检索结果-内蒙古大学图书馆

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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基于可调双稳态机构的刚柔耦合多模态抓手

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机器人 2025年第1期47卷 22-31页

作者：项升张炜韦中杨扬孙聪刘振南京信息工程大学江苏南京210044 东北大学辽宁沈阳110819 哈尔滨工业大学机器人技术与系统全国重点实验室黑龙江哈尔滨150080

现有双稳态抓手通常只有单一的抓取、锁定和释放目标物体的工作模式,限制了其应用的灵活性。为此,本文提出了一种基于可调双稳态机构的刚柔耦合多模态抓手。抓手的夹持表面为弹性带,通过带的包裹可以被动适应不同外形的抓取物。支持夹... 详细信息

现有双稳态抓手通常只有单一的抓取、锁定和释放目标物体的工作模式,限制了其应用的灵活性。为此,本文提出了一种基于可调双稳态机构的刚柔耦合多模态抓手。抓手的夹持表面为弹性带,通过带的包裹可以被动适应不同外形的抓取物。支持夹持表面的手指骨架为刚性连杆组成的可调双稳态机构,其通过弹性圈进行储能。抓手还具有一根由离合器控制的主动绳索,可对弹性带进行能量调节。通过协调控制双稳态机构和主动绳索可调节抓手的能量,抓手具有触发跳变关闭、可控抓取和物体弹射等不同工作模态。建立了抓手触发力的解析模型,并通过动力学仿真和实验对设计参数进行分析,优化选取了弹性元件的刚度和自由长度。在不同工作模态下进行了样机实验,实验结果表明从初始状态切换到触发状态时触发力的调节范围为0.1~1.1 N,对直径30 mm、质量10 g的圆柱体的水平弹射距离可达3.35 m。

关键词：双稳态机构多模态抓手刚柔混合机构弹射

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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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基于扩展图像特征的无标定视觉伺服方法

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系统仿真学报 2025年第5期37卷 1210-1221页

作者：张淑珍成煜坤刘杨波查富生兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 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

针对传统无标定视觉伺服依赖图像雅可比矩阵的估计、相机各自由度运动耦合的问题,在基于图像的无标定视觉伺服的基础上,提出了一种基于扩展图像特征的无标定视觉伺服方法。通过分析视觉伺服过程中图像特征和相机位姿变化关系,将图像空... 详细信息

针对传统无标定视觉伺服依赖图像雅可比矩阵的估计、相机各自由度运动耦合的问题,在基于图像的无标定视觉伺服的基础上,提出了一种基于扩展图像特征的无标定视觉伺服方法。通过分析视觉伺服过程中图像特征和相机位姿变化关系,将图像空间中视觉伺服过程分解为平移、拉伸、旋转、缩放四个基本过程;通过分析视觉伺服过程中图像特征变化规律,采用扩展图像特征补充传统图像特征的含义,以图像重心坐标、直线相对长度、两点距离、方向角等作为扩展图像特征与相机各自由度运动对应,通过图像特征误差直接控制机器人运动,实现不依赖图像雅可比矩阵的、解耦的视觉伺服。在CoppeliaSim平台进行对比仿真实验,结果表明本研究所提的方法与传统有标定视觉伺服在目标图像位置误差、相机位置误差和姿态误差相比分别降低了88%、94%和93%,并利用实物实验验证了本算法的有效性。

关键词：机器人无标定视觉伺服扩展图像特征特征选择运动解耦

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牵拉人工肌腱式双足机器人矢状面行走控制

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机械工程学报 2024年第15期60卷 18-27页

作者：高海波王圣军单开正韩亮亮于海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150080 中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201108

针对传统双足机器人刚性支腿结构缺乏弹性元素的局限,提出一种借鉴人体腿-足肌腱功能的人工肌腱牵拉式支腿结构,并搭建了基于五杆拓扑构型的四自由度双足机器人原理样机。建立了基于线性倒立摆(Linear inverted pendulum,LIP)模型的双... 详细信息

针对传统双足机器人刚性支腿结构缺乏弹性元素的局限,提出一种借鉴人体腿-足肌腱功能的人工肌腱牵拉式支腿结构,并搭建了基于五杆拓扑构型的四自由度双足机器人原理样机。建立了基于线性倒立摆(Linear inverted pendulum,LIP)模型的双足机器人行走规划优化范式。提出了基于LIP模型的双足机器人动步态控制器。在摆动相阶段,采用基于贝塞尔曲线的足端轨迹规划及融合模型前馈的PD控制策略。在支撑相阶段,采用足端地面支反力前馈结合机身姿态、高度反馈的控制策略。搭建试验平台对机器人运控算法进行了有效性验证。试验结果表明,双足机器人可实现0.8 m/s(约两倍腿长/s)的稳定行走速度,机身俯仰角度波动可控制在±7°以内,机身高度波动可控制在±4 cm以内。上述研究成果可进一步推广至面向三维空间移动作业的人形机器人系统设计。

