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气动软体致动器研究综述 认领 引用 被引量：6
1
作者 肖伟 胡国良 +1 位作者 肖毅华 胡德安 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2026年第2期191-206,共16页
气动软体致动器与生俱来的适应性、柔顺性和安全性,使得其在仿生运动、柔性抓取等领域中有着广泛的应用前景。本文从结构设计和驱动原理两个方面综述了气动软体致动器的研究现状,并讨论了不同致动器的性能特点。随后介绍了气动软体致动... 气动软体致动器与生俱来的适应性、柔顺性和安全性,使得其在仿生运动、柔性抓取等领域中有着广泛的应用前景。本文从结构设计和驱动原理两个方面综述了气动软体致动器的研究现状,并讨论了不同致动器的性能特点。随后介绍了气动软体致动器在力学建模和应用方面的研究。最后,总结了气动软体致动器在气源供给、可靠性和力学建模方面所面临的挑战,并指出了该领域今后的研究方向,有望为气动软体致动器的未来发展提供参考,进而促进软体机器人的实用化。 展开更多
关键词 气动软体致动器 结构设计 力学建模 软体机器人
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Multi-material and multi-module freestanding microrobot for cargo transportation 认领 引用 被引量：3
2
作者 Jian-Miao Zhang Xin-Yi Wu +5 位作者 Qi Duan Fan-Chun Bin Jie Liu Xian-Zi Dong Feng Jin Mei-Ling Zheng 《International Journal of Extreme Manufacturing》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第1期780-793,共14页
Microrobots play an essential role in early diagnosis and precision medicine with the increasing demands for controllability in bio-medicine and micromanipulation,which can complete the pre-designed behavior under ext... Microrobots play an essential role in early diagnosis and precision medicine with the increasing demands for controllability in bio-medicine and micromanipulation,which can complete the pre-designed behavior under external stimulation.However,most microrobots are currently made of a single material system and focus on fabricating a driving module as the main structure of microrobots.This hinders the integration of diverse functions in one microrobot to fulfill the complex application.Here,a multi-material and multi-module hand-microrobot based on femtosecond laser direct writing technology is proposed,which has a pH-responsive capturing module and a magnetic-responsive transportation module(MRTM).This microrobot can not only respond to pH for capturing and releasing objects,but also respond to magnetic fields for cargo delivery even with obstacles.The two responding modules of the hand-microrobot are fabricated independently,and can collaborate with each