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Dynamic Coordination of Uncalibrated Hand/Eye Robotic System Based on Neural Network 被引量:1
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作者 Su, J. Pan, Q. Xi, Y. 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2001年第3期45-50,共6页
A nonlinear visual mapping model is presented to replace the image Jacobian relation for uncalibrated hand/eye coordination. A new visual tracking controller based on artificial neural network is designed. Simulation ... A nonlinear visual mapping model is presented to replace the image Jacobian relation for uncalibrated hand/eye coordination. A new visual tracking controller based on artificial neural network is designed. Simulation results show that this method can drive the static tracking error to zero quickly and keep good robustness and adaptability at the same time. In addition, the algorithm is very easy to be implemented with low computational complexity. 展开更多
关键词 Adaptive algorithms Computational complexity computer simulation Coordinate measuring machines Error detection Mathematical models Neural networks robotic arms Robustness (control systems) Stereo vision
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面向智能生化实验室的机器人感知、规划与控制技术
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作者 张辉 李康 +4 位作者 刘立柱 陈波 樊叶心 江一鸣 王耀南 《自动化学报》 北大核心 2025年第9期1899-1921,共23页
生物制药在保障国计民生和国家安全方面发挥着至关重要的作用,加快机器人技术、人工智能与生物医学的深度融合,对于提升新药研发效率、应对公共卫生危机具有重要意义.在生化实验室中,随着新药制备流程日益复杂,机器人技术在高精度液体... 生物制药在保障国计民生和国家安全方面发挥着至关重要的作用,加快机器人技术、人工智能与生物医学的深度融合,对于提升新药研发效率、应对公共卫生危机具有重要意义.在生化实验室中,随着新药制备流程日益复杂,机器人技术在高精度液体处理、样品分析和实验自动化等关键操作中发挥着至关重要的作用.然而,现有机器人技术在环境感知、协同工作以及动态适应能力等方面仍存在局限性.近年来,深度学习、跨模态感知和大模型等领域的快速发展,使得机器人在复杂生化实验室场景中的应用前景愈加广阔.本文从智能生化实验室的具体需求出发,重点探讨机器人在环境感知、任务与运动规划以及协同控制等关键技术方面的最新进展.随后,列举在智能生化实验室领域的国内外应用案例,深入分析机器人技术在实验室环境中的实际应用现状.最后,总结智能生化实验室的技术发展趋势及面临的挑战,为未来研究方向提供参考. 展开更多
关键词 机器人技术 智能生化实验室 环境感知 多机器人系统 多机器人协同 多机器人控制 大语言模型 视觉语言模型
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驾驶机器人车辆横向轨迹跟踪的改进模型预测控制
3
作者 王韬 惠怡静 +2 位作者 张庆余 赵磊 牛文铁 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第3期389-398,共10页
