有人/无人系统自主协同的关键科学问题 被引量：39

1

作者 陈杰 辛斌 《中国科学：信息科学》 CSCD 北大核心 2018年第9期1270-1274,共5页

有人/无人系统的自主协同是一项可能对未来战争模式产生颠覆性变革的重要技术.本文分别从系统、决策、控制与安全4个层面分析了有人/无人系统自主协同研究面临的各种挑战和重要科学问题.

关键词 有人/无人系统 自主协同 分布式优化 分布式控制

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胸腹腔经皮穿刺机器人研究进展及关键技术分析 被引量：7

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作者 段星光 温浩 +2 位作者 何睿 李学松 邱建星 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期567-584,共18页

为促进我国经皮穿刺机器人的研究与发展,综述了国内外胸腹腔经皮穿刺机器人的研究现状。对穿刺机器人所涉及的术区信息感知、柔性针穿刺、运动规划、主从控制、安全交互控制等关键技术进行了讨论与分析。在总结研究成果与分析关键技术... 为促进我国经皮穿刺机器人的研究与发展,综述了国内外胸腹腔经皮穿刺机器人的研究现状。对穿刺机器人所涉及的术区信息感知、柔性针穿刺、运动规划、主从控制、安全交互控制等关键技术进行了讨论与分析。在总结研究成果与分析关键技术的基础上,指出胸腹腔经皮穿刺机器人今后的发展趋势与面临的挑战。 展开更多

关键词 经皮穿刺机器人 术区信息感知 柔性针穿刺 运动规划 主从控制 安全交互控制

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基于肌肉协同和肌肉力相对关系的人体行走下肢肌肉力计算方法

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作者 张岭 黄岩 王启宁 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期585-596,共12页

针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收... 针对现有计算肌肉力的方法中缺乏对运动过程中肌肉协同机制和肌肉力相对关系考量的问题,提出一种基于行走过程中肌肉力相对关系与肌肉协同的肌肉力计算方法。该方法在二次优化的基础上,将人体行走过程中一段时间的肌肉力以及不同肌肉收缩力之间的关系纳入逆动力学计算中。在所建立的肌肉骨骼模型的基础上,利用该方法得到行走过程中下肢主要肌肉的肌肉力,计算结果可以有效地反映人体运动规律以及行走过程中的肌肉协同机制。该计算方法可为人体运动形成机制、运动康复与训练以及仿人机器控制等提供理论依据。 展开更多

关键词 人体肌肉骨骼模型 逆动力学计算 肌肉协同 肌肉力相对关系

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人体穿戴髋关节助力外骨骼的行走运动学分析

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作者 刘玉 黄岩 周志浩 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期422-430,共9页

针对现有下肢助力外骨骼研究中缺少对关节层面的运动学分析以及缺少对髋关节外骨骼助力机制的研究这一现状,对一款髋关节助力外骨骼在多种助力模式下的运动进行采集和分析,得到被试在不穿戴外骨骼、外骨骼零助力、外骨骼低助力、外骨骼... 针对现有下肢助力外骨骼研究中缺少对关节层面的运动学分析以及缺少对髋关节外骨骼助力机制的研究这一现状,对一款髋关节助力外骨骼在多种助力模式下的运动进行采集和分析,得到被试在不穿戴外骨骼、外骨骼零助力、外骨骼低助力、外骨骼中助力、外骨骼高助力和外骨骼阻力共6种模式下的运动数据,并通过逆运动学计算和数据分析,得到关节角度曲线和步态特征。实验结果在关节层面明确了髋关节外骨骼的助力机制,可为助力外骨骼的设计和运动控制提供参考。 展开更多

关键词 下肢助力外骨骼 运动学分析 人体行走运动 步态特征

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基于多智能体系统的多航天器编队分布式姿态协同控制 被引量：4

