检索结果-内蒙古大学图书馆

哈尔滨工程大学学报 2023年第4期44卷 631-638页

作者：谢宗武马博宇蒋再男刘阳哈尔滨工业大学、机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

对于采用虚拟图形预测仿真克服天地不确定大时延的地面遥操作,为使任务专家准确监视、预测并遥控空间机械臂的运动,本文研究了Open Inventor软件开发包中虚拟相机的成像技术。分析了真实相机与虚拟相机的成像原理,推导了虚拟相机的透视... 详细信息

对于采用虚拟图形预测仿真克服天地不确定大时延的地面遥操作,为使任务专家准确监视、预测并遥控空间机械臂的运动,本文研究了Open Inventor软件开发包中虚拟相机的成像技术。分析了真实相机与虚拟相机的成像原理,推导了虚拟相机的透视投影和视口变换矩阵。依据二者的成像原理,对真实相机和虚拟相机的成像进行了一致性分析,并展开定量及定性验证。研究表明:基于Open Inventor开发包搭建的中国空间站及空间机械臂的仿真系统,可对空间机械臂的末端及肘部相机进行虚拟成像并准确模拟真实成像,为空间机械臂通过地面遥操作安全精准地完成在轨任务奠定了基础。

关键词：空间机械臂遥操作虚拟相机透视投影一致性分析相机标定预测仿真 Open Inventor开发包

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一种冗余机械臂构型优化方法

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哈尔滨工程大学学报 2023年第3期44卷 329-336页

作者：张耀文王证普刘业超曹宝石谢宗武刘宏哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对存在结构偏置7自由度机械臂的逆运动学问题,本文提出了一种选择最优关节角参数的位置级逆运动学优化算法,根据基于关节参数固定的关节角解析解,将牛顿迭代法与拉格朗日乘子法相结合,将机械臂最优构型的计算问题转化为机械臂最优标... 详细信息

针对存在结构偏置7自由度机械臂的逆运动学问题,本文提出了一种选择最优关节角参数的位置级逆运动学优化算法,根据基于关节参数固定的关节角解析解,将牛顿迭代法与拉格朗日乘子法相结合,将机械臂最优构型的计算问题转化为机械臂最优标志参数的寻根问题,分别针对关节构型、关节力矩整体进行优化,求解出最优构型。该方法与速度级逆运动学算法对比,具有计算精度高、收敛速度快的优点,并且进行了对比仿真实验。结果表明:相较于速度级算法,该方法得到的逆解没有终态自运动,位姿精度高4个数量级,关节最大受力降低了13%,并且力矩优化速度更快,具有十分重要的在轨应用意义。

关键词：空间机械臂冗余逆运动学位置级解析法拉格朗日乘子力操作比关节限位力矩优化

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基于旋量理论微创手术机器人逆解子问题求解

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华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第2期51卷 89-94页

作者：宋涛潘博李国志付宜利哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对微创手术机器人手术器械的三个轴线不交汇于一点的问题,提出了一种新的移动-旋转-旋转(PRR)类型的Paden-Kahan子问题求解手术器械的关节逆解.采用旋量理论和消元理论求解主动关节的逆解,该PRR子问题描述为一个点绕空间垂直的两个轴... 详细信息

针对微创手术机器人手术器械的三个轴线不交汇于一点的问题,提出了一种新的移动-旋转-旋转(PRR)类型的Paden-Kahan子问题求解手术器械的关节逆解.采用旋量理论和消元理论求解主动关节的逆解,该PRR子问题描述为一个点绕空间垂直的两个轴线旋转,再沿直线方向移动至指定位置.子问题中三个关节轴线空间垂直,本研究给出了该子问题逆运动学的求解方法.以主动关节轴线汇交于一点、手术器械关节轴线空间垂直的华鹊III微创手术机器人为实验平台,通过任意给定运动量的实例计算,验证了该子问题的运动学逆解方法的有效性,满足高精度的主从控制要求.

关键词：微创手术机器人旋量理论逆运动学 Paden-Kahan子问题消元理论

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基于有限状态机的六足机器人人机协同指令优选方法

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控制与决策 2025年第1期40卷 327-335页

作者：尤波董正李佳钰陈潇磊陈晨丁亮哈尔滨理工大学黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室哈尔滨150080 布里斯托大学布里斯托机器人实验室布里斯托BS81TH 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

针对六足机器人在复杂环境下如何决策出最优人机指令组合问题,提出将操控指令权限分配的过程分为离线和在线两个阶段.在离线阶段,将六足机器人运动过程中机身的稳定裕度、能量消耗和与障碍物的碰撞接触时间作为指令优选的约束条件,并建... 详细信息

针对六足机器人在复杂环境下如何决策出最优人机指令组合问题,提出将操控指令权限分配的过程分为离线和在线两个阶段.在离线阶段,将六足机器人运动过程中机身的稳定裕度、能量消耗和与障碍物的碰撞接触时间作为指令优选的约束条件,并建立评价函数实现在进入地形前获得最优的操控指令组合;在线阶段,依据上述3个约束条件量化有限状态机网络中的状态转移概率,并人为设置约束条件阈值作为触发条件,向最优的人机决策指令状态进行转换.最后利用半物理仿真系统进行实验,结果表明所提出的决策方法在稳定裕度上相对于其他操控方法提高约15%~25%;能量消耗上降低了约10%~50%;碰撞接触时间降低了约10%~50%.