other to achieve the delivery of target objects like polystyrene(PS)microsphere(10µm)or 786-O cell by capturing,transporting,and spatial rolling.Besides,the MRTM can be locally fabricated on any prefabricated static structure,so that the whole microrobot can achieve controllable motion.This strategy is expected to be used to manipulate cells,deliver drugs for precise treatment,and environmental treatment. 展开更多
关键词 hand-microrobots multi-module manipulation cell transportation femtosecond laser direct writing
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信号时滞对NMPC路径跟踪系统的影响机理与消减方法 认领 引用 被引量：2
3
作者 白国星 伊力夏提·伊力哈木江 +3 位作者 王俊朋 孟宇 顾青 段孟滨 《工程科学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第1期129-141,共13页
目前已有一些针对路径跟踪控制中信号时滞问题的研究工作,但这些工作大多针对某种特定的控制方法,而在路径跟踪控制方法中,非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)具有能够显式处理系统约束、便于实现多目标优化... 目前已有一些针对路径跟踪控制中信号时滞问题的研究工作,但这些工作大多针对某种特定的控制方法,而在路径跟踪控制方法中,非线性模型预测控制(Nonlinear model predictive control,NMPC)具有能够显式处理系统约束、便于实现多目标优化、能够有效利用被控对象前方参考路径信息等优势,但是针对NMPC路径跟踪控制系统中时滞问题的研究较不成熟,制约了这种控制方法的实际应用.为解决上述问题,开展了以下研究工作.首先构建了能够较好地孤立出时滞影响的类车机器人路径跟踪控制系统.接着分析了信号时滞对NMPC路径跟踪控制系统的影响机理,即时滞会导致控制器产生的控制信号不能适应类车机器人在执行控制信号时所处的位置.然后提出了基于增长NMPC预测时域的时滞影响消减方法,即在迭代周期不变的情况下,在无时滞系统较优预测步数的基础上增加二倍时滞周期比以上的整数.最后通过计算机仿真和实验验证了提出方法的有效性.仿真和实验结果表明,信号时滞对NMPC路径跟踪控制系统存在影响,未考虑时滞的NMPC控制算法能够在无时滞系统中实现高精确性路径跟踪,而在有时滞系统中控制失效.通过增长预测时域可以有效消减信号时滞的影响,在信号时滞约为0.2 s的仿真与实验系统中,基于该方法的NMPC控制器可以保证路径跟踪控制的位移误差幅值不超过0.1258 m,航向误差幅值不超过0.0583 rad. 展开更多
关键词 路径跟踪 信号时滞 预测控制 类车机器人 预测时域
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ICPA-LQR优化的两轮平衡机器人自稳定与轨迹跟踪PID控制器设计 认领 引用 被引量：2
4
作者 黄鹤 李文龙 +3 位作者 杨澜 王会峰 高涛 陈婷 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期198-210,共13页
针对现有两轮平衡机器人线性二次型调节器(LQR)的权重系数需要手动选取的缺陷,提出了一种利用改进的食肉植物算法(ICPA)优化LQR权重系数的方法,实现了两轮平衡机器人的自稳定与高精度轨迹跟踪。首先,利用拉格朗日方程法构建了两轮平衡... 针对现有两轮平衡机器人线性二次型调节器(LQR)的权重系数需要手动选取的缺陷,提出了一种利用改进的食肉植物算法(ICPA)优化LQR权重系数的方法,实现了两轮平衡机器人的自稳定与高精度轨迹跟踪。首先,利用拉格朗日方程法构建了两轮平衡机器人系统动力学方程,采用LQR优化PID控制策略保证其最优控制力;其次,在食肉植物算法(CPA)成长过程中引入自适应捕捉系数,平衡食肉植物和猎物的成长关系,提升了前期全局探索和后期局部寻优能力;然后,在CPA繁殖过程中设计干扰因子,扩大搜索空间,进一步提升全局寻优能力;最后,基于EA代价函数,利用ICPA对LQR控制器的权重系数进行寻优,并在MATLAB/Simulink环境中建立两轮平衡机器人控制策略模型。实验结果表明,提出的ICPA-LQR优化的PID控制器,相较于食肉植物算法、麻雀搜索算法、飞蛾扑火算法和改进粒子群算法优化的控制器,动态响应速度更快、抗干扰能力更强、整体性能更好。在扰动情况下,控制两轮平衡机器人跟踪复杂轨迹时,倾角动态偏差小于0.05 rad、横纵坐标的偏差均小于0.2 m、转向角偏差小于0.2 rad、车轮位置角偏差小于3 rad,可以在保持动态平衡的前提下精确跟踪给定的参考轨迹,具有较强的泛化能力。 展开更多