5

作者 刘向东 刘海阔 +3 位作者 杜长坤 田野 路平立 陈振 《上海航天（中英文）》 CSCD 2022年第4期94-103,共10页

多航天器编队飞行在深空探测及协同对地观测等领域有着重要应用,而多航天器的姿态跟踪及协同控制技术作为其关键技术之一也引起了极大的关注。近年来,随着分布式人工智能技术的发展,多智能体系统(MASs)受到了航天器控制领域学者的关注... 多航天器编队飞行在深空探测及协同对地观测等领域有着重要应用,而多航天器的姿态跟踪及协同控制技术作为其关键技术之一也引起了极大的关注。近年来,随着分布式人工智能技术的发展,多智能体系统(MASs)受到了航天器控制领域学者的关注并将其应用到多航天器编队控制中。本文回顾了多智能体系统协同控制及其在多航天器编队姿态协同控制中应用的研究进展。首先,从多航天器编队不同控制需求出发,分别从一致性跟踪控制、有限时间控制、事件驱动控制方面,回顾了多智能体系统协同控制问题的进展;其次,回顾了多航天器姿态协同控制在上述需求方面的研究进展,并基于多智能体系统的协同控制理论,提出了相应的分布式姿态协同控制策略。 展开更多

关键词 多航天器编队 多智能体系统 姿态控制 分布式协同控制

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双联碳膜解决纳米晶体在TEM中碳污染的研究

6

作者 暴丽霞 常晓雪 +1 位作者 曲双全 邵瑞文 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期223-229,共7页

在透射电子显微镜(TEM)中,电子束会引起碳污染,为了研究纳米晶体在TEM表征过程中碳污染问题的解决方案,选取油胺中合成的Au2Bi纳米晶体,分别用超薄碳膜和超薄双联碳膜制备样品,并用TEM进行表征。研究结果表明,利用超薄双联碳膜制备样品... 在透射电子显微镜(TEM)中,电子束会引起碳污染,为了研究纳米晶体在TEM表征过程中碳污染问题的解决方案,选取油胺中合成的Au2Bi纳米晶体,分别用超薄碳膜和超薄双联碳膜制备样品,并用TEM进行表征。研究结果表明,利用超薄双联碳膜制备样品,明显降低了纳米晶体的碳污染现象,大大提高了电子显微镜图像的质量。同时,从碳污染形成的原理方面,分析了超薄双联碳膜能够缓解碳污染产生的原因,是因为两层碳膜将样品固定在一起,可以有效阻止有机配体的扩散。这种有效且简便的方法有助于TEM研究受配体诱导污染的纳米晶体材料。 展开更多

关键词 碳污染 透射电子显微镜 超薄双联碳膜

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基于ADP的可重构机械臂能耗保代价分散最优控制 被引量：4

7

作者 刘富 安毅 +1 位作者 董博 李元春 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期342-350,共9页

针对存在耦合交联不确定性的可重构机械臂系统分散控制问题,提出一种基于自适应动态规划(ADP)的能耗保代价最优控制方法。基于关节力矩量测信息,建立了可重构机械臂系统的动力学模型,通过定义兼顾控制精度与能耗的性能指标函数构建哈密... 针对存在耦合交联不确定性的可重构机械臂系统分散控制问题,提出一种基于自适应动态规划(ADP)的能耗保代价最优控制方法。基于关节力矩量测信息,建立了可重构机械臂系统的动力学模型,通过定义兼顾控制精度与能耗的性能指标函数构建哈密顿雅可比贝尔曼(HJB)方程,采用基于策略迭代(PI)的ADP算法对HJB方程进行求解,继而得到近似最优控制策略。基于Lyapunov理论对闭环可重构机械臂系统渐近稳定性进行证明,数值仿真结果验证了本文算法有效性。 展开更多

