检索结果-内蒙古大学图书馆

载人航天 2024年第5期30卷 659-665页

作者：谢宗武姬一明刘阳马博宇哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001

星表漫游器是一类在地外行星表面执行探索、取样等任务的移动机器人,漫游器的高自主性、高可靠性依赖于其对自身周围地形环境的准确感知。针对漫游器自主导航对感知系统的要求,提出一种针对星表地形环境进行快速通过风险感知的方法。基... 详细信息

星表漫游器是一类在地外行星表面执行探索、取样等任务的移动机器人,漫游器的高自主性、高可靠性依赖于其对自身周围地形环境的准确感知。针对漫游器自主导航对感知系统的要求,提出一种针对星表地形环境进行快速通过风险感知的方法。基于开源的星表地貌仿真系统生成逼真的虚拟数据集,同时考虑漫游器自身物理和运动学参数对地形通过风险的影响。实验结果表明:所提方法将单帧RGB图片的风险感知计算时间降低至0.1 s,相对于根据深度数据计算真实的通过风险,提出方法虽然略微损失了计算精度,但却带来计算速度的显著提升。基于神经网络的架构也赋予该方法处理跨尺度图像输入的能力,对不同分辨率的RGB图片输入都能保持较高的计算速度。

关键词：通过性分析星表探索地形重建深度学习

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基于臂型角的Baxter机械臂运动映射方法

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载人航天 2024年第6期30卷 735-745页

作者：赵京东王梓睿张佳钰孔祥祎罗浩伦姜伟刘思远赵亮亮谢宗武哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001

在采用机器人进行远程操作过程中,针对任务空间映射算法的参数确定缺少系统化理论的问题,提出了一种系统化的定缩放因子映射算法和姿态映射算法,使映射后的人臂工作空间尽可能充满机械臂工作空间;针对任务空间映射会丢失臂型角信息的问... 详细信息

在采用机器人进行远程操作过程中,针对任务空间映射算法的参数确定缺少系统化理论的问题,提出了一种系统化的定缩放因子映射算法和姿态映射算法,使映射后的人臂工作空间尽可能充满机械臂工作空间;针对任务空间映射会丢失臂型角信息的问题,提出基于黄金分割法的臂型角逆运动学求解方法,将臂型角的概念推广到有连杆长度的SRS型机械臂中;针对Kinect相机的随机抖动,提出基于卡尔曼滤波的消抖算法。实验结果表明:逆运动学算法能以平均时间28 ms正确跟踪期望轨迹;轨迹跟踪x方向平均误差为904 mm,y方向误差为1049 mm,z方向误差为649 mm,臂型角平均跟踪误差为074°。Baxter机械臂能够执行期望的目标轨迹,并能够根据人臂的臂型角调整构形。

关键词：远程操作任务空间映射臂型角卡尔曼滤波

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基于甲虫搜索算法的空间机械臂轨迹规划技术研究

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载人航天 2024年第6期30卷 784-790页

作者：王证普曹宝石刘阳李雪皑孙浩然孙奎谢宗武哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001

针对中国空间站问天实验舱机械臂(EMM)的轨迹规划任务,提出了一种基于甲虫搜索(BAS)算法的轨迹规划技术,使机械臂关节轨迹满足多目标约束的同时,机械臂末端沿预定的任务轨迹运动。基于GJK算法将机械臂本体与周围障碍物的最小距离作为首... 详细信息

针对中国空间站问天实验舱机械臂(EMM)的轨迹规划任务,提出了一种基于甲虫搜索(BAS)算法的轨迹规划技术,使机械臂关节轨迹满足多目标约束的同时,机械臂末端沿预定的任务轨迹运动。基于GJK算法将机械臂本体与周围障碍物的最小距离作为首要优化目标,保证机械臂与障碍物保持安全距离;根据笛卡尔空间中的目标轨迹,基于DH法建立的EMM运动学模型,将机械臂末端与目标轨迹的位置误差作为次级优化目标;为减少机械臂关节磨损,把第3、4、5关节运动行程作为第三个优化目标。采用加权系数法将3个优化目标组成轨迹规划算法的优化模型。实验结果表明:提出的轨迹规划算法具有较快的收敛速度,末端误差曲线变换平缓,精度明显高于粒子群算法的结果。验证了BAS规划出的轨迹能够使机械臂末端在跟踪目标轨迹的同时,机械本体可安全避开空间站舱外的障碍物。

