一种模块化机械臂的设计与运动学分析 被引量：24

1

作者 闫继宏 郭鑫 +1 位作者 刘玉斌 赵杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期20-25,共6页

研制一种新型机械臂模块化旋转关节.为使模块化关节结构更紧凑,采用电机、编码器和制动器轴线平行的布置方式,具有标准的机械、电气接口,可以根据需求组装成不同构型的机械臂;针对模块化机械臂运动学不具有通用性的问题,基于构型平面匹... 研制一种新型机械臂模块化旋转关节.为使模块化关节结构更紧凑,采用电机、编码器和制动器轴线平行的布置方式,具有标准的机械、电气接口,可以根据需求组装成不同构型的机械臂;针对模块化机械臂运动学不具有通用性的问题,基于构型平面匹配的方法,将空间构形转换为平面几何关系,实现对机械臂的模块化运动学求解;设计了机械臂运动学仿真平台,能够快速获得不同构型机械臂的运动学;结合该模块化旋转关节的特点,构建分布式控制系统,实现了对各种构型机械臂的控制. 展开更多

关键词 机械臂 模块化关节 可重构机器人 运动学分析

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基于适应性虚拟向导的遥操作机器人系统 被引量：3

2

作者 闫继宏 赵楠 +1 位作者 赵杰 高胜 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期59-63,共5页

为了克服遥操作系统中网络时延的影响,采用Java3D技术建立一种基于虚拟向导的遥操作机器人虚拟环境.针对机器人执行任务时自由空间及障碍物的不同,提出了自动、半自动及手动三种控制模式,并建立了“手爪导向球”、“路径点导向向导”、... 为了克服遥操作系统中网络时延的影响,采用Java3D技术建立一种基于虚拟向导的遥操作机器人虚拟环境.针对机器人执行任务时自由空间及障碍物的不同,提出了自动、半自动及手动三种控制模式,并建立了“手爪导向球”、“路径点导向向导”、“同步影像向导”多种适应性虚拟向导,辅助操作者引导手爪运动,从而提高了系统的操作效率及安全性.通过对典型操作实例的分析,验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 机器人 遥操作 虚拟现实 虚拟向导

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基于Internet多机器人遥操作采用协调控制器的协作控制研究

3

作者 闫继宏 赵杰 +1 位作者 朱延河 蔡鹤皋 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2004年第3期56-62,共7页

网络时延严重影响了基于Internet的多操作者多机器人(MOMR)遥操作的操作性能。目前的几种解决方法都仅仅是由主操作端进行的，本文基于共享控制的思想，提出由主操作端、从操作端两个层面来解决问题。通过设计一个协调控制器，实现了从... 网络时延严重影响了基于Internet的多操作者多机器人(MOMR)遥操作的操作性能。目前的几种解决方法都仅仅是由主操作端进行的，本文基于共享控制的思想，提出由主操作端、从操作端两个层面来解决问题。通过设计一个协调控制器，实现了从操作端的协调能力，既可以提高系统的实时性和安全性，又可以减轻主操作端的负担，降低对操作者的要求。文中给出了协调控制器的功能、结构及避碰算法，并详细地说明了如何通过此协调策略克服网络时延引起的多机器人协作中的碰撞问题。最后，建立了仿真实验，验证了此协调策略的有效性和可行性。 展开更多

关键词 INTERNET 遥操作 多机器人协作 网络时延 共享控制 协调控制器 实时避碰

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基于Petri网的Internet多机器人协调控制器设计

4

作者 闫继宏 赵杰 蔡鹤皋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期740-743,共4页

基于Petri网库所不变量理论提出Internet多机器人协调控制模型,并利用此模型解决系统操作中的碰撞检测问题.通过对两个机器人协作空间进行网格划分,引入隐式、显式基本操作概念简化Petri网模型,从而增强了系统的灵活性;对操作中的异常... 基于Petri网库所不变量理论提出Internet多机器人协调控制模型,并利用此模型解决系统操作中的碰撞检测问题.通过对两个机器人协作空间进行网格划分,引入隐式、显式基本操作概念简化Petri网模型,从而增强了系统的灵活性;对操作中的异常情况进行分类,建立了故障恢复Petri网;利用库所不变量理论设计机器人协调控制器,规划多机器人协调动作.仿真实验表明,所提控制模型可以有效满足系统的安全性和实时性要求. 展开更多

关键词 遥操作 INTERNET 多机器人协作 PETRI网 避碰 库所不变量

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改进人工势场法的移动机器人路径规划 被引量：127

5

作者 于振中 闫继宏 +2 位作者 赵杰 陈志峰 朱延河 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期50-55,共6页

