检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2025年第3期46卷 110-122页

作者：郭万金郝钦磊徐明坤曹雏清赵立军王力长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 长三角哈特机器人产业技术研究院芜湖241007 埃夫特智能机器人股份有限公司芜湖241060 安徽工程大学计算机与信息学院芜湖241000 哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨150001 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

机器人磨削过程受到动态因素与静态因素的综合影响,具有复杂耦合、高度时变非线性等动态特性。为解决动态因素特征选择困难与仅考虑静态因素致使表面粗糙度预测精度低的问题,结合深度学习技术,提出一种考虑动态因素影响的机器人磨削表... 详细信息

机器人磨削过程受到动态因素与静态因素的综合影响,具有复杂耦合、高度时变非线性等动态特性。为解决动态因素特征选择困难与仅考虑静态因素致使表面粗糙度预测精度低的问题,结合深度学习技术,提出一种考虑动态因素影响的机器人磨削表面粗糙度预测方法。首先,利用卷积神经网络自动提取磨削过程中动态因素的空间特征,捕捉机器人磨削的复杂动态行为;通过双向长短期记忆网络从获得的空间特征中提取时序特征,表征机器人磨削的动态变化;引入注意力机制实现空间特征、时序特征和静态因素的自动权重分配;利用改进的鲸鱼优化算法自适应优化双向长短期记忆网络的超参数,提高收敛速度和适应机器人磨削动态变化。其次,根据所提预测方法,构建一种考虑动态因素影响的IWOA-CNN-BiLSTM-Attention表面粗糙度预测模型。再次,开展机器人磨削加工实验,将提取的动态因素空间特征和时序特征、采集的静态因素和表面粗糙度测量值归一化处理,构建实验数据集。最后,将实验数据集输入预测模型进行模型训练,实现同时考虑动态因素和静态因素的机器人磨削表面粗糙度预测;并通过对比实验验证所提预测方法的有效性,其对应预测模型的平均绝对百分比误差、均方根误差和决定系数分别为0.0276、0.0295和0.9988,与对比预测模型相比,预测精度分别提高17.14%、13.65%和21.35%。

关键词：机器人磨削表面粗糙度预测动态因素静态因素深度学习

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跨传感器异步迁移学习的室内单目无人机避障

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宇航学报 2020年第6期41卷 811-819页

作者：李湛薛喜地杨学博孙维超于兴虎高会军哈尔滨工业大学智能控制与系统研究所哈尔滨工业大学宁波智能装备研究院哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室

针对强化学习策略由仿真环境向实际迁移困难的问题,以提高无人机采用无深度信息单目视觉时的行人规避能力为目标,提出一种基于异步深度神经网络结构的跨传感器迁移学习方法。首先,在仿真环境中仅使用虚拟单线激光雷达作为传感器,通过基... 详细信息

针对强化学习策略由仿真环境向实际迁移困难的问题,以提高无人机采用无深度信息单目视觉时的行人规避能力为目标,提出一种基于异步深度神经网络结构的跨传感器迁移学习方法。首先,在仿真环境中仅使用虚拟单线激光雷达作为传感器,通过基于确定性策略梯度(DDPG)的深度强化学习方法,训练得到一个稳定的初级避障策略。其次,用单目摄像头和激光雷达同步采集现实环境中的视觉和深度数据集并逐帧绑定,使用上述初级避障策略对现实数据集进行自动标注,进而训练得到无需激光雷达数据的单目视觉避障策略,实现从虚拟激光雷达到现实单目视觉的跨传感器迁移学习。最后,引入YOLO v3-tiny网络与Resnet18网络组成异步深度神经网络结构,有效提高了存在行人场景下的避障性能。

关键词：单目视觉深度强化学习确定性策略梯度跨传感器迁移学习异步深度神经网络

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轮毂窗口毛刺机器人打磨刀路规划与工具姿态优化

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中国机械工程 2024年

作者：郭万金孙浩利乾辉田玉祥曹雏清赵立军长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室长三角哈特机器人产业技术研究院埃夫特智能装备股份有限公司哈尔滨工业大学机电工程学院