关键词 控制器设计 两轮平衡机器人 动力学建模 改进食肉植物算法 轨迹跟踪
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基于模糊前馈控制的关节型机器人振动抑制算法 认领 引用 被引量：2
5
作者 甘亚辉 徐升 +2 位作者 韩早 李昂 徐杰威 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2026年第1期43-51,共9页
提出了一种基于前馈补偿与模糊控制的混合控制策略。该方法基于精确动力学模型进行前馈控制,同时引入模糊逻辑以提升控制器的性能。首先,对机器人运行中产生振动的主要因素进行分析,并选定ISO9283标准中的估计准确度作为性能评估指标,... 提出了一种基于前馈补偿与模糊控制的混合控制策略。该方法基于精确动力学模型进行前馈控制,同时引入模糊逻辑以提升控制器的性能。首先,对机器人运行中产生振动的主要因素进行分析,并选定ISO9283标准中的估计准确度作为性能评估指标,用于量化轨迹跟踪误差与振动抑制的效果。文中将提出的模糊前馈控制算法与传统PD控制、结合前馈补偿的PD控制进行了对比。仿真结果表明,该方法在轨迹跟踪精度和振动抑制效果方面均表现出显著提升,验证了方法的有效性与优越性。 展开更多
关键词 关节型机器人 动力学模型 前馈控制 模糊控制 振动抑制
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面向泥浆遮挡的涂抹机器人双目视觉定位方法研究 认领 引用 被引量：3
6
作者 左鹏 郑正鼎 +2 位作者 高全杰 吴林飞 王红霞 《工程设计学报》 北大核心 2026年第1期65-75,共11页
为了解决砌筑施工现场泥浆飞溅导致的砖块涂抹面局部遮挡以致涂抹机器人难以快速、精准定位的问题,提出了一种适用于复杂工况的基于机器人双目视觉的砖块涂抹面定位方法。利用YOLOv11实例分割模型提取涂抹面轮廓信息;将轮廓特征与双目... 为了解决砌筑施工现场泥浆飞溅导致的砖块涂抹面局部遮挡以致涂抹机器人难以快速、精准定位的问题,提出了一种适用于复杂工况的基于机器人双目视觉的砖块涂抹面定位方法。利用YOLOv11实例分割模型提取涂抹面轮廓信息;将轮廓特征与双目深度图像结合,构建融合置信度分层与梯度预测的深度修复模型,用以解决泥浆遮挡引起的深度信息缺失、双目成像导致的轮廓边缘模糊等问题;将修复后的深度图像生成高质量点云,并通过平面拟合与最小外接矩形提取涂抹面角点,实现涂抹面三维空间的高精度定位。实验结果表明:在无遮挡工况下,深度修复后涂抹面X、Y、Z向的平均定位误差分别减少17.8%、16.1%和12.6%;在轻度和中度遮挡工况下,三轴平均定位误差分别减少23.8%、21.2%和25.1%;当遮挡率不超过25%时,最大误差均控制在5 mm以内,满足机器人末端操作的精度要求。所提出的方法在相机多姿态变化与中度遮挡工况下具有快速、精准定位的优势,具备良好的工程应用前景,可为涂抹自动化作业提供可靠的视觉感知技术支撑。 展开更多
关键词 双目视觉 深度修复 局部遮挡 涂抹机器人
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面向多工位多机器人焊接任务的多目标优化方法 认领 引用 被引量：2
7
作者 余坼操 朱学军 +3 位作者 杨旭东 温琼阳 王鹏 彭达 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2026年第5期814-827,共14页
在多工位多机器人的多目标优化问题中焊接机器人的轨迹规划和多工位多机器人任务分配是决定焊接效率和能耗的关键因素。针对多工位多机器人任务分配这一多约束、强耦合的问题,综合考虑机器人的最大速度和加速度、可达性、碰撞、焊接时... 在多工位多机器人的多目标优化问题中焊接机器人的轨迹规划和多工位多机器人任务分配是决定焊接效率和能耗的关键因素。针对多工位多机器人任务分配这一多约束、强耦合的问题,综合考虑机器人的最大速度和加速度、可达性、碰撞、焊接时间等多重约束条件,构建出面向焊接任务分配和焊接顺序协同规划的多目标优化模型,提出一种三层逐步优化算法对其进行优化求解。采用改进NSGA-II算法对焊接机器人进行多目标轨迹优化,得到Pareto最优解集,选择合适的解作为轨迹曲线,并在Process Simulate中构建出虚拟仿真模型对可达性、碰撞、超约束等指标进行分析,验证该轨迹的可行性。搭建实验平台验证了所提方法的有效性。实验结果表明:相比贪婪算法,该算法完工时间提高了6.93%,能耗降低了5.01%;相比模糊C均值与蚁群组合算法,完工时间提高了4.53%,能耗降低了2.13%,证明了该方法的优越性。 展开更多