针对传统人工势场法应用于移动机器人路径规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型:使用势场强度代替力矢量进行路径规划;在障碍物的斥力势场中添加系数项,解决障碍物与目标点过近导致的目标不可达问题;考虑移动障碍物速度与机器人速... 针对传统人工势场法应用于移动机器人路径规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型:使用势场强度代替力矢量进行路径规划;在障碍物的斥力势场中添加系数项,解决障碍物与目标点过近导致的目标不可达问题;考虑移动障碍物速度与机器人速度的影响,将速度信息引入到势场函数中;引入"填平势场"引导机器人走出局部极小点.在改进人工势场模型基础上,将各种势场强度用代数和方式叠加,用遗传信赖域算法搜索机器人在一个采样周期中移动范围内的势场强度之和最小的点,多个最小点构成全局优化路径.实验结果表明,该方法能够较好地实现动态环境下移动机器人的路径规划. 展开更多

关键词 移动机器人 人工势场 遗传信赖域 路径规划

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基于扩展卡尔曼滤波的两轮机器人姿态估计 被引量：20

6

作者 王晓宇 闫继宏 +1 位作者 秦勇 赵杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1920-1924,共5页

针对两轮自平衡机器人惯性传感器存在误差的问题,提出基于扩展卡尔曼滤波的方法进行补偿,从而实现机器人姿态的最优估计.利用实验获得的惯性传感器误差特性,采用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘迭代法拟合数据,从而建立机器人导航用... 针对两轮自平衡机器人惯性传感器存在误差的问题,提出基于扩展卡尔曼滤波的方法进行补偿,从而实现机器人姿态的最优估计.利用实验获得的惯性传感器误差特性,采用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘迭代法拟合数据,从而建立机器人导航用惯性传感器陀螺仪和加速度计误差的数学模型,并对误差进行标定.采用扩展卡尔曼滤波将传感器的数据进行融合并对误差进行补偿,得到机器人姿态的最优估计.将滤波后的模型应用到两轮自平衡机器人系统,实验结果表明改进后的系统误差得到了有效的抑制,从而验证了采用低成本的惯性传感器进行机器人的姿态估计是有效可行的. 展开更多

关键词 扩展卡尔曼滤波 误差建模 姿态估计 数据融合 随机漂移误差

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两轮自平衡机器人多传感器数据融合方法研究 被引量：11

7

作者 王晓宇 闫继宏 +2 位作者 臧希喆 秦勇 赵杰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期668-672,共5页

为了对机器人运行状态进行有效的识别,提出一种基于支持向量机的多传感器数据两级融合方法,从分类的角度实现了运行状态识别,解决了识别正确率较低的问题。将此方法应用于两轮自平衡机器人进行运行状态识别实验,当每种状态采集的独立样... 为了对机器人运行状态进行有效的识别,提出一种基于支持向量机的多传感器数据两级融合方法,从分类的角度实现了运行状态识别,解决了识别正确率较低的问题。将此方法应用于两轮自平衡机器人进行运行状态识别实验,当每种状态采集的独立样本数超过20个时,正确率可以达到98%以上.实验结果表明应用该方法可以对两轮自平衡机器人的运行状态进行有效、可靠的识别,能够满足两轮自平衡机器人快速机动过程中的实时性要求. 展开更多

关键词 支持向量机 两轮自平衡机器人 多传感器数据融合 两级融合 运行状态识别

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基于类内方差最小化及模糊控制算法的小波边缘检测技术 被引量：14

8

作者 李牧 臧希喆 +1 位作者 闫继宏 赵杰 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1741-1745,共5页

应用传统的小波技术对图像进行边缘检测时,需要采用阈值对模非极大值抑制后的候选边缘点进行筛选,求取边缘.但是,目前阈值的求取是凭借人们的经验人为的设定,需要反复的试凑比较才能得出最后结果,另外,当前的单阈值自动求取方法还无法... 应用传统的小波技术对图像进行边缘检测时,需要采用阈值对模非极大值抑制后的候选边缘点进行筛选,求取边缘.但是,目前阈值的求取是凭借人们的经验人为的设定,需要反复的试凑比较才能得出最后结果,另外,当前的单阈值自动求取方法还无法实现精确的边缘检测,这些缺陷限制了小波边缘检测技术在实际中的应用.针对这一问题,提出基于类内方差最小化原理自适应的求取双阈值的算法,不需要人为的设定任何系数和参数.采用模糊控制技术连接边缘像素,理论推导和实验结果证明了该算法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 自适应确定双阈值 类内方差最小化 小波变换 边缘检测