关键词：六足机器人有限状态机协同决策指令优选约束条件评价函数

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G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢重载滚动接触疲劳损伤演化及失效行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第9期44卷 1219-1229页

作者：林飞虎王黎钦李臻吴继强魏帅帅束坤刘永宝哈尔滨工业大学航空航天轴承技术及装备工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学郑州研究院河南郑州450046 中国航发哈尔滨轴承有限公司黑龙江哈尔滨150025

G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用,具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量,结合混合弹流润滑分析,获取了接... 详细信息

G13Cr4Mo4Ni4V高温轴承钢在航发主轴轴承中广泛应用,具有优异的接触疲劳强度.采用球棒式疲劳试验机研究其在重载润滑条件下的滚动接触疲劳(RCF)损伤演化及失效行为.通过对测试棒接触轨迹三维形貌的测量,结合混合弹流润滑分析,获取了接触区润滑行为的演变规律及其对表层和近表层疲劳失效行为的影响.通过对次表层材料微观结构组分和组织形貌的分析,研究了材料组织结构的累积损伤行为,探讨了微区润滑行为与近表层夹杂和次表层材料累积损伤之间的映射关系.研究结果表明:接触轨迹表面磨损、微点蚀和塑性变形造成接触表面润滑状态变化,润滑状态变化、近表层夹杂和次表层材料组织结构累积损伤之间的竞争机制和相互作用是造成不同疲劳失效形式的主要因素.该研究中首次对G13Cr4Mo4Ni4V轴承钢疲劳损伤演化及失效行为进行了详细分析,为轴承制造筛选材料和工艺提供数据.

关键词：轴承钢滚动接触疲劳损伤演化混合弹流润滑塑性变形

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基于传感器融合预测的改进跟踪前馈控制方法研究

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红外与激光工程 2023年第5期52卷 415-425页

作者：李航彭高亮林鸿钊陈朝哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对光电跟踪系统中CCD相机反馈帧率较低,延迟较大导致跟踪高速目标能力差、响应能力差的问题,提出一种基于传感器融合预测的改进跟踪前馈控制方法。为减小融合获得目标高阶运动状态噪声大的问题,提出一种基于微分跟踪的传感器融合策略... 详细信息

针对光电跟踪系统中CCD相机反馈帧率较低,延迟较大导致跟踪高速目标能力差、响应能力差的问题,提出一种基于传感器融合预测的改进跟踪前馈控制方法。为减小融合获得目标高阶运动状态噪声大的问题,提出一种基于微分跟踪的传感器融合策略;针对图像反馈延迟问题,提出一种降阶匀加速Kalman模型,根据融合获得的运动学信息,结合Kalman滤波进行预测跟踪,补偿脱靶量的时间延迟,得到近似真实的目标位置和速度、加速度信息;针对低频输入信号引入闭环扰动问题,提出一种快速数据扩展方法,实现低频信号到高频信号的扩展;根据传感器融合预测结果,设计跟踪前馈控制器,提高系统的响应速度。仿真结果和实验结果均表明该前馈方法能够对CCD反馈延迟导致的跟踪误差进行补偿。实验结果表明:该方法能够大幅提高系统对高速目标的跟踪性能,在目标运动状态相同条件下,相比补偿前跟踪误差减小约83.67%。

关键词：预测滤波前馈控制传感器融合最小二乘多项式拟合跟踪补偿

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铝合金裂纹的脉冲调频超声红外热像检测方法

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红外与激光工程 2025年第1期54卷 156-166页

作者：张珊珊宋英豪王飞安东阳刘振旭岳洪浩刘俊岩北京星航机电装备有限公司北京100074 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

超声红外热像法相较于其他无损检测方法,具有较大检测范围、结果直观、对裂纹损伤具有选择识别特性。针对超声红外热像检测技术检测铝合金试件的裂纹缺陷展开实验研究。首先,建立理论模型,以超声激励下的裂纹区域生热机理和热波扩散行... 详细信息

