检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2022年第14期58卷 126-136页

作者：刘志恒赵立军李瑞峰葛连正夏毅朱奎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150000

为了提高轮毂加工的质量和效率,设计并研制手腕偏置的磨抛机器人,该手腕机构关节5可实现360°旋转、提高了末端灵活性。但机器人不满足Pieper准则,逆运动学方程复杂、高度非线性、耦合性强,有效准确地求解逆运动学困难。为解决这一... 详细信息

为了提高轮毂加工的质量和效率,设计并研制手腕偏置的磨抛机器人,该手腕机构关节5可实现360°旋转、提高了末端灵活性。但机器人不满足Pieper准则,逆运动学方程复杂、高度非线性、耦合性强,有效准确地求解逆运动学困难。为解决这一问题,提出了一种逆运动学快速求解方法,该方法构建了新型的非线性方程,将传统的六个关节角度求解简化为三个关节角度求解。基于该方程,提出了由粗到精的两步法求解逆运动学,第一步估算多组关节角度初始值,基于当前关节角度选取初始值,可避免局部最优问题,提高求解稳定性;第二步根据初始值精确求解所有关节角度值,并对4、6轴共线时的多组解问题,给出了机器人特殊状态的解析解。仿真试验从精度、效率、多组解等指标验证了逆运动学算法满足轮毂磨抛加工要求,并在轮辐加工路径中进一步证明了其有效性。

关键词：磨抛机器人手腕偏置逆运动学轮毂加工非线性方程

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潜水式尾流激振压电俘能器的输出性能研究

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机械工程学报 2022年第20期58卷 101-110页

作者：单小彪隋广东田海港王艺聪谢涛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

为解决水下传感器的自供能问题,提出一种潜水式尾流激振压电俘能器。通过推导的俘能器流-固-电耦合场数学模型,结合有限元仿真模型,获得俘能器的流激力。仿真与试验数据具有良好的一致性,验证数学模型和仿真的正确性。对于振动柱直径为1... 详细信息

为解决水下传感器的自供能问题,提出一种潜水式尾流激振压电俘能器。通过推导的俘能器流-固-电耦合场数学模型,结合有限元仿真模型,获得俘能器的流激力。仿真与试验数据具有良好的一致性,验证数学模型和仿真的正确性。对于振动柱直径为15 mm的俘能器,增加固定柱直径可有效提高其输出性能。当两柱中心距为20 mm时,PEH_05_15俘能器输出最大电压为23.36V,是PEH_00_15俘能器最大输出电压的1.51倍。PEH_05_20俘能器在中心距为15mm时输出最大电压为41.85 V,同比无固定柱俘能器的输出电压提升了1.21倍。

关键词：压电俘能器尾流激振流-固-电耦合输出电压俘获性能

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支腿式着陆装置运载器缩比模型相似性分析

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机械工程学报 2022年第22期58卷 360-368页

作者：高海波王英超于海涛刘振丁亮宋宝玉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150080

为节省整机实验成本,实现运用垂直降落运载器缩比模型试验反演原型的着陆过程,为垂直降落运载器着陆研究提供便利,运用相似性分析理论,建立垂直降落运载器着陆过程的缩比模型,定量反映其原型着陆过程的动力学行为。针对着陆过程中碰撞... 详细信息

为节省整机实验成本,实现运用垂直降落运载器缩比模型试验反演原型的着陆过程,为垂直降落运载器着陆研究提供便利,运用相似性分析理论,建立垂直降落运载器着陆过程的缩比模型,定量反映其原型着陆过程的动力学行为。针对着陆过程中碰撞、缓冲两种典型动力学行为建立分析模型,碰撞过程分别以速度跳变及冲击力作为分析目标,建立离散型、连续型(包含弹性与弹塑性两种模型)碰撞模型,采用量纲分析法和方程分析法,分别导出原型-缩比模型间的相似准则及力学参量比例关系。开展垂直降落运载器原型、缩比模型着陆过程仿真,验证离散型碰撞与连续型弹性碰撞、缓冲过程及着陆过程的动力学、运动学相似性,仿真结果数据与相似性分析理论推导吻合程度较高,该成果可为垂直降落运载器缩比样机设计及等效试验提供理论依据。

关键词：支腿式着陆装置缩比模型相似性分析碰撞垂直降落运载器

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磁驱微纳机器人用细胞原位培养系统的设计

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机械工程学报 2022年第1期58卷 1-9页

作者：孙浩然王林于世民代礼周张广玉李天龙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

作为新型机器人一个重要的研究方向,微纳机器人在生物医疗领域取得了大量的成果,尤其是磁场驱动微纳机器人,由于其运动控制精准,不需与被控对象直接接触等特点被广泛应用于药物主动靶向递送中。近年来,由于缺乏对磁驱微纳机器人进行运... 详细信息