为解决机器人在打磨去除轮毂窗口边缘毛刺时存在刀位点稀疏或冗余与分布不均、作业工具姿态获取困难和变化剧烈等问题，提出一种含有刀位点规划和工具姿态获取与优化的轮毂窗口毛刺机器人打磨路径规划方法。首先，提出一种机器人刀位点... 详细信息

为解决机器人在打磨去除轮毂窗口边缘毛刺时存在刀位点稀疏或冗余与分布不均、作业工具姿态获取困难和变化剧烈等问题，提出一种含有刀位点规划和工具姿态获取与优化的轮毂窗口毛刺机器人打磨路径规划方法。首先，提出一种机器人刀位点规划方法，采用NURBS曲线形态特征参数描述轮毂窗口边缘曲线，开展轮毂窗口边缘机器人刀位点规划。其次，提出一种考虑轮毂点云和窗口表面特征的轮毂窗口内侧面法向量获取方法，并建立刀位点处局部坐标系，描述机器人工具姿态。再次，建立机器人末端工具姿态优化模型并优化求解，获得连续平滑的轮毂窗口机器人末端工具姿态。最后，开展轮毂窗口边缘毛刺机器人打磨实验，验证所提轮毂窗口毛刺机器人打磨路径规划方法的有效性。结果表明，在轮毂窗口毛刺打磨去除过程中，机器人关节角曲线相较平滑，机器人可以精准到达所规划的刀位点且其末端工具有效接触窗口边缘并保持适宜的加工姿态；经毛刺打磨后的不同轮毂窗口边缘倒角最大不超过1.50 mm，多处不同位置倒角测量的最大平均值为0.64 mm，均在工艺规范规定范围内，毛刺去除效果与打磨均匀性较好。

关键词：机器人打磨刀路规划刀位点规划工具姿态优化轮毂窗口

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桁架式可展开抓取机构展开动力学建模及其自适应鲁棒控制

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机械工程学报 2020年第5期56卷 39-46页

作者：李国涛李兵郭宏伟黄海林机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院深圳518055

针对一种新型桁架式可展开抓捕机构的展开运动,提出该机构的动力学建模方法并设计考虑过约束等非线性因素的控制策略以提高其运动性能。对该桁架式可展开抓取机构进行简要描述,利用拉格朗日力学并通过递归的方法建立该机构展开运动的动... 详细信息

针对一种新型桁架式可展开抓捕机构的展开运动,提出该机构的动力学建模方法并设计考虑过约束等非线性因素的控制策略以提高其运动性能。对该桁架式可展开抓取机构进行简要描述,利用拉格朗日力学并通过递归的方法建立该机构展开运动的动力学模型。利用动力学模型的已知信息,设计扩张状态观测器以估计机构中的过约束等非线性因素引起的动力学项。使用扩张状态观测器作为补偿项,提出改进型的自适应鲁棒控制器,其中,通过设计非连续映射自适应控制律来估计机构的惯性参数,通过设计自适应滑模控制律来克服传统自适应鲁棒控制器中的问题。搭建可展开抓取机构的试验平台,通过与现有的不同控制器的比较试验来验证提出的控制器的有效性。

关键词：展开机构过约束动力学建模扩张状态观测器自适应鲁棒控制

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一种共轴双旋翼式火星飞行器设计及其试验验证

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宇航学报 2021年第10期42卷 1207-1216页

作者：朱凯杰唐徳威沈文清吕艺轩赵鹏越邓慧超全齐全孟林智王彤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 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京空间飞行器总体设计部北京100094

针对火星飞行器探测需求,提出了一种共轴双旋翼式火星飞行器,基于计算流体力学方法优选了桨叶翼型、平面形状和扭转角等结构参数,基于叶素动量理论建立了旋翼气动力学模型,利用数值模拟方法选择了旋翼转速、旋翼间距和桨叶安装角等飞行... 详细信息