关键词 自动控制技术 可重构机械臂 非线性最优控制 自适应动态规划 能耗保代价分散控制 策略迭代

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基于YOLOv5s的丁腈手套缺陷检测方法

8

作者 吴祥祥 谈莉斌 徐向荣 《制造业自动化》 北大核心 2023年第9期1-4,10,共5页

为实现丁腈手套缺陷的自动检测,提出一种基于YOLOv5s网络的识别方法。首先根据COCO数据集格式构建自制数据集,然后利用自制数据集对网络进行训练,最后使用工业相机采集的图片对训练好的YOLOv5s网络进行测试。实验结果表明基于YOLOv5s网... 为实现丁腈手套缺陷的自动检测,提出一种基于YOLOv5s网络的识别方法。首先根据COCO数据集格式构建自制数据集,然后利用自制数据集对网络进行训练,最后使用工业相机采集的图片对训练好的YOLOv5s网络进行测试。实验结果表明基于YOLOv5s网络的陷检测模型对手套缺陷检测准确率为95.43%,检测精度为97.26%,检测速度为111.35fps。该方法可以满足生产线上丁腈手套缺陷检测的准确性和实时性需求。 展开更多

关键词 神经网络 YOLOv5s 目标识别 手套缺陷

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基于微型逆变器和组串逆变器光伏并网系统的发电效率对比 被引量：2

9

作者 刘潇 《电气时代》 2019年第12期50-52,共3页

阐述了基于微型逆变器和组串逆变器光伏并网系统各自的特点,分析了光伏组件失配形成的原因及对组串系统发电效率的影响,并利用试验的方式进行了验证,给出了两种系统投资及收益情况分析。长期来看,微型逆变器系统在“生命周期”中的总发... 阐述了基于微型逆变器和组串逆变器光伏并网系统各自的特点,分析了光伏组件失配形成的原因及对组串系统发电效率的影响,并利用试验的方式进行了验证,给出了两种系统投资及收益情况分析。长期来看,微型逆变器系统在“生命周期”中的总发电效率更高。 展开更多

关键词 微型逆变器 发电效率 光伏并网系统 光伏组件 组串逆变器 收益情况 生命周期 形成的原因

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倾听脑神经细胞声音的机器人——面向脑科学研究的机器人化膜片钳系统

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作者 赵启立 邱金禹 +4 位作者 李明慧 孙明竹 孙涛 谌辉 赵新 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期720-731,共12页

首先,根据操作对象的升级和操作方式改进过程对机器人化膜片钳的发展历程进行综述。进而,聚焦当前人类脑科学研究亟需的、面向清醒非人灵长类动物脑科学研究的机器人化膜片钳系统,对该系统在操作环境显示、操作工具与目标定位、操作工... 首先,根据操作对象的升级和操作方式改进过程对机器人化膜片钳的发展历程进行综述。进而,聚焦当前人类脑科学研究亟需的、面向清醒非人灵长类动物脑科学研究的机器人化膜片钳系统,对该系统在操作环境显示、操作工具与目标定位、操作工具的运动控制、测量信号的处理和操作对象固定5个方面存在的挑战及其潜在解决方法分别进行讨论分析。最后,在总结当前工作的基础上对今后面向脑科学研究的机器人化膜片钳的发展方向进行展望。 展开更多

关键词 机器人化膜片钳 脑科学 微操作机器人系统

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产学研专家共论智能机器人等级划分路径

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作者 刘京运 高峻峣 +2 位作者 李进科 杨一鸣 宋斌 《机器人产业》 2022年第1期61-65,共5页

伴随智能科技的快速发展,机器人智能化水平不断提升。面对功能不同、形态各异的机器人产品,如何衡量其智能化水平成为许多行业用户思考的问题。墨影科技提出将智能机器人划分为L0~L5共六个等级,在2021雷克大会暨智能经济年会上,产学研... 伴随智能科技的快速发展,机器人智能化水平不断提升。面对功能不同、形态各异的机器人产品,如何衡量其智能化水平成为许多行业用户思考的问题。墨影科技提出将智能机器人划分为L0~L5共六个等级,在2021雷克大会暨智能经济年会上,产学研领域专家围绕这一观点,从不同角度展开了对话。 展开更多

关键词 智能机器人 机器人智能化 智能科技 领域专家 产学研 智能经济 等级划分 智能化水平

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特征增量极限学习机 被引量：1

12

作者 赵中堂 郑小东 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2019年第S11期112-116,共5页