作为新型机器人一个重要的研究方向,微纳机器人在生物医疗领域取得了大量的成果,尤其是磁场驱动微纳机器人,由于其运动控制精准,不需与被控对象直接接触等特点被广泛应用于药物主动靶向递送中。近年来,由于缺乏对磁驱微纳机器人进行运动控制的同时又能给细胞组织提供合适环境的原位培养系统,严重制约了微纳机器人在促进细胞组织再生领域中的研究。为了实现磁场驱动微纳机器人实验过程中细胞组织的原位培养和监测,设计了一套针对磁驱微纳机器人的细胞原位培养系统,反向利用风冷散热器的原理实现系统的温度输出,并通过COMSOL软件进行了非等温流动仿真,其结果表明本套系统的加热模块的加热效果,加热执行装置的加热能力均满足需求,同时明确了培养箱的进出风口位置,而后通过温控实验验证了该套系统能够实现稳定的温度控制。该套原位培养系统的设计实用性强,适用性广,对于微纳机器人原位培养系统的研究具有一定的指导意义。

关键词：原位培养系统磁驱微纳机器人非等温流动温度控制

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绳驱7自由度仿人机械臂设计及其刚度建模与性能分析

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机械工程学报 2023年第17期59卷 17-32页

作者：吴志伟王博文闫磊徐文福哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院深圳518055 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

针对传统绳驱机械臂刚度小、末端精度低等问题,研制了一种同时具有轻质量、低惯量和高刚度、高精度特点的绳驱7自由度仿人机械臂系统。采用模块式思想,将整个机械臂分为肩部、肘部、腕部三部分,分别设计了基于闭环绳索驱动的单自由度肘... 详细信息

针对传统绳驱机械臂刚度小、末端精度低等问题,研制了一种同时具有轻质量、低惯量和高刚度、高精度特点的绳驱7自由度仿人机械臂系统。采用模块式思想,将整个机械臂分为肩部、肘部、腕部三部分,分别设计了基于闭环绳索驱动的单自由度肘关节和3自由度肩、腕部关节,在运动副上配置编码器用于检测关节位置,有效提升了关节控制精度。建立了“驱动空间-关节空间-任务空间”多重运动学模型,分析了肘部拮抗关节和腕部耦合关节的运动规律,简化了运动传递关系、提高了传动精度和效率。推导了机械臂关节的等效刚度表达式,分析了不同关节角下的刚度特性。最后,针对所研制的绳驱7自由度仿人机械臂开展了样机的关节刚度测试、末端精度测试、负载测试等性能测试。实验结果表明,设计的绳驱机械臂具有运动灵活、定位精度和刚度高等特点。

关键词：绳驱冗余机械臂拮抗关节双编码器等效刚度

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求解SSRMS构型空间机械臂逆运动学的方法

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机械工程学报 2022年第3期58卷 21-35页

作者：赵智远赵京东赵亮亮杨晓航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

SSRMS构型机械臂被广泛应用于空间在轨服务,但是由于冗余自由度以及肩、轴、腕部偏置的存在,导致逆运动学求解困难。关节角参数化方法虽然能求得逆运动学的解析解,但是求解成功与否高度依赖于参数的给定值。基于雅可比矩阵的求解方法考... 详细信息

SSRMS构型机械臂被广泛应用于空间在轨服务,但是由于冗余自由度以及肩、轴、腕部偏置的存在,导致逆运动学求解困难。关节角参数化方法虽然能求得逆运动学的解析解,但是求解成功与否高度依赖于参数的给定值。基于雅可比矩阵的求解方法考虑避奇异时会损失机械臂的运动性能。为此,提出了一种基于循环坐标下降法与关节角参数化方法联合的逆运动学求解方法(CCDJAP-IK),该方法具有对雅克比矩阵奇异不敏感,避免关节极限以及求出多组逆运动学精确解的优点。将采用循环坐标下降法求得的近似解作为关节角参数化方法中参数的给定值,减少了参数取值的盲目性,增加了求解的成功率。将末端执行器的运动转化为关节6末端点仅y轴方向受约束的达点运动,简化了目标函数以及算法的迭代步骤,提高了计算效率。以HIT-SSRMS构型机械臂为例开展了仿真实验,结果表明:在当前构型和期望位姿均在工作空间内随机选取的情况下,CCDJAP-IK方法的平均计算时间为4.86 ms,求解成功率为99.32%,是一种有效且可靠的求解SSRMS构型机械臂逆运动学的方法;在跟踪笛卡儿路径时,CCDJAP-IK方法的跟踪精度、关节空间连续性以及实时性均满足任务要求,因此可应用于机械臂的实时路径跟踪任务。