关键词：双足机器人人工肌腱动步态行走控制

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关节混合空间控制下的冗余绳驱并联机器人绳力分布特性分析

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力学学报 2023年第2期55卷 497-508页

作者：秦志伟刘振高海波孙光耀孙聪邓宗全哈尔滨工业大学机器人与系统国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

绳驱并联机器人是由绳索代替刚性杆件的一类特殊机器人,其中绳索具有只能承受拉力而不能承受压力的特点,冗余绳驱并联机器人的绳力分配问题是一个难点.在关节混合空间控制中,将冗余的绳索组合采用绳力控制,而其余绳索进行绳长控制.因为... 详细信息

绳驱并联机器人是由绳索代替刚性杆件的一类特殊机器人,其中绳索具有只能承受拉力而不能承受压力的特点,冗余绳驱并联机器人的绳力分配问题是一个难点.在关节混合空间控制中,将冗余的绳索组合采用绳力控制,而其余绳索进行绳长控制.因为不同的绳索组合可能导致不同的控制效果,本研究旨在解决关节混合空间控制条件下,力控绳索组合的选择问题.以二冗余绳驱并联机器人为例,通过向量空间基变换方法,实现了冗余绳驱系统绳力在拉力索张力空间的表达.基于拉力索张力空间,计算了绳力控制绳索组合的对称最大误差带,用于找到合适的绳索组合用于力控.使用多体动力学仿真手段,对关节混合空间的控制效果和对称最大误差带解析解计算方法的正确性进行了模拟验证.在同时考虑绳长和绳力控制误差的条件下,发现当选择不合适的绳索组合时,绳力误差会被显著放大,说明了本文针对绳力分布特性分析的意义.本文提出的对称最大误差带概念同时也为关节混合空间控制策略下的绳力控制器设计提供指导.

关键词：绳驱机器人力分布敏感性对称最大误差带关节混合空间输入

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上肢康复机器人研究综述

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机械工程学报 2024年第11期60卷 115-134页

作者：姚玉峰裴硕郭军龙王佳佳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 威海经济技术开发区天智创新技术研究院威海264209

目前脑卒中患者的运动康复主要由康复医师辅助完成,但我国的康复医疗资源并不充裕,无法满足当下迫切的卒中及偏瘫康复需求。机器人辅助康复治疗是一项帮助脑卒中患者康复的新技术。上肢康复机器人能够辅助上肢偏瘫患者完成康复训练、恢... 详细信息

目前脑卒中患者的运动康复主要由康复医师辅助完成,但我国的康复医疗资源并不充裕,无法满足当下迫切的卒中及偏瘫康复需求。机器人辅助康复治疗是一项帮助脑卒中患者康复的新技术。上肢康复机器人能够辅助上肢偏瘫患者完成康复训练、恢复运动能力,并降低医师工作强度,目前已被应用于临床治疗。首先分析人体上肢生理结构,并引出脑卒中患者的康复需求;进而根据交互方式与驱动形式将上肢康复机器人分类,详述其结构特点与应用场景;同时归纳上肢康复机器人的典型控制策略、总结脑卒中量级与运动能力的评定标准;最后,指出目前上肢康复机器人目前面临的挑战,并展望了发展趋势。从医工结合的角度梳理上肢康复机器人的研究现状,总结技术的不足,为本领域的创新和实践提供了研究思路。

关键词：脑卒中康复上肢康复机器人控制策略康复评定

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互补对称摆线推进器的平面复合运动试验研究

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机械工程学报 2023年第11期59卷 171-178页

作者：夏丹周旭峰杨光宗陈维山东南大学机械工程学院南京210096 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

围绕海洋强国战略,发展高性能的海洋技术装备,对于提升资源开发能力以及海上国防力量具有重要意义。提出一种基于四五杆平面位置解耦机构的摆线推进器构型,对其进行运动学和力能学建模,并以此为依据研制互补对称摆线推进器样机。通过设... 详细信息