在机器学习的不同应用领域,出现了很多优秀的极限学习机分类模型。研究者往往愿意公开这些模型的结构以及参数,但不愿公开原始训练数据。针对如何仅利用现有的模型和少量具有新特征的样本得到一个更高效的识别模型的问题,提出一种特征... 在机器学习的不同应用领域,出现了很多优秀的极限学习机分类模型。研究者往往愿意公开这些模型的结构以及参数,但不愿公开原始训练数据。针对如何仅利用现有的模型和少量具有新特征的样本得到一个更高效的识别模型的问题,提出一种特征增量极限学习机算法。该算法能从具有新特征的样本中学习知识,提高现有模型的识别精度。在真实世界图像和三轴加速度传感器数据集上的测试结果表明,该算法能有效地工作,在不需要以往训练样本参与的情况下,能一定程度上提高已有模型的识别精度,得到新的识别模型。 展开更多

关键词 增量学习 普适计算 迁移学习 机器学习

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SEAs导纳控制的μ综合方法 被引量：1

13

作者 李思奇 黄远灿 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1539-1547,共9页

SEAs(Series elastic actuators)具有在确保机器人性能的基础上兼顾其安全性的特点,因此被广泛地应用在康复机器人中.为实现良好的康复训练效果,机器人需根据实际要求呈现不同的阻抗特性.本文采用μ综合技术解决了SEAs导纳控制器的设计... SEAs(Series elastic actuators)具有在确保机器人性能的基础上兼顾其安全性的特点,因此被广泛地应用在康复机器人中.为实现良好的康复训练效果,机器人需根据实际要求呈现不同的阻抗特性.本文采用μ综合技术解决了SEAs导纳控制器的设计问题.首先,考虑参数摄动、传感器噪声、输入干扰及控制输入限制等不确定性因素,建立SEAs模型.其次,应用混合稳定性原理分析系统的交互稳定性.由于无源环境的阻抗在高频段必然呈现小增益特性,所以,当端口导纳在低频段满足无源性,高频段具有小增益时,就能确保交互的稳定性.然后,将SEAs的导纳控制综合问题转化为实际端口导纳与期望导纳匹配的μ综合问题.最后,通过调节加权函数,不仅让SEAs闭环系统的端口导纳逼近期望的端口导纳,还能同时满足交互稳定性条件,从而可以独立于环境因素来设计导纳控制器.仿真结果表明,基于μ综合方法设计的控制器,能精确地逼近期望的端口导纳,且确保交互稳定性.另外,通过Hankel逼近方法得到的降阶控制器也具有满意的控制效果. 展开更多

关键词 串联弹性驱动器 Μ综合 导纳控制 混合稳定性

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6-URU支链四面体移动机构的越障步态规划

14

作者 赵子铭 李晔卓 +2 位作者 姚燕安 李锐明 张倩倩 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第23期85-96,共12页

针对多面体机器人的高地面适应性需求,提出一种适用于四面体移动机构的高质心攀爬越障方法,能够通过三自由度同步变形提升质心高度有效提升攀爬能力。首先,基于四面体移动机构的支撑区域对其移动轨迹进行三角形网格划分,在台阶障碍进行... 针对多面体机器人的高地面适应性需求,提出一种适用于四面体移动机构的高质心攀爬越障方法,能够通过三自由度同步变形提升质心高度有效提升攀爬能力。首先,基于四面体移动机构的支撑区域对其移动轨迹进行三角形网格划分,在台阶障碍进行投影畸变,由此规划出该机构针对台阶障碍的分步越障阶段,通过构造凹多面体包附障碍提升攀爬高度。针对高质心攀爬步态的各个阶段分别建立临界状态运动学模型,通过齐次变换矩阵得到机构质心坐标关于障碍高度和障碍距离的表达式,根据数值算法得到最大越障高度随驱动角和障碍距离的变化曲线,执行至不同障碍阶段以实现不同高度障碍的越障攀爬。建立仿真模型,验证越障分析过程合理性。制作一台样机,对高质心攀爬越障步态进行可行性验证。 展开更多