关键词 多工位 多机器人 三层逐步优化 任务分配 多目标优化
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基于固定时间干扰观测器的空中机器人非奇异终端滑模控制 认领 引用 被引量：2
8
作者 赵静 潘龙 +3 位作者 陆宁云 黄海云 马亚杰 徐丰羽 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第9期305-320,共16页
针对复合扰动下空中机器人的高精度轨迹跟踪控制问题,提出一种基于固定时间干扰观测器的滑模控制策略。首先,考虑目标抓取后重心偏移与紊流风场耦合因素,采用牛顿-欧拉公式建立六自由度动力学模型,进而设计固定时间收敛的复合干扰观测... 针对复合扰动下空中机器人的高精度轨迹跟踪控制问题,提出一种基于固定时间干扰观测器的滑模控制策略。首先,考虑目标抓取后重心偏移与紊流风场耦合因素,采用牛顿-欧拉公式建立六自由度动力学模型,进而设计固定时间收敛的复合干扰观测器进行扰动估计。其次,针对位置控制子系统,设计基于新型趋近律的非奇异快速终端滑模控制器,可以有效避免系统陷入奇异状态,同时提升系统的动态响应性能;针对姿态控制子系统,提出融合积分反步法的混合控制策略,能够增强系统鲁棒性以应对外部干扰。最后,经过仿真对比验证所提方法的有效性。 展开更多
关键词 固定时间干扰观测器 非奇异快速终端滑模控制 抗扰控制 重心偏移 空中机器人
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非医用智能机器人人机交互安全测评技术现状及趋势综述 认领 引用 被引量：2
9
作者 李本旺 牛南南 +3 位作者 尚明生 何国田 王雨琴 公续银 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2026年第1期185-195,共11页
非医用机器人人机交互安全测评技术正面临交互安全影响机理不清、测试方法及标准体系缺失、测试仪器与标定方法缺失等关键“卡脖子”问题。本文对国内外协作类机器人安全测评技术的相关研究进行综述,分析国内外机器人交互安全测评技术... 非医用机器人人机交互安全测评技术正面临交互安全影响机理不清、测试方法及标准体系缺失、测试仪器与标定方法缺失等关键“卡脖子”问题。本文对国内外协作类机器人安全测评技术的相关研究进行综述,分析国内外机器人交互安全测评技术的现状,总结协作类机器人人机交互安全难点问题,展望了人机交互安全测评技术的未来研究趋势。 展开更多
关键词 协作机器人 可穿戴机器人 人机交互安全 安全测评
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移动机器人路径规划算法综述 认领 引用 被引量：7
10
作者 张永宏 郭子健 +2 位作者 陆竹恒 蒋亮 曹海啸 《计算机工程与应用》 EI CSCD 北大核心 2026年第2期26-39,共14页
路径规划算法是实现移动机器人自主导航的关键技术之一,其性能决定了路径规划的质量。为全面地了解移动机器人路径规划算法的研究现状和发展,对常用算法进行系统综述。针对路径规划算法的特点,将其划分为传统算法、基于采样的算法、基... 路径规划算法是实现移动机器人自主导航的关键技术之一,其性能决定了路径规划的质量。为全面地了解移动机器人路径规划算法的研究现状和发展,对常用算法进行系统综述。针对路径规划算法的特点,将其划分为传统算法、基于采样的算法、基于人工智能的算法和基于智能仿生的算法;基于上述分类,简要介绍了算法原理和实际应用场景,重点阐述近年来各种算法的相关研究成果,概括对比各类算法的优缺点;选取了四种算法在同一仿真环境下验证算法的有效性。最后,对移动机器人未来发展趋势进行展望,以期为移动机器人路径规划研究提供参考。 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 算法分类与融合 算法验证
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无人机引导下多消防机器人协同作业 认领 引用 被引量：2
11
作者 华长春 穆殿瑞 +1 位作者 陈健楠 魏饶 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期267-283,共17页