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两轮自平衡机器人运动控制研究 被引量：12

9

作者 秦勇 闫继宏 +1 位作者 王晓宇 赵杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期721-726,共6页

轮式移动机器人是典型的不完整控制系统,其自身的不确定性影响控制的性能.以两轮自平衡机器人为研究对象,建立了机器人的运动学与动力学模型.利用多惯性传感器信息融合建立的基于T-S模糊模型的模糊控制器有效地解决了两轮自平衡机器人... 轮式移动机器人是典型的不完整控制系统,其自身的不确定性影响控制的性能.以两轮自平衡机器人为研究对象,建立了机器人的运动学与动力学模型.利用多惯性传感器信息融合建立的基于T-S模糊模型的模糊控制器有效地解决了两轮自平衡机器人平衡控制的问题,并同时对轨迹跟踪的问题进行了探讨.仿真结果表明,通过多惯性传感器的信息融合建立的控制器对于机器人的平衡和跟踪问题是有效的,并在实际的实验中得到了验证. 展开更多

关键词 惯性传感器 平衡 轨迹跟踪 轮式移动机器人

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模拟月/火星壤的原位成型技术研究进展 被引量：8

10

作者 刘琛 李勇 +6 位作者 周文 吴宜勇 王岩 吴跃民 王芳 琚丹丹 闫继宏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第22期10-16,共7页

月/火矿物资源原位成型是太空原位制造技术的重要组成部分,也是建立外星基地等中长期任务的关键技术。月/火星壤成型方法主要分三大类:烧结成型、粘结成型和3D打印成型。从工艺上来讲,要尽可能采用太空中容易获取的资源作为成型所需能... 月/火矿物资源原位成型是太空原位制造技术的重要组成部分,也是建立外星基地等中长期任务的关键技术。月/火星壤成型方法主要分三大类:烧结成型、粘结成型和3D打印成型。从工艺上来讲,要尽可能采用太空中容易获取的资源作为成型所需能量和添加剂,以降低制造成本。从结构上来讲,大型结构件的快速成型和精细复杂结构成型是两个重要的研究趋势,用于满足外星活动的多场景需求。从性能上来讲,重点关注成型材料的力学性能和热物理性能,以满足承载和保温的需求。本文综述了国内外月/火星壤的主要成型技术,从原料获取、工艺流程、微观结构和性能等方面进行了系统的介绍,并归纳总结了各种成型方法的优缺点和发展趋势,旨在为外星资源原位利用这一重要研究课题的发展提供参考。 展开更多

关键词 模拟月壤 模拟火星壤 原位成型技术 3D打印 烧结成型

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基于虚拟向导的多操作者多机器人遥操作系统 被引量：5

11

作者 赵杰 高胜 +2 位作者 闫继宏 高永生 蔡鹤皋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期5-9,共5页

网络传输时延的不确定性和机器人之间的有效协调是基于Internet的多操作者多机器人遥操作系统研究的关键问题.采用Java和Java3D技术构建了基于Web的虚拟操作环境,改变了传统上基于视频信息作为反馈的操作模式,克服了网络传输时延对系统... 网络传输时延的不确定性和机器人之间的有效协调是基于Internet的多操作者多机器人遥操作系统研究的关键问题.采用Java和Java3D技术构建了基于Web的虚拟操作环境,改变了传统上基于视频信息作为反馈的操作模式,克服了网络传输时延对系统操作性能的影响.提出了基于虚拟向导的概念并加以实现,处于异端的操作者能够准确地预测其他操作者的操作意图并实现有效的协调动作.最后,通过两个典型操作实例的分析,验证了系统的合理性与可行性. 展开更多

关键词 遥操作 INTEMET 虚拟现实 虚拟向导 多操作者 多机器人

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基于Internet的多机器人遥操作系统体系结构 被引量：7

12

作者 赵杰 闫继宏 蔡鹤皋 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2003年第12期47-52,共6页

提出了一种多层次控制结构的基于Internet的多机器人遥操作系统体系结构。系统在组成结构上分为 4个子系统 :机器人工作子系统、用户交互子系统、通讯子系统和安全保护子系统。在控制结构上分成 3层结构 :交互监控层、协调规划层及执行... 提出了一种多层次控制结构的基于Internet的多机器人遥操作系统体系结构。系统在组成结构上分为 4个子系统 :机器人工作子系统、用户交互子系统、通讯子系统和安全保护子系统。在控制结构上分成 3层结构 :交互监控层、协调规划层及执行控制层。设计了一个由 5个模块和 2个数据库组成的人机交互结构 ,阐述了基于任务的操作者与机器人之间的人机共享控制结构 ,并研究了多层操作的安全机制 ,完成了时延情况下异地的操作者在Internet上协调控制两个机器人共同完成一项作业任务的集成系统。 展开更多