关键词：空间机械臂轨迹规划甲虫搜索算法避障高精度运动

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空间站组合臂安装载荷的自主安全操控策略

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宇航学报 2024年第2期45卷 303-313页

作者：刘冬雨刘宏刘业超谢宗武高升北京空间飞行器总体设计部北京100094 哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001

针对空间站暴露载荷操作任务,提出一种组合臂安装载荷的自主安全操控策略。该策略由机械臂末端视觉伺服进行安装操作的精细初定位,克服天地差异、舱体充压变形、组合臂大范围开环运动等误差影响,为机械臂安装载荷提供准确的初始条件;由... 详细信息

针对空间站暴露载荷操作任务,提出一种组合臂安装载荷的自主安全操控策略。该策略由机械臂末端视觉伺服进行安装操作的精细初定位,克服天地差异、舱体充压变形、组合臂大范围开环运动等误差影响,为机械臂安装载荷提供准确的初始条件;由力控制和自主交互流程进行载荷对接安装,适应载荷对接前残余位姿偏差,减少天地、机械臂与载荷交互时间、力控制持续时间,降低宏微机械臂间动力学耦合影响,自主柔顺和安全完成载荷插拔操作。该操控策略经过地面仿真和试验验证,并成功应用在组合臂操作舱外暴露载荷任务中,确保空间站载荷安装任务圆满成功。

关键词：空间站空间载荷安装空间机械臂精细操作力控制

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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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空间轻质高刚度展开臂结构设计及动力学分析

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机械工程学报 2024年第23期60卷 43-52页

作者：李潇史创闫凤霄郭宏伟李冰岩王浩威刘荣强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 北京空间飞行器总体设计部北京100094

为提高空间对地观测的精度,人们对用于支撑探测载荷的可展臂性能要求越来越高,提出了一种空间一维轻质高刚度展开臂机构,设计了展开臂锁定铰链及基于Kagome构型的网格臂杆,提出了一种铰链-梁等效动力学建模方法。首先,基于展开臂系统展... 详细信息

为提高空间对地观测的精度,人们对用于支撑探测载荷的可展臂性能要求越来越高,提出了一种空间一维轻质高刚度展开臂机构,设计了展开臂锁定铰链及基于Kagome构型的网格臂杆,提出了一种铰链-梁等效动力学建模方法。首先,基于展开臂系统展开锁紧高刚度的需求,设计了用锁钩锁紧的绳索驱动式铰链。其次,基于展开臂系统轻质的需求,选用Kagome构型臂管替代实体臂管,并优选网格参数。然后,基于能量等效原理,分别建立了铰链和臂杆系统的等效刚度模型,在此基础上,建立了铰链-梁等效动力学模型,并采用理论计算、仿真验证和实验测试验证了模型的正确性,该模型可以为其他空间大型展开臂的建模和优化提供理论参考。

关键词：空间展开臂高刚度轻量化设计等效建模动力学分析实验验证

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面向复杂力交互任务的操作技能传递与控制研究

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机械工程学报 2022年第18期58卷 116-132页

作者：赵杰武睿张赫朱延河臧希喆哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室

如何让机器人拥有像人一样强大的感知能力并执行复杂操作，尤其是带有力交互的复杂操作是机器人学界一直探索的问题。这个问题的解决，能够帮助机器人实现从“设备”向“助手”的转化。而面向复杂力交互任务的操作技能传递与控制作为当... 详细信息

如何让机器人拥有像人一样强大的感知能力并执行复杂操作，尤其是带有力交互的复杂操作是机器人学界一直探索的问题。这个问题的解决，能够帮助机器人实现从“设备”向“助手”的转化。而面向复杂力交互任务的操作技能传递与控制作为当前人-机技能传递领域研究的前沿方向之一，其研究核心是实现对熟练操作者力交互操作过程中的多模态技能数据进行示教学习，并通过设计合理的技能模型，结合先进的控制理论以及机器人感知能力，实现机器人自主执行复杂力交互任务的目的，从而让机器人真正的可以协助甚至代替人类执行生活中常见的复杂任务。总结该领域较为重要的三个问题：(1)多模态信息融合的示教方式；(2)针对力交互任务的技能学习；(3)基于机器人柔顺控制的技能控制与基于机器人感知的智能技能切换；并对该领域的研究现状展开分析和讨论。

