检索结果-内蒙古大学图书馆

高技术通讯 2010年第5期20卷 505-510页

作者：刘罡刘玉斌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150080

针对移动机器人路径规划的环境建模问题,提出了一种基于可视切线图的未知环境建模新方法。首先给出可视切线图的定义,其节点为障碍物边界上的可视切点,边为视点与可视切点间的切线段。其次为避免机器人与障碍物相碰,对可视切线图进行了... 详细信息

针对移动机器人路径规划的环境建模问题,提出了一种基于可视切线图的未知环境建模新方法。首先给出可视切线图的定义,其节点为障碍物边界上的可视切点,边为视点与可视切点间的切线段。其次为避免机器人与障碍物相碰,对可视切线图进行了扩展。最后在建立可视切线图的基础上,采用两种启发函数搜索全局目标指导下的局部最优路径。仿真分析证明,可视切线图的数据结构简单,所需存储空间小,具有较好的环境适应能力,是一种有效的路径规划工具。

关键词：移动机器人路径规划未知环境建模局部路径规划

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基于碰撞力的谐振致动机理与试验

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机械工程学报 2010年第9期46卷 12-18页

作者：孙立宁李伟达李满天蒋振宇郭伟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

单侧碰撞约束的双摆是一个复杂的动力系统,有多种多样的运动形式。对初始条件为接触的单侧碰撞约束双摆在正弦激励下的运动特性进行研究时发现,当激励频率与系统特性匹配时,只需很小的激励双摆的末端就会与约束分离,从而进入碰撞振动状... 详细信息

单侧碰撞约束的双摆是一个复杂的动力系统,有多种多样的运动形式。对初始条件为接触的单侧碰撞约束双摆在正弦激励下的运动特性进行研究时发现,当激励频率与系统特性匹配时,只需很小的激励双摆的末端就会与约束分离,从而进入碰撞振动状态,且此时双摆每次与约束碰撞产生的切向冲量的概率分布具有不变性,即碰撞力具有驱动效果。根据这种特性提出一种基于碰撞力的谐振致动机理。基于该致动机理,模拟双摆的力学特性,设计谐振式驱动足,并研制移动机构样机。通过试验证明谐振足与地面约束的碰撞力具有驱动效果,在幅值为10V的正弦激励下,样机的移动速度可达172mm/s。基于碰撞力的谐振致动机理具有结构简单、易于实现、运动速度快的优点,可以很好地适应微小型移动机器人的需求。

关键词：微小型机器人致动机理谐振

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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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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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面向可避障域的移动操作机运动规划解析方法

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机械工程学报 2010年第15期46卷 8-16页

作者：黄博赵建文姚玉峰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

针对传统避障运动规划方法求解时间较长且不能保证避障充分性的不足,从移动平台与串联手臂联合避障的角度出发,通过整体自运动分析和障碍分类来求解可避障区域,进而得到一种移动操作机避障运动规划的新方法。对环境模型、障碍物、操作... 详细信息

针对传统避障运动规划方法求解时间较长且不能保证避障充分性的不足,从移动平台与串联手臂联合避障的角度出发,通过整体自运动分析和障碍分类来求解可避障区域,进而得到一种移动操作机避障运动规划的新方法。对环境模型、障碍物、操作机关节轴线分布的几何特征进行分析,在此基础上结合8自由度轮式移动操作机自运动的特点,建立典型操作环境下障碍物的可回避性判据,利用此判据求解移动平台的可避障区域,进而面向可避障区域完成移动操作机的运动规划。该方法将空间避障对应的三维搜索问题转化为平面解析问题与一维搜索问题的叠加,虽然还不是一种纯解析方法,但较传统的数值优化方法大大减少了计算量,且保证了避障的充分性。试验结果验证了方法的可行性。

关键词：移动操作机器人运动规划路径规划避障

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MR图像中髋关节软骨厚度的测量及校正

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天津大学学报 2010年第2期43卷 161-167页

作者：曹宇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150080

为了准确诊断和治疗骨关节病,需要准确掌握关节软骨的厚度.核磁共振成像(MRI)技术为关节软骨的厚度测量提供了一种无辐射、非侵入的有效方法.针对MR射影切片成像的特点,提出了一种基于MR图像的髋关节软骨厚度的测量和校正方法.首先,通... 详细信息

为了准确诊断和治疗骨关节病,需要准确掌握关节软骨的厚度.核磁共振成像(MRI)技术为关节软骨的厚度测量提供了一种无辐射、非侵入的有效方法.针对MR射影切片成像的特点,提出了一种基于MR图像的髋关节软骨厚度的测量和校正方法.首先,通过数学模型的论证,将结合高斯二阶微分的零交叉法应用于MR摄影平面中的软骨厚度测量,得出MR摄影平面上薄面体法线方向的软骨测量厚度τ0;在此基础上,提出一种校正算法,针对软骨曲面形状引起的过测量问题对测量厚度误差加以校正,得到校正后的软骨厚度τ.采用人体髋关节标本进行了MR射影和解剖实验,对比了校正的测量厚度和解剖学测量值,实验结果验证了本文方法的有效性.