关键词 互联网 多机器人遥操作系统 体系结构 数据库 安全机制

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基于信息素的多机器人协作任务分配 被引量：4

13

作者 姜健 闫继宏 +1 位作者 臧希喆 赵杰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第2期20-22,共3页

针对多机器人系统未知环境下自主任务分配问题,提出了将虚拟吸引信息素和虚拟排斥信息素相结合的多机器人任务分配方法。在动态未知环境下,进行了多机器人协作搜集实验,实验结果表明所提方法既可以避免多个机器人集中在一个空间内造成... 针对多机器人系统未知环境下自主任务分配问题,提出了将虚拟吸引信息素和虚拟排斥信息素相结合的多机器人任务分配方法。在动态未知环境下,进行了多机器人协作搜集实验,实验结果表明所提方法既可以避免多个机器人集中在一个空间内造成冲突加剧的现象,又可以实现多机器人自主地进行任务分配目的。 展开更多

关键词 多机器人系统 信息素 蚁群算法 任务分配 搜集

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超声波绝对定位的全方位移动机械手导航研究 被引量：4

14

作者 赵杰 蒋林 +1 位作者 闫继宏 朱延河 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期337-341,共5页

为提高全方位移动机械手(ODMM)导航的效率和精度,提出了基于超声波绝对定位的导航策略,策略包括绝对定位的奔向目标行为与避障行为.相对于传统的导航策略,该策略的优势在于可以时时精确定位,时时调整自己的航向与速度.同时,提出采用单... 为提高全方位移动机械手(ODMM)导航的效率和精度,提出了基于超声波绝对定位的导航策略,策略包括绝对定位的奔向目标行为与避障行为.相对于传统的导航策略,该策略的优势在于可以时时精确定位,时时调整自己的航向与速度.同时,提出采用单冗余信息融合(FSRI)法来提高超声波的绝对定位精度,并将基于FSRI法的绝对定位应用到ODMM导航上.仿真与实验结果证明,基于超声波绝对定位的导航算法是正确的,可大大提高ODMM的导航效率和精度. 展开更多

关键词 超声波绝对定位 导航策略 奔向目标行为 避障行为

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9DOF全方位移动机械臂运动学及其控制系统研究 被引量：4

15

作者 于振中 闫继宏 +1 位作者 赵杰 陈志峰 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期88-94,共7页

为了快速并精确地求解一类冗余移动机械臂的优化逆解，提出了一种将关节局部优化法、解析法和遗传信赖域优化搜索算法相结合的冗余机器人运动学求逆方法。该方法首先利用关节等效法和局部优化法将优化算法需要求解的运动关节变量减少，... 为了快速并精确地求解一类冗余移动机械臂的优化逆解，提出了一种将关节局部优化法、解析法和遗传信赖域优化搜索算法相结合的冗余机器人运动学求逆方法。该方法首先利用关节等效法和局部优化法将优化算法需要求解的运动关节变量减少，然后使用解析法把机械臂的剩余关节变量用移动平台的运动参变量表示，引入关节最佳柔顺性准则构造只包含移动车运动参变量的目标函数，最后用优化算法求解此目标函数的最优化问题实现逆运动学求解。设计了机器人的控制系统，包括分层伺服控制结构设计、控制系统硬件结构设计以及差动轮转向与滚动解耦控制和多圈绝对式编码器信号增量化处理的设计。实验表明此求逆方法能够快速精确地求出优化逆解，此控制系统运行稳定。 展开更多

关键词 移动机械臂 运动学 遗传信赖域 冗余机器人 机器人控制

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基于自定义颜色空间的快速图像分割算法 被引量：6

16

作者 曹宇 赵杰 闫继宏 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2009年第2期265-267,共3页

为实现视觉伺服中对图像的实时处理,针对由RGB颜色空间模型转换到HSV颜色空间模型过程计算量大、时延明显的问题,提出了一种基于自定义的H～SV颜色空间模型的快速变换方法,减小了计算量,提高了处理速度;并采用一种对不同颜色分量进行序... 为实现视觉伺服中对图像的实时处理,针对由RGB颜色空间模型转换到HSV颜色空间模型过程计算量大、时延明显的问题,提出了一种基于自定义的H～SV颜色空间模型的快速变换方法,减小了计算量,提高了处理速度;并采用一种对不同颜色分量进行序列分割的彩色图像分割方法,在自定义的H～SV颜色空间中实现了彩色图像的快速分割。实验证明了这种方法的有效性。 展开更多

