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东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心建设规划思路与进展 被引量：67
1
作者 吴涓 孙岳民 +3 位作者 雷威 徐春宏 秦艺洢 宋爱国 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2014年第10期5-9,共5页
在传统的课堂演示教学、实验教学以外,借助虚拟仿真技术构建虚实结合的虚拟仿真实验,是提高学生实践动手能力的有力补充和有效途径。以东南大学机电综合虚拟仿真实验中心的建设为例,介绍虚拟仿真实验教学如何在高校机电类专业人才培养... 在传统的课堂演示教学、实验教学以外,借助虚拟仿真技术构建虚实结合的虚拟仿真实验,是提高学生实践动手能力的有力补充和有效途径。以东南大学机电综合虚拟仿真实验中心的建设为例,介绍虚拟仿真实验教学如何在高校机电类专业人才培养过程中发挥特长与优势,以及东南大学在构建多层次、模块化的虚拟仿真课程体系,服务于本科机电类专业人才能力培养的建设思路。 展开更多
关键词 虚拟仿真 实验教学 机电专业
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测控技术与仪器专业学生工程意识培养与创新教育的探索 被引量：47
2
作者 宋爱国 吴涓 崔建伟 《中国大学教学》 CSSCI 北大核心 2012年第1期41-43,共3页
测控技术与仪器专业是一个集光、机、电、算为一体的宽口径电类专业,不仅涉及的理论知识广泛,而且工程性强,对学生的工程实践能力要求高。本文介绍了我们结合教育部人才培养模式创新实验区建设项目的实施,在培养测控技术与仪器专业大学... 测控技术与仪器专业是一个集光、机、电、算为一体的宽口径电类专业,不仅涉及的理论知识广泛,而且工程性强,对学生的工程实践能力要求高。本文介绍了我们结合教育部人才培养模式创新实验区建设项目的实施,在培养测控技术与仪器专业大学生工程意识和创新能力方面所做的探索性工作,即建设一支以学科带头人为核心、科研与教学相统一的高水平教学团队,将理论教学、实践教学、自主研学、科研活动、工程训练相结合并贯穿于人才培养全过程,将校内培养和校外培养相结合,培养学生的工程意识和创新能力。 展开更多
关键词 创新教育 工程教育 测控技术与仪器专业
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深空探测科学仪器研究进展 被引量：2
3
作者 高震宇 王民建 +2 位作者 黄帆 宋爱国 朱利丰 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第3期257-268,共12页
深空探测是对宇宙中地球以外的行星、卫星、小行星和彗星等星体或空间环境的探测活动.合理选择深空探测科学仪器,了解被测星体的物理及化学性质、地表地貌、动态特性以及有机物和水的存在,对人类了解地外水和生命信息、认识太阳系的起... 深空探测是对宇宙中地球以外的行星、卫星、小行星和彗星等星体或空间环境的探测活动.合理选择深空探测科学仪器,了解被测星体的物理及化学性质、地表地貌、动态特性以及有机物和水的存在,对人类了解地外水和生命信息、认识太阳系的起源和演化有着重要意义,是深空探测的重要任务.本文总结了深空探测的科学目标,介绍了近50年来典型深空探测任务中探测器所搭载的科学仪器及其特点,包括质谱仪、光谱仪、探地雷达和磁力计等,整理了其性能参数及面向的探测功能任务,最后讨论了深空探测科学仪器目前呈现出的小型化、低功耗、更强的环境适应能力和多仪器联合使用的发展趋势. 展开更多
关键词 深空探测 有效载荷 质谱仪 光谱仪 探地雷达 磁力计
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深水峡谷上游复合浊积砂岩储层类型及其展布规律——以琼东南盆地中央峡谷陵水气田为例 被引量：3
4
作者 付超 谢玉洪 +4 位作者 赵雨初 王晖 苑志旺 徐伟 陈国宁 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期516-529,共14页
琼东南盆地陵水气田位于中央峡谷上游,以浊积砂岩储层为主,受沉积和成岩作用共同影响,储层类型较为多样,表征难度较大。为了预测深水甜点区分布,依据峡谷形态和埋深规律,将峡谷上游区域沿浊流流向依次划分为调整段、顺直段和弯曲段;通... 琼东南盆地陵水气田位于中央峡谷上游,以浊积砂岩储层为主,受沉积和成岩作用共同影响,储层类型较为多样,表征难度较大。为了预测深水甜点区分布,依据峡谷形态和埋深规律,将峡谷上游区域沿浊流流向依次划分为调整段、顺直段和弯曲段;通过综合井筒中粒度、孔喉结构和填隙物类型对储层进行分类;基于岩石组构和物性参数间定量关系,分析对应沉积储层的沉积成因。研究认为,峡谷调整段以粗粒重力流沉积为主,随着颗粒间杂基含量降低,储层物性向下游逐渐变好;顺直段以细-粉砂浊流沉积为主,储层质量较为稳定,仅在局部因Ca^(2+)离子富集致使胶结作用增强;弯曲段以粉砂质浊流堆积为主,较细的沉积粒度致使储层质量向下游方向随着埋深的增加而逐渐变差。调整段沉积过程控制储层质量,顺直段-弯曲段成岩作用控制储层质量。 展开更多
关键词 中央峡谷汇聚区 构型级次 物性展布 浊积砂体 琼东南盆地
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狭窄环境下基于风险概率量化的车辆轨迹规划方法 被引量：1
5
作者 徐晓苏 迟骋 周帅 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第4期383-393,共11页