关键词 四面体机构 移动机构 运动规划 越障能力 步态规划

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基于WinForm开发的高效率C/C++程序源码编译测试系统

15

作者 赵中堂 刘明勋 《信息记录材料》 2021年第10期118-119,共2页

本文针对常见C/C++语言集成开发环境每次测试程序均需要手动输入测试案例,导致总体开发效率低下的问题,设计了一个只需输入一次测试数据和预期输出结果的高效率编译测试系统。该系统基于C#的WinForm技术开发,界面友好,便于操作。通过编... 本文针对常见C/C++语言集成开发环境每次测试程序均需要手动输入测试案例,导致总体开发效率低下的问题,设计了一个只需输入一次测试数据和预期输出结果的高效率编译测试系统。该系统基于C#的WinForm技术开发,界面友好,便于操作。通过编译、运行用户提供的C/C++源代码,读入测试数据并产生实际运行结果,经过与预期输出进行比对以判定程序的正确性。该系统已通过多个测试案例的正确性验证,证实了系统的可用性。 展开更多

关键词 WINFORM 源码测试 C/C++ C#

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一种新的康复与代步外骨骼机器人研究 被引量：11

16

作者 黄高 张伟民 +4 位作者 Marco Ceccarelli 余张国 陈学超 孟非 黄强 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期1933-1942,共10页

针对老年人及下肢障碍者康复训练与代步问题,本文提出一种新的康复与代步外骨骼机器人.本文首先详细介绍了机器人各部分组成及机构设计方案,通过下肢外骨骼与轮椅的有机结合,有效保持或恢复老年人、脑卒中患者下肢运动能力的同时,为患... 针对老年人及下肢障碍者康复训练与代步问题,本文提出一种新的康复与代步外骨骼机器人.本文首先详细介绍了机器人各部分组成及机构设计方案,通过下肢外骨骼与轮椅的有机结合,有效保持或恢复老年人、脑卒中患者下肢运动能力的同时,为患者提供一种方便的代步工具;运用脚蹬车运动制订康复训练策略,可保持下肢康复训练轨迹固定,保证患者安全;提出主从式操作方法及多模态康复训练控制流程提高使用者参与感.最后通过仿真与实验验证了所提康复系统的可行性与设计的正确性. 展开更多

关键词 康复机器人 外骨骼 机构设计 仿真 实验

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颅颌面外科手术机器人空间配准及实验 被引量：5

17

作者 段星光 高亮 +3 位作者 李建玺 王永贵 李浩源 郭艳君 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期64-71,80,共9页

针对颅颌面区域结构复杂、手术风险大、精度要求高的特点,研发了一套颅颌面外科手术机器人系统.为实现机器人系统高效、精确的空间配准,提出并建立了一套基于光学定位的颅颌面外科手术机器人空间配准方法,实现了机器人各子系统之间的坐... 针对颅颌面区域结构复杂、手术风险大、精度要求高的特点,研发了一套颅颌面外科手术机器人系统.为实现机器人系统高效、精确的空间配准,提出并建立了一套基于光学定位的颅颌面外科手术机器人空间配准方法,实现了机器人各子系统之间的坐标系转换.通过基于四元数的最近点迭代配准算法实现了点集之间的矩阵转换.在综合医学影像、机器人与各子系统空间配准的基础上,分别开展了配准精度和定位精度的验证实验,并完成了三叉神经射频热凝术的模型和尸体穿刺定位实验.配准精度验证实验的配准误差平均值均小于0.75 mm,定位精度验证实验的误差平均值为0.56 mm,模型实验的穿刺成功率为100%,尸体实验的穿刺成功率为95%.综合实验结果表明该空间配准方法的配准精度较高,具有一定的可行性,可以满足颅颌面外科手术机器人系统的需要. 展开更多

关键词 手术机器人 颅颌面外科 空间配准 光学定位

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基于上臂关节角度和肌电信号的二自由度假肢控制方法 被引量：1