关键词 彩色图像分割 颜色空间 视觉伺服 腐蚀 膨胀

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双操作臂的耦合误差同步协调控制 被引量：2

17

作者 马良 闫继宏 +2 位作者 高永生 赵杰 蔡鹤皋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期47-51,共5页

为了对具有不确定性参数的双操作臂机器人系统进行协调控制,在同步控制基础上引入包含位置误差和同步误差的耦合误差,提出一种能够自适应校正系统参数的同步控制策略,并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性.对2个二自由度操... 为了对具有不确定性参数的双操作臂机器人系统进行协调控制,在同步控制基础上引入包含位置误差和同步误差的耦合误差,提出一种能够自适应校正系统参数的同步控制策略,并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性.对2个二自由度操作臂机器人进行协调搬运实验研究,结果表明,该控制方法使双操作臂系统在协调运动过程中单操作臂的位置误差和双操作臂间的同步误差均收敛于零,实现了在单操作臂按期望轨迹运动的同时保证双操作臂间的运动同步,验证了所提策略对双操作臂同步协调控制的正确性和有效性. 展开更多

关键词 同步控制 耦合误差 操作臂 协调控制

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基于人工免疫系统的异构多机器人联盟形成 被引量：2

18

作者 姜健 闫继宏 +1 位作者 臧希喆 赵杰 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2009年第9期2246-2248,2253,共4页

对动态环境下多机器人联盟形成问题进行了研究,提出了一种基于人工免疫系统的异构多机器人联盟形成方法。该方法在对比人工免疫系统与多机器人系统相似关系的基础上,利用人工免疫系统的隐喻机制为面向动态感知任务的异构多机器人联盟形... 对动态环境下多机器人联盟形成问题进行了研究,提出了一种基于人工免疫系统的异构多机器人联盟形成方法。该方法在对比人工免疫系统与多机器人系统相似关系的基础上,利用人工免疫系统的隐喻机制为面向动态感知任务的异构多机器人联盟形成问题提供了一种新的思路和解决方法。进行了未知非结构化环境下的多机器人协作搜集仿真实验,仿真结果表明所提方法可以使多机器人系统自主地形成机器人联盟以完成动态感知任务,提高了多机器人系统执行任务的效率。 展开更多

关键词 多机器人系统 异构 协作 联盟形成 人工免疫系统

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基于APFIGA的全方位机器人多障碍区路径规划研究 被引量：2

19

作者 蒋林 赵杰 +1 位作者 闫继宏 陈新元 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期68-73,共6页

为解决机器人在多障碍区的路径规划问题，提出了一种基于由遗传算法改进的人工势场法（APFIGA）的全方位移动操作机器人路径规划方法。该规划方法通过在可穿越的障碍区添加障碍物穿越系数来鼓励机器人走捷径，进而提高其路径优化能力；... 为解决机器人在多障碍区的路径规划问题，提出了一种基于由遗传算法改进的人工势场法（APFIGA）的全方位移动操作机器人路径规划方法。该规划方法通过在可穿越的障碍区添加障碍物穿越系数来鼓励机器人走捷径，进而提高其路径优化能力；利用当前点邻域内势场强度信息，结合遗传算法确定全方位移动操作机器人的运动方向及速度，并引入机器人速度及移动障碍物速度的影响，得出势场强度下降最快的路径，提高方法的动态环境规划能力。该方法能克服机器人在障碍物附近易于抖动的现象，通过在斥力势中添加与目标距离成正比的系数项解决目标不可达问题，并利用填平势场跳出局部极小。仿真与实物实验结果验证了所提出路径规划方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 全方位移动操作机器人 由遗传算法改进的人工势场法(APFIGA) 穿越系数 人工势场(APF) 遗传算法

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基于组合拍卖的多机器人任务死锁解决方法 被引量：2

20

作者 姜健 闫继宏 +1 位作者 臧希喆 赵杰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第4期1-3,共3页

针对多机器人搜集任务中可能出现的任务死锁现象,采用基于组合拍卖的方法来解决这一问题。提出了一种拍卖树方法,用来解决组合拍卖计算量过大的问题。仿真实验结果表明该方法不仅能够消除多机器人的任务死锁,而且能够在解决死锁问题的... 针对多机器人搜集任务中可能出现的任务死锁现象,采用基于组合拍卖的方法来解决这一问题。提出了一种拍卖树方法,用来解决组合拍卖计算量过大的问题。仿真实验结果表明该方法不仅能够消除多机器人的任务死锁,而且能够在解决死锁问题的同时优化多机器人任务分配结果。 展开更多

关键词 多机器人系统 协作 死锁 组合拍卖

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