为实现较高速行驶情况下驾驶机器人驾驶车辆进行横向轨迹跟踪,设计了一种基于动态杂交粒子群算法求解的非线性模型预测控制器。首先,简化转向机器人与车辆转向系统,建立车辆动力学模型。其次,应用双参数精确罚函数法将非线性有约束优化... 为实现较高速行驶情况下驾驶机器人驾驶车辆进行横向轨迹跟踪,设计了一种基于动态杂交粒子群算法求解的非线性模型预测控制器。首先,简化转向机器人与车辆转向系统,建立车辆动力学模型。其次,应用双参数精确罚函数法将非线性有约束优化函数转换为非线性无约束优化函数。在此基础上,将驾驶机器人作为下层控制器,应用动态杂交粒子群算法对优化函数进行求解。最后,基于Simulink/CarSim和RT-LAB硬件仿真,验证了改进的模型预测控制器具有较高的跟踪精度和行驶平稳性。 展开更多
关键词 模型预测控制 驾驶机器人 轨迹跟踪控制 粒子群算法
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基于模型预测控制的高精度混合视觉伺服机械臂控制方法
4
作者 刘新 王辉 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2266-2277,共12页
机械臂在各领域应用广泛,其控制系统对精度与稳定性方面的要求日益增加,然而,传统控制方法在复杂动态环境中的适应性不强。针对这一问题,本文提出一种基于模型预测控制的机械臂混合视觉伺服控制方法。首先,通过对混合视觉伺服系统进行建... 机械臂在各领域应用广泛,其控制系统对精度与稳定性方面的要求日益增加,然而,传统控制方法在复杂动态环境中的适应性不强。针对这一问题,本文提出一种基于模型预测控制的机械臂混合视觉伺服控制方法。首先,通过对混合视觉伺服系统进行建模,分析系统误差函数中旋转部分和平移部分的动态变化特性,推导误差与相机速度之间的关联关系模型。其次,提出一种基于模型预测控制的机械臂控制方法,通过结合系统误差和相机速度信息构建状态空间模型,实时预测系统的未来动态并优化控制输入,实现误差补偿和快速收敛。最后,在ViSP仿真平台和实物运动控制平台上分别进行验证。研究结果表明:与传统控制方法相比,所提出的方法有效降低了稳态误差,提高了控制精度,特别是在动态复杂环境中具有更强的抗干扰能力和适应性。 展开更多
关键词 机械臂 混合视觉伺服 模型预测控制 状态空间模型 最优控制
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基于改进YOLOX和导纳控制的机械臂食品分拣方法
5
作者 施利春 刘松涛 +1 位作者 王松伟 王治忠 《食品与机械》 北大核心 2025年第9期91-98,共8页
[目的]为提高机械臂食品分拣系统在分拣任务中的精度和鲁棒性,研究结合机器视觉与力觉的新型分拣方法。[方法]在食品分拣系统的基础上,提出一种融合改进YOLOX模型和改进导纳控制的机械臂食品分拣方法。通过引入卷积注意力机制模块(CBAM... [目的]为提高机械臂食品分拣系统在分拣任务中的精度和鲁棒性,研究结合机器视觉与力觉的新型分拣方法。[方法]在食品分拣系统的基础上,提出一种融合改进YOLOX模型和改进导纳控制的机械臂食品分拣方法。通过引入卷积注意力机制模块(CBAM)聚焦目标特征,采用深度可分离卷积优化网络结构,结合新型主干网络增强YOLOX模型对食品目标的识别定位能力。同时,利用基于改进导纳的主动柔顺控制方法,实现对不同食品的稳定分拣。通过搭建试验平台对所提方法的应用效果进行分析。[结果]所提改进YOLOX模型在食品目标检测上准确率提升至99%以上,相较于传统方法提高3%以上,且在多种脆性食品分拣任务中,系统鲁棒性显著增强,分拣成功率提高了5%以上。[结论]所提方法有效提升了机械臂食品分拣的精度与鲁棒性,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 食品分拣系统 机械臂 机器视觉与力觉 YOLOX模型 导纳控制
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论“掘进就是掘模型”的学术思想
6
作者 马宏伟 孙思雅 +16 位作者 王川伟 毛清华 薛旭升 刘鹏 田海波 王鹏 张烨 聂珍 马柯翔 郭逸风 张恒 王赛赛 李烺 苏浩 崔闻达 成佳帅 喻祖坤 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期661-675,共15页