关键词：冗余机械臂逆运动学循环坐标下降法关节角参数化方法

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多机器人视觉同时定位与建图技术研究综述

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机械工程学报 2022年第11期58卷 11-36页

作者：阴贺生裴硕徐磊黄博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

同时定位与建图(Simultaneous localization and mapping,SLAM)技术是复杂、动态且GPS失效环境下多机器人系统(Multi-robot system,MRS)协同工作的基础和关键技术,对于提高机器人的自主化、智能化等具有重要意义。视觉传感器凭借其高分... 详细信息

同时定位与建图(Simultaneous localization and mapping,SLAM)技术是复杂、动态且GPS失效环境下多机器人系统(Multi-robot system,MRS)协同工作的基础和关键技术,对于提高机器人的自主化、智能化等具有重要意义。视觉传感器凭借其高分辨率、信息丰富、成本低廉等优点在SLAM中得到了广泛应用。首先简要回顾视觉SLAM理论基础,概括了多机器人视觉SLAM(Multi-robot visual SLAM,MR-VSLAM)的本质及优势,并基于该研究领域的应用需求总结归纳了当前MR-VSLAM技术存在的重点科学问题:如何进行视觉SLAM的全局关联,如何分配机器人资源执行SLAM驱动的协作建图策略,以及如何实现鲁棒的主动SLAM。其次,针对每个核心问题,对现有的解决方法进行了分类,提供了现有方法的全面综述,并讨论了其优缺点,分析了当前MR-VSLAM关键技术存在的问题。最后,基于上述分析总结展望了MR-VSLAM技术的热点问题及发展趋势。

关键词：多机器人系统视觉SLAM 全局关联协作建图主动SLAM

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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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基于可调场景语义标注范围的家庭室内语义地图构建

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中国惯性技术学报 2024年第4期32卷 371-378页

作者：张淑珍何镇查富生侯致远马玉祥兰州理工大学机电工程学院兰州730000 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

针对家庭室内环境语义地图建图速度较慢和在门口场景语义标注易出现错误等问题,提出一种基于可调场景语义标注范围的家庭室内语义地图构建方法。首先根据YOLOv5s识别的物体大小赋予相应的场景置信度,基于该场景置信度设置阈值使得语义... 详细信息

针对家庭室内环境语义地图建图速度较慢和在门口场景语义标注易出现错误等问题,提出一种基于可调场景语义标注范围的家庭室内语义地图构建方法。首先根据YOLOv5s识别的物体大小赋予相应的场景置信度,基于该场景置信度设置阈值使得语义标注范围限制在机器人当前所在区域,确保场景切换时语义标注范围不会立即改变。然后基于人工势场虚拟力“引力斥力”原理,实现语义标注范围的扩大或缩小。最后结合阈值和动态语义标注范围,避免在门口场景中出现语义标注错误。实验结果表明:与Places205-VGG16神经网络建立家庭室内语义地图相比,所提方法平均效率和平均精准率分别提升了11.0%和7.8%,在家庭室内环境中具有一定的优越性。

关键词：家庭室内环境语义地图场景识别模型场景置信度变语义标注范围

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玻璃体视网膜显微手术机器人研究进展及前沿热点

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机械工程学报 2023年第20期59卷 451-469页

作者：张赫范志斌李海铭白明刘孟尧杨嘉辉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150006 河北工业大学机械工程学院天津300401

由于眼组织精细、脆弱,眼球体积较小等原因,传统玻璃体视网膜手术难度大、风险高。机器人技术的引入,克服了传统手术稳定性差、精度低的弊病,提升手术安全性与可靠性。根据操作方式不同,从机器人构型、操作方式等方面分类介绍玻璃体视... 详细信息

由于眼组织精细、脆弱,眼球体积较小等原因,传统玻璃体视网膜手术难度大、风险高。机器人技术的引入,克服了传统手术稳定性差、精度低的弊病,提升手术安全性与可靠性。根据操作方式不同,从机器人构型、操作方式等方面分类介绍玻璃体视网膜显微手术机器人的研究进展。分析典型玻璃体视网膜疾病的手术流程,提出玻璃体视网膜机器人设计的基本要求,总结其共性技术。根据玻璃体视网膜手术机器人向智能化、自主化、精准化发展的趋势,对眼组织生物力学建模、术中多模态信息融合辅助技术、显微影像与OCT引导技术、多臂协作控制技术与共享控制技术等玻璃体视网膜手术机器人的研究热点进行介绍,并分析其未来发展趋势。

关键词：眼科手术机器人玻璃体视网膜手术生物力学建模多模信息辅助视觉引导多臂协作共享控制

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