18

作者 孙文涛 佘浩田 +4 位作者 李鑫 朱金营 姜银来 横井浩史 黄强 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期667-675,共9页

肌电信号的采集易受到空气湿度和皮肤表面汗液等多种随机因素的干扰,使采集到的肌电信号极不稳定.为了应对此问题,市售的肌电假肢普遍采用基于开关量的控制方法,但是开关量对多自由度假肢的控制依赖于顺序动作切换,这使得假肢的实际使... 肌电信号的采集易受到空气湿度和皮肤表面汗液等多种随机因素的干扰,使采集到的肌电信号极不稳定.为了应对此问题,市售的肌电假肢普遍采用基于开关量的控制方法,但是开关量对多自由度假肢的控制依赖于顺序动作切换,这使得假肢的实际使用过程比较繁琐.利用肢体运动学信息的假肢控制方法常见于下肢假肢,这是因为上肢的运动受抓取物体的形状和位置等因素变化,其肢体运动的规律性较差.本文提出一种利用上臂关节角度和肌电信号的控制方法,利用人体在抓握时肩关节的运动模式区分使用者对不同形状物体的抓握,并将此方法应用在二自由度假肢的控制中.通过与开关量控制的假肢在日常物品抓握实验中的对比,表明本文所提出方法在稳定性和使用效率方面都优于开关量控制的方式. 展开更多

关键词 肩关节角度 肌电信号 假肢 模式识别

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机械臂在未知环境下基于力/位/阻抗的多交互控制 被引量：14

19

作者 段星光 韩定强 +3 位作者 马晓东 李建玺 崔腾飞 马安稷 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期449-457,共9页

针对人-机械臂交互的不确定性以及环境的未知性,提出了一种基于速度控制的方法来研究人、机械臂和环境三者之间的交互问题.首先通过在机械臂末端安装2个6维力传感器来实现交互力的检测,并在末端工具连接处增加单自由度柔性环节来实现机... 针对人-机械臂交互的不确定性以及环境的未知性,提出了一种基于速度控制的方法来研究人、机械臂和环境三者之间的交互问题.首先通过在机械臂末端安装2个6维力传感器来实现交互力的检测,并在末端工具连接处增加单自由度柔性环节来实现机械臂的柔顺性.其次,基于i Ta SC(instantaneous task specification using constraints)方法对机械臂与工具系统的柔顺度建模,在输出空间中建立起速度/位置与力的关系,实现机械臂与环境之间接触力的控制,通过刚度矩阵实现人对机械臂的拖动控制.另外结合力/位/阻抗混合控制方法实现了在安全区域约束下人拖动机械臂来完成一系列基于位置/力的任务,并与未知环境之间达到一个良好的交互.最后将提出的算法在UR5机械臂上进行轮廓跟踪任务的验证,实验结果表明该方法能达到一个较好的交互控制效果. 展开更多

关键词 交互控制 柔顺度 力/位/阻抗控制 轮廓跟踪

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医疗机器人技术研究展望 被引量：10

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作者 赵新刚 段星光 +1 位作者 王启宁 夏泽洋 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期385-385,共1页

医疗机器人的高速发展来源于需求与技术的共同促进.一方面,社会的进步和发展对健康服务提出更高、更广泛的需求;另一方面,医学、计算机科学、自动化、先进制造等学科的发展和高度融合催生出大量革新技术.医疗机器人创新技术和系统的不... 医疗机器人的高速发展来源于需求与技术的共同促进.一方面,社会的进步和发展对健康服务提出更高、更广泛的需求;另一方面,医学、计算机科学、自动化、先进制造等学科的发展和高度融合催生出大量革新技术.医疗机器人创新技术和系统的不断涌现,正持续地改变着临床诊疗过程,并逐渐形成具有巨大前景的新兴产业. 展开更多

关键词 医疗机器人 计算机科学 临床诊疗过程 新兴产业 革新技术 研究展望 高度融合 自动化

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