为了实现煤矿巷道安全、高效、智能掘进,提出了“掘进就是掘模型”的学术思想,给出了“掘进就是掘模型”学术思想的内涵和体系架构,凝练了“掘进就是掘模型”的关键技术问题,即融合多源信息的多元巷道模型构建技术、基于巷道模型的智能... 为了实现煤矿巷道安全、高效、智能掘进,提出了“掘进就是掘模型”的学术思想,给出了“掘进就是掘模型”学术思想的内涵和体系架构,凝练了“掘进就是掘模型”的关键技术问题,即融合多源信息的多元巷道模型构建技术、基于巷道模型的智能截割技术、基于巷道模型的智能临时支护技术、基于巷道模型的智能永久支护技术、基于巷道模型的智能导航技术和基于巷道模型的机群智能并行协同控制技术。针对巷道模型构建问题,提出融合地质勘探、巷道设计、超前探测等多源数据的巷道模型构建方法,为掘进系统各子系统模型构建提供统一基准;针对基于巷道模型的智能截割问题,建立了待掘巷道模型与截割子系统模型的耦合子模型,提出了智能截割轨迹规划以及截割参数优化方法,制定了巷道智能截割策略,实现了截割子系统自适应规划截割;针对基于巷道模型的智能临时支护问题,建立了截割巷道模型与临时支护子系统耦合的临时支护子模型,提出了临时支护位姿与支护力自适应调整方法,实现了临时支护子系统安全可靠作业,提高了围岩的稳定性,为掘锚并行协同作业奠定了时空基础;针对基于巷道模型的永久支护问题,建立了临时支护巷道模型与永久支护子系统耦合的永久支护子模型,提出了受限时空下永久支护子系统内部各钻锚设备的协同控制方法,实现了永久支护子系统的高效协同控制;针对基于巷道模型的智能导航问题,建立了巷道模型与导航子系统耦合的导航子模型,提出了“惯导+全站仪”的智能掘进系统精确导航方法,提高了巷道掘进精度和成型质量;针对基于巷道模型的机群智能并行协同控制问题,建立了巷道模型与机群协同控制子系统耦合的并行协同控制子模型,制定了多机并行协同控制策略,提出了多任务多系统智能掘进系统协同控制方法,实现了智能掘进系统安全高效掘进。基于“掘进就是掘模型”的学术思想,研发了护盾式煤矿巷道掘进机器人系统,成功应用于陕煤化集团陕西小保当矿业有限公司,破解了夹矸厚、硬度大、片帮严重等复杂地质条件煤矿巷道掘进难题,有效提高了巷道掘进的安全性、高效性和智能化水平。 展开更多
关键词 煤矿智能掘进 掘进就是掘模型 智能掘进机器人 智能导航 智能支护 多任务协同控制
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气动软体机械臂的视觉定位运动控制
7
作者 张禹 张政 +3 位作者 赵文川 彭龄慧 王宁 孙赫阳 《液压与气动》 北大核心 2025年第7期116-124,共9页
气动软体机械臂因其非线性强、多变量耦合复杂以及状态实时观测困难,给动态控制带来显著挑战。针对上述问题,提出一种融合视觉定位与神经网络建模的软体机械臂实时运动控制方法。该方法利用YOLOv8目标检测和半全局立体匹配算法构建视觉... 气动软体机械臂因其非线性强、多变量耦合复杂以及状态实时观测困难,给动态控制带来显著挑战。针对上述问题,提出一种融合视觉定位与神经网络建模的软体机械臂实时运动控制方法。该方法利用YOLOv8目标检测和半全局立体匹配算法构建视觉系统,并生成时序数据集;进一步通过长短期记忆网络模型捕捉软体机械臂动态响应规律,实现气腔压强与末端位置之间的映射建模。结果表明,与基于离散数据训练的神经网络模型相比,长短期记忆网络模型在三路气压预测中的平均绝对误差从约1.65 kPa显著降至0.44 kPa。进一步的实验结果显示,对于所提出的控制方法,软体机械臂末端在三个轴方向上平均绝对误差分别为1.503、1.506、2.825 mm,有效验证了基于视觉定位的时序神经网络控制方法在软体机械臂中的动态追踪能力。 展开更多
关键词 软体机械臂 长短期记忆网络 双目视觉 建模与控制
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面向并联四足机器人跳跃步态的控制策略研究
8
作者 郭凌岑 李愿 李维 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第10期311-317,共7页
针对四足机器人的步态控制,提出了适应于并联四足机器人跳跃步态的高频模型预测控制方法(MPC)。根据机器人跳跃步态的特点,将四足机器人模型简化为等效的平面双足模型。在双足机器人模型下,通过MPC计算机器人腿部与地面之间的作用力,应... 针对四足机器人的步态控制,提出了适应于并联四足机器人跳跃步态的高频模型预测控制方法(MPC)。根据机器人跳跃步态的特点,将四足机器人模型简化为等效的平面双足模型。在双足机器人模型下,通过MPC计算机器人腿部与地面之间的作用力,应用比例差分控制器将作用力分配到四足机器人的各个腿部上,实现四足机器人跳跃步态的控制。为了验证所提控制方法的有效性,在开发的四足机器人样机上进行了验证实验,实验表明当机器人以跳跃步态稳定高效运行时,MPC的更新频率可以稳定在500Hz。研究结果可以为四足机器人工作效率提升和稳定性控制提供参考。 展开更多