关键词：厚度测量误差校正核磁共振成像软骨

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两自由度导管机器人的动力学仿真研究

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高技术通讯 2010年第6期20卷 602-607页

作者：付宜利刘浩颜增翼王树国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

对三形状记忆合金(SMA)螺旋弹簧驱动的导管机器人的动态特性进行了研究。首先基于综合力学方程、SMA的本构方程和传热方程建立了动力学模型,然后针对双输入双输出(TITO)系统的2个自由度间存在强耦合和因SMA的高度非线性使得难以采用解... 详细信息

对三形状记忆合金(SMA)螺旋弹簧驱动的导管机器人的动态特性进行了研究。首先基于综合力学方程、SMA的本构方程和传热方程建立了动力学模型,然后针对双输入双输出(TITO)系统的2个自由度间存在强耦合和因SMA的高度非线性使得难以采用解耦实现对相邻SMA驱动器控制的现象,设计了具有混合结构的模糊控制器。它用传统的模糊控制器控制系统的2个自由度,同时用耦合模糊控制器补偿2个自由度之间的耦合作用。仿真结果表明,所推导的动力学模型能够正确描述这种结构的特性,并且混合模糊控制器具有良好的控制效果。

关键词：形状记忆合金(SMA) 导管机器人 TTTO系统混合模糊控制器

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形状记忆合金驱动导管机器人的动力学仿真研究

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高技术通讯 2010年第5期20卷 499-504页

作者：付宜利颜增翼刘浩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

研究了由骨架弹簧和形状记忆合金(SMA)螺旋弹簧组成的柔性导管机器人的动态特性。基于导管力学模型、SMA的本构和传热方程,系统地提出了一套完整的建模方法。由于SMA具有滞回和饱和等强非线性属性,传统的比例积分微分(PID)控制方法用于... 详细信息

研究了由骨架弹簧和形状记忆合金(SMA)螺旋弹簧组成的柔性导管机器人的动态特性。基于导管力学模型、SMA的本构和传热方程,系统地提出了一套完整的建模方法。由于SMA具有滞回和饱和等强非线性属性,传统的比例积分微分(PID)控制方法用于导管机器人中很难获得精确的控制效果,因此针对性地设计了参数自整定模糊PID控制器。仿真结果验证了模型的正确性,并显示出模糊PID对这种结构具有良好的控制效果。这种建模和控制方法,为单个SMA弹簧驱动导管机器人的实际应用和多驱动器的导管机器人的控制研究奠定了基础。

关键词：形状记忆合金(SMA) 导管机器人弯曲角度滞回非线性模糊PID

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基于收敛速度的仿鱼机器人游动力学性能的数值模拟

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机械工程学报 2010年第1期46卷 48-54,61页

作者：夏丹刘军考陈维山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

将速度收敛算法应用于仿鱼机器人直线游动的数值模拟研究中,任意给定初始速度,通过检验游动过程中推进力和阻力的数值动态修正鱼体的游动速度,使其收敛到稳态值,进一步在收敛速度的基础上,对仿鱼机器人稳态游动的力学性能进行数值模拟,... 详细信息

将速度收敛算法应用于仿鱼机器人直线游动的数值模拟研究中,任意给定初始速度,通过检验游动过程中推进力和阻力的数值动态修正鱼体的游动速度,使其收敛到稳态值,进一步在收敛速度的基础上,对仿鱼机器人稳态游动的力学性能进行数值模拟,揭示其推进机理和流场结构。计算结果表明,改变摆动频率和尾部最大摆幅,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,进而获得稳态游动的推进力、功率消耗和推进效率,三维流场结构清晰地反映尾部交变的正压梯度与头部的逆压梯度效应。研究结果对于预测仿鱼机器人的稳态游动速度,揭示稳态游动下仿鱼机器人的推进机理,设计仿鱼机器人的运动参数具有重要意义。

关键词：仿鱼机器人速度收敛算法收敛速度推进机理流场结构

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鲹科和鲔科仿鱼机器人自主游动机理的分析与比较

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机械工程学报 2010年第23期46卷 1-7,15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

采用计算流体力学方法对自主游动的仿鱼机器人进行数值模拟,给定相同的物理模型,将鱼体分别按照鲹科模式和鲔科模式运动学进行游动,提取两种模式的力能学和流场结构信息。通过比较二者的收敛速度、推进力和侧向力、功率消耗和推进效率... 详细信息

采用计算流体力学方法对自主游动的仿鱼机器人进行数值模拟,给定相同的物理模型,将鱼体分别按照鲹科模式和鲔科模式运动学进行游动,提取两种模式的力能学和流场结构信息。通过比较二者的收敛速度、推进力和侧向力、功率消耗和推进效率、流场结构的差异,归纳出提高仿鱼机器人游动性能的影响因素。结果表明,鲹科模式中的'波动鱼尾'和鲔科模式中的'摆动鱼尾'在自主游动中起到了极为可观的作用;鲹科模式具有良好的综合游动性能,只有在合理的参数范围内,鲔科模式的游动性能才会较鲹科更为占优;对于鲔科模式而言,欲获得理想的收敛速度和推进效率,应优先选择合理的最大击水角度,再依据快速和高效的不同目标适当调整相位差。研究结果对于理解鲹科和鲔科仿鱼机器人的自主游动机理、开发新型仿鱼机器人具有重要意义。

关键词：仿鱼机器人鲹科模式鲔科模式运动学力能学

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