复杂火灾场景下传统消防手段存在全局感知能力不足、协同能力弱等问题,因此提出一种基于无人机空中引导的多消防机器人协同作业系统.通过构建空-地异构协同架构,融合无人机全局态势感知与地面消防机器人精准作业能力,实现火灾动态环境... 复杂火灾场景下传统消防手段存在全局感知能力不足、协同能力弱等问题,因此提出一种基于无人机空中引导的多消防机器人协同作业系统.通过构建空-地异构协同架构,融合无人机全局态势感知与地面消防机器人精准作业能力,实现火灾动态环境下的高效协同灭火.通过融合先验地图、高空侦察信息和多视角观测信息,构建适用于灭火指控的多图层火场地图,在保障关键信息获取的同时兼顾建图效率.同时结合水柱轨迹模型、多视角观测信息及结构层数据,实现水柱轨迹和落点的准确检测.然后设计队列式与多形态主从编队模式,配合快速队形重构算法生成编队参考信号.进而,基于提出的柔性预定性能函数设计无人机位姿矢量控制器,以及基于改进视距导引法设计多消防机器人编队控制器.最后,开展空-地多机协同控制算法的仿真验证,并将系统集成到开诚RXB-MC80BD消防机器人上进行应用测试. 展开更多
关键词 多图层火场建图 柔性预定性能控制 无人机位姿矢量控制 消防机器人多模态编队
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基于轻量化与注意力机制的船舶除漆机器人实时目标检测 认领 引用 被引量：2
12
作者 袁小芳 李潘 +1 位作者 孙荣武 许浩志 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2026年第1期13-22,共10页
自动巡航船舶除漆机器人目标检测受外部干扰时,存在算法检测精度下降、难以达到实时性要求等问题。为了解决这些问题,首先将重参深度可分离移动网络模块(Repvit-MobileNet block)引入到YOLOV5的主干网络中,提高检测速度。其次,在骨干网... 自动巡航船舶除漆机器人目标检测受外部干扰时,存在算法检测精度下降、难以达到实时性要求等问题。为了解决这些问题,首先将重参深度可分离移动网络模块(Repvit-MobileNet block)引入到YOLOV5的主干网络中,提高检测速度。其次,在骨干网络每个阶段后增加位置注意力机制,扩大模型的全局感受野,提升模型的目标定位及抗干扰能力。然后,将卷积块注意力模块(CBMA)引入到颈部网络中,通过融合CBMA模块增强特征提取能力,提高网络模型的检测性能。最后,提出了一种Refine-Loss损失函数,通过优化预测框和真实框的几何关系、兼顾IOU的权重和置信度信息,提高对机器人目标位置的检测精度。在船舶机器人实验数据集中进行测试与验证,结果表明:融合Repvit-MobileNet block与注意力机制的YOLOV5轻量化网络平均检测精度达到了84.1%,在边缘设备上的推理运算速度达到了26.6 f/s,满足船舶除漆机器人目标检测工业应用的需求。 展开更多
关键词 除漆机器人 轻量化 注意力机制 目标检测
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一种扩展搜索邻域A*算法的机器人路径规划 认领 引用 被引量：2
13
作者 葛超 张嘉滨 +1 位作者 王蕾 赵志伟 《机械设计与制造》 北大核心 2026年第1期339-343,共5页
针对A*算法在复杂环境下计算时间长、拐点过多、转角过大等问题,提出了一种扩展搜索邻域的A*算法。首先,对A*算法的估计函数f(n)进行改进,使启发函数h(n)的权值紧随路径动态变化;然后,提出一种新型24邻域搜索法,使路径的最小... 针对A*算法在复杂环境下计算时间长、拐点过多、转角过大等问题,提出了一种扩展搜索邻域的A*算法。首先,对A*算法的估计函数f(n)进行改进,使启发函数h(n)的权值紧随路径动态变化;然后,提出一种新型24邻域搜索法,使路径的最小转角调整为π20,搜索方向扩展到24个;最后,增加了凹形障碍物检测函数,使路径能规避障碍物陷阱。通过仿真实验表明,机器人使用该算法规划出的路径长度更短,拐点数量下降和转角角度减少,路径更加平滑,有效提高了机器人路径规划性能。 展开更多
关键词 A*算法 路径规划 扩展搜索邻域 机器人 启发函数 障碍物检测
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工业微创手术:航空发动机原位检修连续体机器人技术及应用 认领 引用 被引量：1
14
作者 杨来浩 孙瑜 +9 位作者 杨浙帅 杜祖鹏 彭银冲 郑毅 南长峰 阳淼清 王棋 刘洋 陆凌云 陈雪峰 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2026年第1期1-23,共23页