关键词 四足机器人 跳跃步态 模型预测控制 平面双足模型
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仿昆虫爬行机理的六足机器人步态控制研究
9
作者 李世其 周书香 +1 位作者 付乐群 郑旋烨 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第5期166-176,共11页
针对六足机器人运动控制中存在的结构复杂和作业效率较低的问题,设计了一种仿六足昆虫爬行机理的步态模型,并对其静态和动态稳定性进行了评估;进一步采用基于Hopf振荡器的中枢模式发生器(CPG)网络,实现了模型的内耦合、外反馈闭环控制策... 针对六足机器人运动控制中存在的结构复杂和作业效率较低的问题,设计了一种仿六足昆虫爬行机理的步态模型,并对其静态和动态稳定性进行了评估;进一步采用基于Hopf振荡器的中枢模式发生器(CPG)网络,实现了模型的内耦合、外反馈闭环控制策略;最后通过仿真和样机双重测试,验证了所提控制策略的有效性。实验表明,机器人在平地上的理论质心波动仅为10-4 m级,其在斜坡、台阶、沟壑的越障极限分别为38°、210 mm、300 mm,另在其他非结构化地形中也表现出优秀的适应性和通过性。 展开更多
关键词 六足机器人 仿生学 Hopf振荡器 中枢模式发生器 步态控制模型 闭环控制
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输电线巡检机器人越障工况下基座旋转关节性能分析
10
作者 李小彭 刘海龙 +1 位作者 樊星 石冰 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期52-60,共9页
影响机器人越障性能的主要因素之一是行走臂基座旋转关节.为了提升机器人在越障工况下的行走性能,提出了一种基座旋转关节主动调节方法.首先建立了机器人基座旋转关节的双惯量动力学模型,基于该模型采用线性二次调节器(linearquadraticr... 影响机器人越障性能的主要因素之一是行走臂基座旋转关节.为了提升机器人在越障工况下的行走性能,提出了一种基座旋转关节主动调节方法.首先建立了机器人基座旋转关节的双惯量动力学模型,基于该模型采用线性二次调节器(linearquadraticregulator,LQR)控制理论设计了关节控制器.对比发现基座旋转关节性能主要由权系数矩阵Qc与Rc决定,使用遗传算法对关节控制器系数矩阵中的参数进行优化,并通过对比分析优化效果,找到最佳方案来提升机器人在越障工况下的行走性能.最后进行了多关节双臂巡检机器人的越障实验,结果表明,经优化参数后的关节控制器能更好地控制机器人完成越障任务. 展开更多
关键词 双臂巡检机器人 动力学模型 关节控制 遗传算法 性能分析
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串联式轮腿机器人姿态控制方法 被引量:1
11
作者 谢景硕 韩立金 +3 位作者 刘辉 任晓磊 侯泓钰 商庆一 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期76-90,共15页
针对串联式四轮腿机器人精确控制姿态的问题,提出一种以无偏差模型预测控制为核心的运动控制框架。所涉及的模型为考虑机身、腿部和车轮的质量分布而建立的合成质心动力学模型,并且基于自抗扰控制思想,将模型的未建模特性视为扰动,建立... 针对串联式四轮腿机器人精确控制姿态的问题,提出一种以无偏差模型预测控制为核心的运动控制框架。所涉及的模型为考虑机身、腿部和车轮的质量分布而建立的合成质心动力学模型,并且基于自抗扰控制思想,将模型的未建模特性视为扰动,建立扩张状态观测器对其进行估计和补偿;为解决姿态调节过程中车轮易滚动导致腿部外展的问题引入关节闭环控制,同时设计额外的车轮控制策略以辅助约束腿部状态。在串联式轮腿机器人上进行了硬件试验,研究结果表明,新的运动控制框架能够准确跟踪期望姿态信号,有效抑制地形扰动和外力扰动,确保机器人的行驶平稳性和抗干扰能力。 展开更多
关键词 串联式轮腿机器人 姿态控制 扩张状态观测器 无偏差模型预测控制
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基于变参递归网络和递归最小二乘的连续体机器人控制 被引量:1
12
作者 张润宁 余鹏 谭宁 《自动化学报》 北大核心 2025年第1期90-103,共14页