超声红外热像法相较于其他无损检测方法,具有较大检测范围、结果直观、对裂纹损伤具有选择识别特性。针对超声红外热像检测技术检测铝合金试件的裂纹缺陷展开实验研究。首先,建立理论模型,以超声激励下的裂纹区域生热机理和热波扩散行为的有限元仿真分析结果为基础,介绍了调频脉冲超声激励形式,并针对表面热波信号的提取给出了主成分分析法和双路正交解调算法;其次,采用自主搭建的轻量化超声红外热像检测系统进行脉冲调频超声激励,获取温度序列并进行后处理;最后,在三个铝合金试件上制造大小不同的裂纹缺陷,通过实验验证了特征提取算法的正确性以及超声红外热像法在铝合金材料裂纹检测中的可行性,选用特征图像分辨率较高、能较好地呈现裂纹缺陷的双路正交解调算法的幅值图和主成分分析法的第一主成分,并探究不同脉冲调制参数对检测效果的影响。最终可知,在起始频率2 Hz、终止频率5 Hz、扫描周期6 s时具有最佳检测效果;采用特征值对比度和对比度波动百分比量化裂纹缺陷的检测效果,对于DOD幅值特征图像,相比平均情况,对比度依次提升了48.63%,47.27%以及35.22%;对于PCA第一主成分特征图像,对比度分别提升了41.45%,44.26%以及42.70%。

关键词：超声红外热像法无损检测裂纹缺陷铝合金调频脉冲序列

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趋向性锁链式路径规划算法

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机械工程学报 2024年第19期60卷 53-61页

作者：王晓飞许家忠丁亮黄成杨怀广刘美军哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学黑龙江省复杂智能系统与集成重点实验室哈尔滨150080 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

摒弃传统点生点式路径规划方法,提出一种受人脑思维启发的新型趋向性锁链式路径规划方法。通过构建直通不可达路径,并以旋转方向模量增殖该路径,从而实现线生点式路径规划。以锁链式增殖方式替代点阵搜索,依靠族树矩阵生长完成障碍物绕... 详细信息

摒弃传统点生点式路径规划方法,提出一种受人脑思维启发的新型趋向性锁链式路径规划方法。通过构建直通不可达路径,并以旋转方向模量增殖该路径,从而实现线生点式路径规划。以锁链式增殖方式替代点阵搜索,依靠族树矩阵生长完成障碍物绕行,最终获得趋向性更显著的路径,同时实现栅格访问量从幂次级到倍数级的降级。结果表明,所设计的趋向性锁链式路径规划方法,在实际路径规划时,响应更快、距离更短、趋向性更显著。

关键词：路径规划可行族树矩阵二维栅格地图

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面向移动作业的腿足机器人数字孪生系统

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浙江大学学报（工学版） 2024年第9期58卷 1956-1969页

作者：林俊杰朱雅光刘春潮刘昊洋长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对移动作业中的腿足机器人,结合数字孪生技术,设计整机系统的体系结构、模块结构、硬件框架和软件框架,通过集成多个传感器输入和数据源,可在移动场景下获得可靠准确的环境状态和机器人状态.基于点线特征匹配理论,优化腿足机器人的自... 详细信息

针对移动作业中的腿足机器人,结合数字孪生技术,设计整机系统的体系结构、模块结构、硬件框架和软件框架,通过集成多个传感器输入和数据源,可在移动场景下获得可靠准确的环境状态和机器人状态.基于点线特征匹配理论,优化腿足机器人的自主定位精度和鲁棒性,结合环境建模数据实现高效里程计和实时移动建图.提出建立数字孪生模型的通用方法,并通过误差补偿保证机器人数字孪生体的运动状态与实际机器人的运动状态高度一致.在数据集和真实机器人上进行实验,结果表明所提出的数字孪生系统不仅能够在不同的腿足机器人平台上稳定高效运行,而且能够保证实时状态反馈和里程计定位精度.与ORB-SLAM3相比,内存开销降低约68.7%,CPU使用率降低约17.8%.硬件实验表明,通信延迟与网络延迟基本一致,约为30 ms,有助于提高任务执行效率.

关键词：数字孪生控制系统腿足机器人自主定位点线特征提取

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空间机器人最优能耗捕获目标的自适应跟踪控制

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机器人 2022年第1期44卷 77-89页

作者：柳强金明河刘宏王滨哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

提出了一种能够引导末端执行器以期望速度跟踪目标的轨迹规划方法。该方法可以实现避障并满足关节限制要求。基于轨迹规划方法,设计了一种利用自由飘浮空间机器人跟踪与捕获章动自旋卫星的自适应控制策略。此外,该控制策略还考虑了最优... 详细信息

提出了一种能够引导末端执行器以期望速度跟踪目标的轨迹规划方法。该方法可以实现避障并满足关节限制要求。基于轨迹规划方法,设计了一种利用自由飘浮空间机器人跟踪与捕获章动自旋卫星的自适应控制策略。此外,该控制策略还考虑了最优能耗、测量误差和优化误差。首先,为了使执行器的跟踪误差和机械臂的能耗最小,将空间机器人的控制策略描述为一个关于关节速度、力矩和避障距离的不等式约束优化问题。然后,推导出一个系数为下三角矩阵的显式状态方程,并对目标函数进行解耦和线性化。设计了一种关节速度和力矩分段优化方法去代替传统的凸二次规划方法求解最优问题,这种方法具有较高的计算效率。最后,利用李雅普诺夫稳定性理论验证了所提控制方法的收敛性。

关键词：空间机器人最优自适应跟踪控制最优能耗动力学解耦与线性化

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