针对火星飞行器探测需求,提出了一种共轴双旋翼式火星飞行器,基于计算流体力学方法优选了桨叶翼型、平面形状和扭转角等结构参数,基于叶素动量理论建立了旋翼气动力学模型,利用数值模拟方法选择了旋翼转速、旋翼间距和桨叶安装角等飞行参数,设计了原理样机“火星飞鸟-I”的结构与控制系统。构建了火星大气环境模拟器和重力补偿与运动约束装置,开展了模拟火星环境下旋翼式飞行器地面飞行试验,验证了共轴双旋翼式火星飞行器的推进性能,展望了旋翼式火星飞行器技术的发展方向。研究成果对我国开展的火星探测工程具有重要借鉴价值。

关键词：火星旋翼飞行器共轴双旋翼悬停特性火星大气环境模拟试验验证

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下肢康复机器人的研究进展与临床应用

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信息与控制 2021年第1期50卷 43-53页

作者：石男强刘刚峰郑天骄李文胜麦晓明朱延河赵杰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 广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080

社会老龄化进程中,由于疾病或事故导致下肢受损的患者越来越多,患者的运动能力康复变得尤为重要.相对于传统的物理康复治疗方法,利用下肢康复机器人进行运功功能康复训练可以准确评估、大幅改善康复效果,提高康复效率,节约医疗康复资源... 详细信息

社会老龄化进程中,由于疾病或事故导致下肢受损的患者越来越多,患者的运动能力康复变得尤为重要.相对于传统的物理康复治疗方法,利用下肢康复机器人进行运功功能康复训练可以准确评估、大幅改善康复效果,提高康复效率,节约医疗康复资源.作为一种涉及康复医学、机械学、控制学、机器人学、计算机学及人工智能等诸多学科的智能仿生机电设备,下肢康复机器人按照患者的康复作业姿态主要分为坐卧式下肢康复机器人和站立式下肢康复机器人.其中坐卧式下肢康复机器人可以分为脚踏板式和外骨骼式机器人,站立式下肢康复机器人分为悬挂减重式和独立可穿戴式机器人.本文调研了国际上应用较为广泛的几类下肢康复机器人的代表性产品,详细分析了下肢康复机器人的主被动自由度、驱动方式、传动关节、感知技术、运动控制策略和训练模式等关键技术,并对各类机器人典型临床测试案例进行了比较和探讨,对下肢康复机器人未来的技术发展做出展望.

关键词：下肢康复机器人临床应用康复医学智能仿生机电设备

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大型柔性薄膜地面试验研究

大型柔性薄膜地面试验研究

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第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：从强操安博李冰岩林秋红邱慧彭涛北京空间飞行器总体设计部哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室

空间薄膜结构具有质量轻、收纳比高、环境适应性好等优点,在空间大型结构领域逐渐获得了广泛应用。为研究大型柔性薄膜的张拉系统设计和结构性能,采用地面试验研究方式,搭建了大型柔性结构地面试验平台,对大型薄膜结构进行了平面度、基... 详细信息

空间薄膜结构具有质量轻、收纳比高、环境适应性好等优点,在空间大型结构领域逐渐获得了广泛应用。为研究大型柔性薄膜的张拉系统设计和结构性能,采用地面试验研究方式,搭建了大型柔性结构地面试验平台,对大型薄膜结构进行了平面度、基频、应变场等测试。通过地面试验研究和仿真分析的结果对比,验证了大型柔性薄膜结构张拉方法的有效性,得到了地面薄膜结构的性能指标,为空间大型薄膜结构的在轨应用和性能预测提供了参考和依据。

关键词：空间薄膜平面度基频地面试验

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空间相机重复展收机构薄膜防护罩设计及分析

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光学精密工程 2021年第12期29卷 2877-2890页

作者：肖洪王洪洋郭宏伟张赛刘荣强范斌边疆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 天地科技股份有限公司北京100020 中国科学院光电技术研究所四川成都610207

空间光学相机是高精度系统,其主镜由重复伸展机构支撑到位并实现系统成像。为了提高空间光学相机可重复展收机构的精度,基于Miura折纸原理提出薄膜防护罩折叠方法并进行了参数分析。采用NX/SST仿真软件分析了伸展机构有无防护罩包覆的... 详细信息