关键词：技能传递变阻抗控制多模态信息融合力交互

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数字孪生在精密和超精密制造领域的应用

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哈尔滨理工大学学报 2025年第1期30卷 1-11页

作者：耿延泉高蕴礼李琛闫永达哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室哈尔滨150001

随着智能制造技术的快速发展,数字孪生作为连接物理世界与数字世界的桥梁,在精密和超精密制造领域展现出巨大的应用潜力。通过创建物理实体的虚拟镜像,数字孪生能够实现对加工过程的实时监控、预测和优化,从而提高加工精度和效率。综述... 详细信息

随着智能制造技术的快速发展,数字孪生作为连接物理世界与数字世界的桥梁,在精密和超精密制造领域展现出巨大的应用潜力。通过创建物理实体的虚拟镜像,数字孪生能够实现对加工过程的实时监控、预测和优化,从而提高加工精度和效率。综述了数字孪生在精密和超精密制造领域的应用现状,指出了数字孪生在实时数据集成与高精度建模方面仍面临一定挑战,讨论了数字孪生技术在精密和超精密制造中的未来发展趋势和应用前景。

关键词：数字孪生精密和超精密加工实时监控预测优化

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压电驱动技术研究进展与展望

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振动.测试与诊断 2022年第6期42卷 1045-1061+1239页

作者：刘英想邓杰常庆兵张仕静陈维山哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室

压电驱动具有结构简单、构型多样、力密度高、精度高、响应快、断电自锁、无电磁干扰以及环境适应性好等突出优势，在超精加工、半导体制造、机器人、精密仪器、生命科学、航空航天和武器装备等领域均具有迫切的应用需求，已成为高端装... 详细信息

压电驱动具有结构简单、构型多样、力密度高、精度高、响应快、断电自锁、无电磁干扰以及环境适应性好等突出优势，在超精加工、半导体制造、机器人、精密仪器、生命科学、航空航天和武器装备等领域均具有迫切的应用需求，已成为高端装备向高精尖发展的一项核心技术。压电驱动技术可为高端装备的突破和发展提供坚实的基础，具有重要的科学意义和实用价值。首先，从高端装备发展对精密驱动技术的实际需求出发，系统阐述了压电驱动技术的定义、分类及特点；其次，介绍了压电驱动技术的研究现状，并对压电驱动技术的典型应用进行了概述和分析；最后，对压电驱动技术进行了讨论与展望。

关键词：压电驱动技术纳米级精密驱动共振型压电驱动器非共振型压电驱动器超精密操控

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面向熔岩管探测的星球子车及其参数化设计方法研究

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机械工程学报 2023年第1期59卷 19-34页

作者：黄澜于兆玮丁亮杨怀广高海波邓宗全杨辰光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 西英格兰大学布里斯托机器人实验室英国布里斯托BS161QY

星球熔岩管是进入星球地下的捷径,具有较高的科学探测及资源勘探价值。提出了一种新型系绳星球熔岩管探测子车,并开展其参数化设计研究。面向熔岩管管口大坡度斜坡绳索释放回收问题以及熔岩管内探测车转向问题对系绳轮式移动机构进行了... 详细信息

星球熔岩管是进入星球地下的捷径,具有较高的科学探测及资源勘探价值。提出了一种新型系绳星球熔岩管探测子车,并开展其参数化设计研究。面向熔岩管管口大坡度斜坡绳索释放回收问题以及熔岩管内探测车转向问题对系绳轮式移动机构进行了构型设计。基于地面力学理论,考虑三轮移动系统在熔岩管口周围及管底堆积区松软地形内移动能力,以及探测车在崎岖硬质熔岩管内壁中的几何通过性、平稳性和抗颠覆性等因素对系绳三轮移动系统进行了参数优化设计。在模拟外星球地表环境中的仿真和试验结果表明,使用提出的优化设计方法设计出来的星球车完全满足预定的技术要求,相比于参数优化之前具备更强的移动性能,并可为四轮、六轮等多轮星球车参数化设计提供有益借鉴。

关键词：熔岩管探测星球子车参数化设计多轮移动系统地面力学

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