连续体机器人通常由柔性材料制成,能够承受大幅度形变,在各领域具有广阔的应用前景.然而,其软体结构和非传统的驱动机制也带来了诸多非线性因素,使得其状态和运动难以被精确建模.因此,为连续体机器人设计了一种无模型控制方案.该方案一... 连续体机器人通常由柔性材料制成,能够承受大幅度形变,在各领域具有广阔的应用前景.然而,其软体结构和非传统的驱动机制也带来了诸多非线性因素,使得其状态和运动难以被精确建模.因此,为连续体机器人设计了一种无模型控制方案.该方案一方面通过变参递归神经网络(Varying parameter-recursive neural network,VP-RNN)求解连续体机器人的逆运动学,以实现高精度运动控制,另一方面使用递归最小二乘法(Recursive least square,RLS)基于实时数据估计和更新机器人雅可比矩阵伪逆,以避免机器人的解析建模.最后,通过仿真模拟和实物实验验证了所提出控制方案的可行性、精确性和鲁棒性,并通过一系列对比实验突出了所提出方法的优势.该方法率先研究基于递归最小二乘法的连续体机器人雅可比矩阵伪逆估计,对未来的连续体机器人研究具有一定的启示作用. 展开更多
关键词 连续体机器人 无模型控制 变参递归神经网络 递归最小二乘法
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基于NMPC的仿生海豚三维路径跟踪研究 被引量:1
13
作者 陈昭阳 陈宏 +1 位作者 付乐乐 巩伟杰 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第4期56-59,64,共5页
针对仿生机器海豚在水下三维路径跟踪过程中的参数时变、模型复杂与外界环境干扰等问题,研究了一种基于非线性模型预测控制(NMPC)的路径跟踪控制方法;算法采用模型预测和约束优化相结合的方式来求解控制量,使仿生机器海豚在具有强烈非... 针对仿生机器海豚在水下三维路径跟踪过程中的参数时变、模型复杂与外界环境干扰等问题,研究了一种基于非线性模型预测控制(NMPC)的路径跟踪控制方法;算法采用模型预测和约束优化相结合的方式来求解控制量,使仿生机器海豚在具有强烈非线性特点的三维环境下克服反步控制算法的速度跳变与超速问题,并能在满足控制约束的条件下有效完成路径跟踪任务;最终通过MATLAB仿真实验与实物实验,验证了跟踪算法在不同环境下的有效性。 展开更多
关键词 仿生机器海豚 三维路径跟踪 非线性模型预测控制 反步控制
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测量机器人智能变形监测关键技术及应用研究 被引量:1
14
作者 李双平 刘祖强 +5 位作者 张斌 郑俊星 王栋 王华为 苏森南 李永华 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期980-987,共8页
随着我国水利基础设施建设管理的持续高质量推进,保障这些工程安全和稳定运行已成为关键要点。聚焦传统的多台测量机器人未组网运行模式的痛点,提出一种基于多台测量机器人集成与协作的智能变形监测系统,旨在借助实时气象场模型校正以... 随着我国水利基础设施建设管理的持续高质量推进,保障这些工程安全和稳定运行已成为关键要点。聚焦传统的多台测量机器人未组网运行模式的痛点,提出一种基于多台测量机器人集成与协作的智能变形监测系统,旨在借助实时气象场模型校正以及监测网实时组网平差技术,大幅提高监测的精度与可靠性。攻克了多台测量机器人在智能变形监测系统里的集成与协作难题,达成了机器人设备间的无障碍通信以及任务的合理分配,有力提升了系统的总体效能。成功开发了实时气象场模型,可以精准获取并运用大气参数,对测距数据进行精细校正,进而显著减小环境因素给测量结果带来的影响。研发了实时组网平差技术,保证了数据处理的高效性与准确性。该系统已经在溪洛渡水电站、三峡枢纽、丹江口枢纽、乌东德水电站、白鹤滩水电站、南水北调等众多重大水利工程的安全监测中成功应用,系统的监测精度达到了±1.5 mm,不仅显著提升了工程运维的智能化水平,也为重大基础设施的安全管理提供了强有力的技术支持。研究成果填补了行业内技术空白,为类似的水利工程安全监测提供了宝贵的经验和参考,同时也推动了我国基础设施监测技术向着更高的层次发展。 展开更多
关键词 测量机器人 智能变形监测 实时组网平差 实时气象场模型
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基于深度强化学习的月面四足机器人控制方法综述
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作者 唐力强 韦宇轩 +2 位作者 胡海东 胡勇 杨孟飞 《空间控制技术与应用》 北大核心 2025年第5期1-15,共15页