空间光学相机是高精度系统,其主镜由重复伸展机构支撑到位并实现系统成像。为了提高空间光学相机可重复展收机构的精度,基于Miura折纸原理提出薄膜防护罩折叠方法并进行了参数分析。采用NX/SST仿真软件分析了伸展机构有无防护罩包覆的温度场,研究了主镜安装面在不同温度梯度下的变形规律,利用伸展机构防护罩样机进行了伸展机构可重复展收实验。结果表明本文设计的可重复折展薄膜防护罩的展开角θ_(A)=120°时,结构已完成接近85%的展开,此时模型形状依然规整,验证了防护罩的随动重复展收功能。通过热分析发现,有防护罩时伸展机构最高温度为12℃,最低温度为3.5℃,与无防护罩相比,最高温度降低了22℃,最低温度提高了51.5℃,防护罩有效降低了伸展机构的温度梯度。实验结果表明,伸展机构在进行了10次重复展开试验后,在X方向重复精度平均值的绝对值为0.00216 mm,Y方向为0.00596 mm,Z方向为0.00348 mm。本文设计的伸展机构具有较高的重复展收精度,基于折纸原理设计的薄膜防护罩具有良好的可重复展收、遮光和热控效果,可以有效保证光学相机在空间环境的应用。

关键词：空间相机薄膜防护罩 Miura折纸不均匀温度场热变形

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人机安全交互技术研究进展及发展趋势

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机械工程学报 2020年第3期56卷 16-30页

作者：贾计东张明路河北工业大学机械工程学院天津300130 机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150006

人机共融作为未来生活、智能工厂等方面焦点问题,承载着新型工业体系构建以及衡量国家科技创新水平的重担。聚焦人机安全交互关键技术,围绕共融机器人结构设计、柔顺控制、环境感知、行为学习及决策等层面全面总结了当前研究进展,系统... 详细信息

人机共融作为未来生活、智能工厂等方面焦点问题,承载着新型工业体系构建以及衡量国家科技创新水平的重担。聚焦人机安全交互关键技术,围绕共融机器人结构设计、柔顺控制、环境感知、行为学习及决策等层面全面总结了当前研究进展,系统梳理了热点难点问题,归纳了现阶段人机安全交互实现方法,并对未来发展航向做出了展望。研究旨在通过抛砖引玉,加深共性关键技术理解,促进相关学科领域全面发展。

关键词：人机交互碰撞检测意图识别柔顺控制运动控制安全

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未知环境下机器人打磨自适应变阻抗恒力控制

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中国机械工程 2025年

作者：郭万金田玉祥利乾辉曹雏清赵立军徐明坤刘孝恒侯旭栋长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室长三角哈特机器人产业技术研究院埃夫特智能装备股份有限公司哈尔滨工业大学机电工程学院安徽工程大学计算机与信息学院

为解决机器人打磨作业柔顺性低以及在未知环境下由于环境参数的不确定性导致机器人恒力打磨自适应调节能力不足的问题，提出了一种未知环境参数实时估计的机器人自适应变阻抗恒力控制方法。所提方法中，先以自适应滑模控制作为内环控制... 详细信息

为解决机器人打磨作业柔顺性低以及在未知环境下由于环境参数的不确定性导致机器人恒力打磨自适应调节能力不足的问题，提出了一种未知环境参数实时估计的机器人自适应变阻抗恒力控制方法。所提方法中，先以自适应滑模控制作为内环控制，用于实际位置对参考位置的快速跟踪响应；再以环境参数估计与自适应变阻抗控制作为外环控制，用以环境参数的实时估计与阻抗参数的间接调整；后通过内外环控制共同作用实现在未知环境下机器人打磨自适应恒力控制。通过仿真实验和机器人平台实验，验证了所提方法的有效性。实验结果表明，所提方法能较好地实现期望打磨力跟踪，减小了接触时力超调量以及力波动量，对未知环境工况机器人打磨作业具有较高的自适应性。

关键词：恒力控制自适应变阻抗环境参数估计自适应滑模机器人打磨

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