针对航空发动机原位检修的实际需求,对原位维护连续体机器人的研究现状、瓶颈问题及创新发展进行了系统评述,并以连续体机器人为使能手段提出了“航空发动机微创维护愿景”.首先,综合分析了连续体机器人“关节构型设计—运动力学建模—... 针对航空发动机原位检修的实际需求,对原位维护连续体机器人的研究现状、瓶颈问题及创新发展进行了系统评述,并以连续体机器人为使能手段提出了“航空发动机微创维护愿景”.首先,综合分析了连续体机器人“关节构型设计—运动力学建模—力位耦合控制”3方面的研究进展和瓶颈问题,并给出了相应的创新发展方向和初步研究进展.其次,提出了“航空发动机微创维护愿景”,通过研制高性能柔性连续体机器人,实现在不打开发动机机匣的前提下,为航空发动机进行“微创手术”,解决发动机智能检测与维护保障难题;针对3类典型的航空发动机原位维护场景,研制了3型连续体机器人系统样机,完成了阵列叶片检测、叶片原位打磨、燃烧室检测等的实验室验证与型号发动机验证.最后,探讨了实现该愿景在连续体机器人领域仍面临的基础科学挑战.未来,随着关键技术的突破,该愿景有望推动航空发动机维护模式的变革,并可进一步推广至其他高端装备的原位检修任务,为我国高端装备的“把脉问诊”与“微创手术”提供有力支撑. 展开更多
关键词 连续体机器人 航空发动机 原位维护 微创手术 视情维护 叶片打磨 涂层修复 智能运维
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基于多步运动补偿的类车机器人时滞路径跟踪 认领 引用 被引量：1
15
作者 白国星 刘绍冲 +3 位作者 孟宇 王俊朋 顾青 王钰佳 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期297-308,共12页
为提高信号时滞影响下类车机器人路径跟踪控制的精确性,提出一种基于多步运动补偿的控制方法。首先,通过分析现有路径跟踪控制系统和单步运动补偿路径跟踪控制系统在信号时滞影响下的响应原理,提出多步运动补偿原理和基于多步轨迹预测... 为提高信号时滞影响下类车机器人路径跟踪控制的精确性,提出一种基于多步运动补偿的控制方法。首先,通过分析现有路径跟踪控制系统和单步运动补偿路径跟踪控制系统在信号时滞影响下的响应原理,提出多步运动补偿原理和基于多步轨迹预测的运动补偿算法。然后,将多步运动补偿方法分别与模型预测控制方法(MPC)和PID控制算法相结合,构建面向类车机器人的路径跟踪控制系统。最后,利用MATLAB与Carsim联合仿真,在不同工况下对所提控制系统进行仿真验证。在所有仿真结果中,所提控制系统的位移误差幅值不超过0.0787 m,具有较高的精确性。相比单步运动补偿方法,在随机信号时滞的平均长度为0.2 s时,多步运动补偿方法可将位移误差幅值减小20.61%以上;在随机信号时滞的平均长度为0.4 s时,则可以减小53.04%以上。此外,对于定位误差等外界扰动,基于多步运动补偿的路径跟踪控制方法具有较强的鲁棒性,缩短控制周期可以进一步提升多步运动补偿方法的效果。 展开更多
关键词 类车机器人 路径跟踪 信号时滞 运动补偿 预测控制
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基于生物运动特性的四足机器人仿生轨迹规划与实现 认领 引用 被引量：1
16
作者 陈久朋 李春磊 +2 位作者 伞红军 何朝银 罗缨栾 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第3期330-343,共14页
为解决四足机器人行走不稳定和打滑问题,通常从仿生和轨迹规划两个层面综合考虑,进行有效控制。但传统的轨迹规划方法仅聚焦于足端的零冲击特性,忽略了结构层面的稳定布置和仿生层面的运动控制。因此,为了提高四足机器人运动的稳定性,... 为解决四足机器人行走不稳定和打滑问题,通常从仿生和轨迹规划两个层面综合考虑,进行有效控制。但传统的轨迹规划方法仅聚焦于足端的零冲击特性,忽略了结构层面的稳定布置和仿生层面的运动控制。因此,为了提高四足机器人运动的稳定性,本文以德国牧羊犬为仿生蓝本,基于连杆机构实现了机器人在结构层面的仿生,利用二段式单腿结构推导了单腿的逆运动学模型。考虑到四足哺乳动物在运动工程中的抬腿后摆和落腿回缩特性,在足端轨迹的起止位置设置了抬腿后摆段和落腿回缩段,并引入边界条件,提出了一种新型五次多项式足端零冲击轨迹。与传统的三次多项式足端轨迹、复合摆线足端轨迹与五次多项式足端轨迹在轨迹轮廓、速度和加速度层面的性能进行对比,结果表明所提五次多项式足端轨迹不仅具备仿生特性和足端零冲击特性,且具有较大的避障空间。为验证所提足端轨迹规划的正确性,采用四足哺乳动物能耗最小的对角步态作为规划步态,搭建了ADAMS-Simulink联合仿真平台,实现了单腿和整机的轨迹规划和步态控制。仿真实验表明,采用3种足端轨迹规划方法均能实现机器人稳定行走,但五次多项式足端轨迹在10 s内的实际行走位移更接近理论行走位移(500 mm),复合摆线轨迹和三次多项式足端轨迹打滑较为明显。单腿轨迹跟踪实验和整机步态规划实验证明,除装配和不可避免的地面打滑等因素影响外,四足机器人能按照预定的五次多项式足端轨迹行走且运动过程平稳,验证了所提足端轨迹的正确性。 展开更多