随着月球探测任务由探测为主向探测和资源开发利用并重转变,月面移动装备亟需具备更强的地形适应性与自主决策能力.四足机器人凭借离散式足端支撑、多自由度关节机构和模块化设计,具备强大的越障能力,可以深入撞击坑底和熔岩洞等轮式机... 随着月球探测任务由探测为主向探测和资源开发利用并重转变,月面移动装备亟需具备更强的地形适应性与自主决策能力.四足机器人凭借离散式足端支撑、多自由度关节机构和模块化设计,具备强大的越障能力,可以深入撞击坑底和熔岩洞等轮式机器人难以进入的复杂区域.然而,月球环境的极端性对机器人运动控制提出严峻考验,迫切需要机器人具备实时自主决策能力.经典控制方法依赖精确动力学模型,难以应对月面土壤力学突变及地形不确定性.为此,深度强化学习通过端到端感知—决策—执行闭环,可以有效应对月壤力学不确定性,为月球探测任务提供长期可靠保障.基于深度强化学习的控制方法成为近年来四足机器人控制的研究热点.本文目标是总结应用深度强化学习算法的四足机器人在月面探测中的优势与挑战.介绍.了四足机器人经典控制方法的研究现状,阐述了主流深度强化学习算法的发展历程和优缺点,讨论了月面四足机器人深度强化学习控制算法的研究进展,概括了深度强化学习用于月面四足机器人面临的挑战与未来发展方向. 展开更多
关键词 深度强化学习 四足机器人 月球探测 无模型控制
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船用绳驱动并联打磨机器人二阶积分终端自适应滑模控制策略研究
16
作者 赵世龙 王生海 +4 位作者 何云鹏 韩广冬 李建 陈海泉 孙玉清 《振动与冲击》 北大核心 2025年第14期207-219,236,共14页
在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶... 在船舶建造和维护过程中,人工打磨难度大、效率低、风险高,因此打磨作业成为船舶行业转型升级中的痛点之一。为此,提出一种船用绳驱动并联打磨机器人(cable-driven parallel grinding robot,CDPGR)。首先,采用Lagrange法建立了包含船舶运动的CDPGR动力学模型。将打磨机构工作时的反作用力和船舶运动作为动力学模型的外部扰动。其次,因CDPGR在实际应用中易受到上述扰动的影响,且现有控制器控制精度不高,所以基于动力学模型提出了一种二阶积分终端自适应滑模控制器(second-order integral terminal adaptive sliding mode control,SOITASMC),并采用Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。进一步,在包含上述复杂工况的影响下,通过仿真验证了SOITASMC的有效性,并与现有控制器进行了对比。最后,搭建了CDPGR的缩比样机并进行了试验。试验条件下,SOITASMC较现有控制器稳态位置误差平均减小了0.05 m,稳态角度误差平均减小了1.09°,上升时间平均减小了0.8 s。并对打磨前后的铁板部分图像进行二值化处理,结果表明该部分铁板的光滑率从22.34%上升至69.51%。试验结果验证了SOITASMC的优越性和CDPGR实际打磨的有效性。此相关研究可为绳驱动并联机器人的实船应用提供新的思路与方法。 展开更多
关键词 绳驱动并联机器人 打磨机器人 动力学分析 二阶积分终端自适应滑模控制
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基于视觉语言大模型的腿臂机器人实验系统设计
17
作者 陈腾 肖仕钧 +2 位作者 荣学文 李贻斌 荣海林 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第8期67-71,93,共6页
针对移动作业机器人自然语言交互性不足、多模态自主感知能力弱以及自主行为控制复杂等问题,设计了一套基于视觉语言大模型的腿臂机器人自主行为控制实验系统。首先明确了系统的硬件组成,搭建了腿臂机器人实验平台;然后通过自然语言识... 针对移动作业机器人自然语言交互性不足、多模态自主感知能力弱以及自主行为控制复杂等问题,设计了一套基于视觉语言大模型的腿臂机器人自主行为控制实验系统。首先明确了系统的硬件组成,搭建了腿臂机器人实验平台;然后通过自然语言识别与语义解析获取移动作业任务,再利用视觉语言大模型的场景感知与逻辑推理,提出复杂任务分解下智能行为调度策略;同时依托轻量化网络通信实现运动指令下发与机器人状态播报反馈。系列实验验证了该实验系统在综合任务中的自主性与智能性。 展开更多
关键词 腿臂机器人 视觉语言大模型 环境感知 自主行为控制
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可变拓扑空间树网机器人设计与协同柔顺控制