围绕海洋强国战略,发展高性能的海洋技术装备,对于提升资源开发能力以及海上国防力量具有重要意义。提出一种基于四五杆平面位置解耦机构的摆线推进器构型,对其进行运动学和力能学建模,并以此为依据研制互补对称摆线推进器样机。通过设计样机的平面复合运动工况,开展互补对称摆线推进器的公转转速、叶片展长等物理参数对样机平面复合运动性能影响的试验研究。结果表明,通过调节两个摆线推进器的前进角和转向角,可分别实现样机在平面360°范围内沿任意方向移动,以及前进中转向,甚至原地转向的功能。公转转速越高,样机的平面移动速度和推进力越大,推进效率和转弯半径对公转转速的变化并不敏感。叶片展长越长,平面移动速度和推进力越大,推进效率呈现先增大后减小的趋势,转弯半径无明显变化。研究结果对设计和使用摆线推进器均具有很大的指导意义和应用价值。

关键词：摆线推进器互补对称配置平面复合运动四五杆机构

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转动C形腿与沙土作用建模及力学参数辨识

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机械工程学报 2023年第6期59卷 214-225页

作者：杨传潇胡雄孙士斌顾邦平丁亮唐德威高海波邓宗全上海海事大学物流工程学院上海201306 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

机器人足端与沙土相互作用力学模型的建立和参数辨识,是沙土表面步行移动机器人多模态感知和决策的重要约束条件和物理信息。C形腿构型在沙土表面具有高通过性和适应性,基于地面动力学中的抵抗力学理论,充分考虑C形腿在摆动步态条件下... 详细信息

机器人足端与沙土相互作用力学模型的建立和参数辨识,是沙土表面步行移动机器人多模态感知和决策的重要约束条件和物理信息。C形腿构型在沙土表面具有高通过性和适应性,基于地面动力学中的抵抗力学理论,充分考虑C形腿在摆动步态条件下位姿和速度矢量对足地相互作用动态力学的影响,进而建立C形腿与沙土的相互作用力学模型。然后,通过三组宽度条件的C形腿与沙土表面的转动接触力学试验,提取数据并分析水平和竖直接触力随姿态角度的变化规律。然后,通过积分模型的解析推导获得线性表达形式,基于递归最小二乘算法对未知参数矩阵进行逐项推导。最后,基于逐项迭代输入输出矩阵函数,获得参数在已有数据样本容量空间内的辨识结果。与试验结果相比,辨识后的预测竖直力和水平力误差分别为4.05%和4.22%,验证参数辨识的准确性和有效性。辨识的参数能够反映沙土地面的部分物理特征,基准值则反映腿部几何构型对力学模型的影响。

关键词： C形腿转动相互作用地面动力学递归最小二乘法参数辨识

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新型SSRMS构型可重构空间机械臂的运动学奇异性分析

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机械工程学报 2024年第5期60卷 19-35页

作者：赵智远杨晓航徐梓淳李云涛汤家文赵京东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 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所绵阳621999

大型化、多样化和高精度化的在轨建造任务日趋增多,对舱外作业空间机械臂的能力提出了新的需求。传统SSRMS构型空间机械臂虽然被广泛地应用于在轨服务,但是其具有针对于特定任务设计的结构特点,限制了单个机械臂执行不同种类任务的能力... 详细信息

大型化、多样化和高精度化的在轨建造任务日趋增多,对舱外作业空间机械臂的能力提出了新的需求。传统SSRMS构型空间机械臂虽然被广泛地应用于在轨服务,但是其具有针对于特定任务设计的结构特点,限制了单个机械臂执行不同种类任务的能力,难以适应未来在轨任务复杂化发展的应用需求。为此,提出了一种新型的具有两个被动式伸缩臂杆的SSRMS构型可重构空间机械臂,并对其运动学奇异性进行了深入分析。首先,通过介绍新型机械臂的结构特点及可重构原理,总结了此类机械臂的工作性能优点,证明了其具备在未来的复杂在轨任务中扮演重要角色的潜力。然后,建立了新型机械臂分别在自由空间操作和重构操作时的微分运动学方程,通过对微分逆运动学方程的分析确定出了包含运动学奇异条件的雅可比矩阵。接着,提出了一种简单可靠的运动学奇异性分析方法,在雅可比矩阵中求解得到了新型机械臂的全部运动学奇异条件。最后,以新型机械臂为例进行了实验验证,结果表明:奇异条件不仅能够正确的确定出新型机械臂的奇异位形,而且在机械臂执行操作任务时可作为先验条件指导机械臂的避奇异运动控制,为操作任务的可靠执行提供了有力保障。

关键词：空间机械臂可重构机械臂被动式伸缩臂杆微分运动学奇异性分析

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