关键词 四足机器人 轨迹规划 德国牧羊犬 五次多项式足端轨迹 trot步态
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基于模型降维的轮腿机器人姿态控制试验 认领 引用 被引量：1
17
作者 倪利伟 张红松 +2 位作者 马宗正 李立琳 吴量 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第5期1208-1218,共11页
针对非结构地形对巡检机器人的姿态(俯仰角和侧倾角)扰动问题,首先基于轮腿结构设计了具有主动姿态控制功能的新型四轮腿式机器人(FWLR)。其次,基于模型降维思想设计了Skyhook-PID姿态控制策略。最后,通过姿态跟随试验和非结构地形姿态... 针对非结构地形对巡检机器人的姿态(俯仰角和侧倾角)扰动问题,首先基于轮腿结构设计了具有主动姿态控制功能的新型四轮腿式机器人(FWLR)。其次,基于模型降维思想设计了Skyhook-PID姿态控制策略。最后,通过姿态跟随试验和非结构地形姿态控制试验对其姿态控制效果进行验证。结果表明,基于降维思想提出的控制策略收敛速度更快,姿态控制效果表现更佳。在连续通过具有减速带的非结构地形时,机体运行姿态平稳,俯仰角和侧倾角波动幅度较小,具有良好的地形自适应能力。该研究对推动巡检机器人的进一步应用具有积极意义。 展开更多
关键词 车辆工程 巡检机器人 姿态控制 模型降维 试验分析
几何先验引导的堆叠点云抓取位姿联合预测方法 认领 引用 被引量：1
18
作者 李小晗 张哲戬 +5 位作者 徐胜军 孟月波 杨玥 武经 苏晓杰 陈义明 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2026年第5期1403-1414,共12页
为提升机器人在非结构化堆叠场景中的抓取识别精度与执行稳定性,提出一种融合几何先验建模与姿态质量评估机制的六自由度抓取预测算法.首先,构建点云识别网络Point-LaKan,通过增强输入点云的局部几何特征,设计由局部聚合模块与高维非线... 为提升机器人在非结构化堆叠场景中的抓取识别精度与执行稳定性,提出一种融合几何先验建模与姿态质量评估机制的六自由度抓取预测算法.首先,构建点云识别网络Point-LaKan,通过增强输入点云的局部几何特征,设计由局部聚合模块与高维非线性映射模块构成的LAKAN特征提取结构,提升对堆叠抓取区域的结构表征能力;其次,设计方向向量约束下的抓取姿态估计策略,通过最小化初始与目标姿态间的空间差异,提升姿态生成的可执行性与可解释性;最后,构建融合方向约束、碰撞检测与质心评分的抓取姿态筛选机制,实现候选姿态的多因素评估与排序,增强算法在复杂环境下的执行鲁棒性.为验证算法性能,自主构建多类别堆叠物体仿真点云抓取数据集,分别在CoppeliaSim仿真平台与真实机器人系统中开展实验.结果表明:在模型参数量减少4.69%、推理速度提升37.19%的条件下,抓取区域识别准确率提升了25.26%;真实抓取成功率与任务完成率最高可提升29.40%与18.39%. 展开更多
关键词 机器人抓取 几何先验特征 多尺度点云特征融合 抓取目标识别网络 6-DOF位姿估计 方向约束
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Adaptive-length data-driven predictive control for post-operation of space robot non-cooperative target capture with disturbances 认领 引用 被引量：1
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作者 Peiji WANG Bicheng CAI +2 位作者 Chengfei YUE Yong ZHAO Weiren WU 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第2期485-498,共14页