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作者 魏庆生 魏承 +1 位作者 赵亚涛 曹喜滨 《宇航学报》 北大核心 2025年第8期1654-1663,共10页
面向中国未来在轨服务的战略需求,提出了一种可变拓扑的空间机器人及其多机械臂协同柔顺控制方法。基于仿生学原理提出了一种模块化分层设计的空间树网机器人系统,其架构包含“树根”、“树枝”和“树叶”3个功能模块层次,可通过快装快... 面向中国未来在轨服务的战略需求,提出了一种可变拓扑的空间机器人及其多机械臂协同柔顺控制方法。基于仿生学原理提出了一种模块化分层设计的空间树网机器人系统,其架构包含“树根”、“树枝”和“树叶”3个功能模块层次,可通过快装快换装置实现模块间快速连接与拓扑重构。采用拉格朗日方法建立了空间树网机器人混合拓扑下的统一动力学模型,提出了一种基于阻抗控制的多臂协同柔顺控制算法。动力学仿真与地面实验的对比验证表明:该系统可有效实现拓扑构型变换,所提出的控制算法在多机械臂协同作业中展现出良好的柔顺控制性能。研究成果可为新一代空间机器人设计及在轨操作提供理论与方法支撑。 展开更多
关键词 机械臂 柔顺控制 动力学建模 可重构系统
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基于扩张状态观测器的连续体机械臂分数阶滑模控制
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作者 陈鹏冲 霍本岩 +1 位作者 刘艳红 罗映 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第6期1066-1074,共9页
连续体机械臂在非结构化环境中具有广泛的应用前景,但由于其动力学模型存在强非线性、模型不确定和外部干扰等,现有控制算法抗扰性能有限.本文提出了一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模控制策略,用于连续体机械臂的末端轨迹跟踪.该控... 连续体机械臂在非结构化环境中具有广泛的应用前景,但由于其动力学模型存在强非线性、模型不确定和外部干扰等,现有控制算法抗扰性能有限.本文提出了一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模控制策略,用于连续体机械臂的末端轨迹跟踪.该控制器基于连续体机械臂动力学模型设计,由3个部分组成:第1部分是非线性动态反馈线性化;第2部分设计了扩张状态观测器,用于估计和补偿外部干扰和模型不确定性;第3部分设计了分数阶滑模控制器以实现闭环控制,进一步给出了扩张状态观测器和闭环系统的稳定性证明.通过对比不同控制策略对给定阶跃角度、正弦角度和圆轨迹的跟踪效果,验证了所提出的控制策略在轨迹跟踪和外部干扰与模型不确定性扰动抑制方面优于其他典型优化控制器,这对连续体机械臂的精确控制提供了切实可行的解决方案. 展开更多
关键词 连续体机械臂 扩张状态观测器 分数阶滑模控制 模型不确定性 外部干扰
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基于非线性模型预测控制的油下巡检机器人轨迹跟踪研究
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作者 蒋雪健 钟羽中 +4 位作者 郭斌 魏来 刘里宵 李中萍 佃松宜 《机床与液压》 北大核心 2025年第15期1-8,共8页
为保证油下环境中巡检机器人轨迹跟踪控制的准确性及鲁棒性,建立油下巡检机器人完整动力学模型,同时考虑机器人本体巡游时存在的输入约束、状态约束以及变压器油中存在的未知环境扰动,提出一种非线性模型预测控制的巡检轨迹跟踪控制算... 为保证油下环境中巡检机器人轨迹跟踪控制的准确性及鲁棒性,建立油下巡检机器人完整动力学模型,同时考虑机器人本体巡游时存在的输入约束、状态约束以及变压器油中存在的未知环境扰动,提出一种非线性模型预测控制的巡检轨迹跟踪控制算法。该算法考虑油下机器人在巡检中存在的未知环境干扰,通过构建扩张状态观测器,实现对变压器油中环境扰动的估计。在此基础上,提出非线性模型预测控制算法,并利用干扰估计信息进行在线补偿,以提高巡检机器人控制精度。最后,通过数值仿真对比验证所提出算法的轨迹跟踪能力及抗干扰能力。结果表明:该算法显著提高了控制系统的稳定性和跟踪性能,且具有良好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 油下巡检机器人 轨迹跟踪 非线性模型预测控制 抗干扰能力 扩张状态观测器
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