触产生形变的问题,在控制端提出了基于位置阻抗控制的主动柔顺控制策略。该方法在柔性并联机器人与外界环境对象的等效作用模型和基于位置的阻抗控制模型基础上,引入外界环境作用力和结合系统的力跟踪模型,通过调整初始参考位置控制模型的稳态误差实现基于位置的外力跟踪控制。采用Lyapunov稳定模型和能量方程,在未知环境变量条件下通过力偏差直接控制目标位置的自适应控制系统实现自适应的力控制。实验结果表明,基于位置的外力控制精度可以达到±0.05N,应用自适应控制精度可以达到±0.1N,3-PPSR柔性并联机器人的末端的接触力控制精度得到了提高,满足设计要求,验证了该控制方法的准确性和有效性。

关键词：柔性并联机器人阻抗控制自适应控制力控制

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