This paper solves the problem of model-free dual-arm space robot maneuvering after non-cooperative target capture under high control quality requirements.The explicit system model is unavailable,and the maneuvering mi... This paper solves the problem of model-free dual-arm space robot maneuvering after non-cooperative target capture under high control quality requirements.The explicit system model is unavailable,and the maneuvering mission is disturbed by the measurement noise and the target adversarial behavior.To address these problems,a model-free Combined Adaptive-length Datadriven Predictive Controller(CADPC)is proposed.It consists of a separated subsystem identification method and a combined predictive control strategy.The subsystem identification method is composed of an adaptive data length,thereby reducing sensitivity to undetermined measurement noises and disturbances.Based on the subsystem identification,the combined predictive controller is established,reducing calculating resource.The stability of the CADPC is rigorously proven using the Input-to-State Stable(ISS)theorem and the small-gain theorem.Simulations demonstrate that CADPC effectively handles the model-free space robot post operation in the presence of significant disturbances,state measurement noise,and control input errors.It achieves improved steady-state accuracy,reduced steady-state control consumption,and minimized control input chattering. 展开更多
关键词 Combined control Data-driven predictive control Post operation Predictive control systems Space non-cooperative target capture
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未知环境下机器人打磨自适应变阻抗恒力控制 认领 引用 被引量：1
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作者 郭万金 田玉祥 +5 位作者 利乾辉 曹雏清 赵立军 徐明坤 刘孝恒 侯旭栋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第1期92-104,113,共13页
为解决未知环境下环境参数的不确定导致的机器人恒力打磨自适应调节能力不足的问题,提出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。该方法将自适应滑模控制作为内环控制,将环境参数估计与自适应变阻抗控制作为外环控... 为解决未知环境下环境参数的不确定导致的机器人恒力打磨自适应调节能力不足的问题,提出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。该方法将自适应滑模控制作为内环控制,将环境参数估计与自适应变阻抗控制作为外环控制。机器人平台实验结果表明,所提方法能较好地实现期望打磨力跟踪,对未知环境工况机器人打磨作业具有较高的自适应性。 展开更多
关键词 机器人打磨 恒力控制 自适应变阻抗 环境参数估计
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