为解决自主移动车辆在狭窄环境中路径规划困难以及在动态环境下安全性难以保障的问题,提出了一种适用于狭窄环境的基于风险概率量化的轨迹规划方法。引入风险意识,通过高斯概率模型对动态障碍物的风险区域进行建模,从而评估不同碰撞概... 为解决自主移动车辆在狭窄环境中路径规划困难以及在动态环境下安全性难以保障的问题,提出了一种适用于狭窄环境的基于风险概率量化的轨迹规划方法。引入风险意识,通过高斯概率模型对动态障碍物的风险区域进行建模,从而评估不同碰撞概率风险区域,将是否能通行问题转化成为可接受风险概率下的轨迹规划问题。不同于传统的质点模型,所提方法支持更精细的自身车辆区域建模,采用基于超平面的描述,结合风险区域与轨迹规划问题,提出新的自车区域与障碍物风险区域之间的最小距离约束条件。通过在多个挑战性场景中的仿真和实机测试,实验结果表明,所提方法在狭窄环境中表现优异,且在动态环境具备风险意识,在静态障碍物仿真实验中路径平滑度提高至少26.89%,在动态环境中安全距离增大至少16.75%。 展开更多
关键词 狭窄环境 风险意识 最小距离约束 轨迹规划
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复杂光照环境下的视觉惯性定位方法 被引量：1
6
作者 程向红 钟志伟 +2 位作者 刘丰宇 吴建峰 吴昕怡 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第3期229-238,共10页
光流法假设条件严格,对光照条件、载体机动敏感。为了提高光流法特征跟踪和匹配的稳定性,提高视觉惯性定位精度,提出了一种基于精细预积分和自适应特征权重的视觉惯性定位方法。首先,在传统预积分模型的基础上,考虑惯性元件的比例因子... 光流法假设条件严格,对光照条件、载体机动敏感。为了提高光流法特征跟踪和匹配的稳定性,提高视觉惯性定位精度,提出了一种基于精细预积分和自适应特征权重的视觉惯性定位方法。首先,在传统预积分模型的基础上,考虑惯性元件的比例因子和非正交误差,通过精细预积分得到关键帧之间的位姿变化量;其次,用其辅助光流金字塔的跟踪迭代,减少匹配搜索时间并减少特征点误匹配概率。最后,基于特征匹配置信度的差异,利用所设计的特征权重在滑窗内自适应地融合多传感器信息。实验结果表明:在EuRoC数据集中,所提方法能够有效剔除特征错误匹配;在实际实验中,相较于R-VIO、MSCKF和VINS-Mono算法,所提方法的绝对轨迹均方根误差分别平均减小了68.39%、59.06%和29.89%,证明其在各种环境下均具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 视觉/惯性 光流跟踪 自适应权重 传感器融合
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自适应蒙特卡洛法用于机器人标定定位精度可靠性分析研究
7
作者 温秀兰 李国成 +2 位作者 宋爱国 崔伟祥 王直荣 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第8期341-350,共10页
几何参数标定是提升工业机器人末端定位精度的有效方法,定位精度是否精确可靠将直接影响机器人作业精度、产品质量及生产安全,开展已标定机器人末端定位精度可靠性分析意义重大。首先,建立了机器人MDH模型,采用轴线测量法对机器人几何... 几何参数标定是提升工业机器人末端定位精度的有效方法,定位精度是否精确可靠将直接影响机器人作业精度、产品质量及生产安全,开展已标定机器人末端定位精度可靠性分析意义重大。首先,建立了机器人MDH模型,采用轴线测量法对机器人几何参数进行标定。其次,对机器人末端定位精度可靠性分析计算,提出了基于自适应蒙特卡洛法的机器人定位精度评估方法。最后,采用Leica AT960激光跟踪仪对Staubli TX60机器人在测量重复性、关节运动范围、关节运动步长、关节运动速度等不确定因素影响下进行标定实验,实验结果表明:采用轴线测量法对机器人几何参数标定,定位精度提高了约22.9%,证实了该方法标定机器人几何参数的有效性。同时,在不同测量因素影响下采用自适应蒙特卡洛法及经典蒙特卡洛法对已标定机器人定位精度可靠度计算,结果表明:关节运动范围、关节运动速度和测量重复性对标定机器人定位精度可靠性影响较大。当数值容差取值为0.01及0.02时,采用AMCS获得的定位精度可靠性概率密度函数曲线的平均值、方差、偏度和峰度与由MCS获到结果的最大相对误差分别为1.1%及1.9%,但运算时间约为MCS的1/4及1/9。证实了采用提出的AMCS对机器人定位精度可靠性分析时能够通过设定不同的数值容差来控制算法的收敛速度和精度,适于在实际工程问题的可靠性分析中推广应用。 展开更多
关键词 机器人标定 定位精度 可靠性分析 自适应蒙特卡洛 轴线测量法
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基于振动和磁力式重力场的多点力触觉再现系统
8
作者 陆熊 雷雄文 +2 位作者 章传龙 吴云龙 宋爱国 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期603-610,共8页
力触觉再现技术能够有效提高人机交互的质量,拓宽人机交互的应用领域。针对现有力触觉再现往往仅提供单一力觉或触觉再现的局限性,以及面向人手灵巧操作的交互需求,本文提出了一种基于振动触觉和磁力式重力场的多点力触觉再现系统。该... 力触觉再现技术能够有效提高人机交互的质量,拓宽人机交互的应用领域。针对现有力触觉再现往往仅提供单一力觉或触觉再现的局限性,以及面向人手灵巧操作的交互需求,本文提出了一种基于振动触觉和磁力式重力场的多点力触觉再现系统。该系统由基于振子的触觉再现模块,电磁铁阵列重力场再现模块,人手位置检测模块,穿戴于操作者大拇指、食指、中指的3个指尖振动和重力感知模块组成。基于Ansys Maxwell有限元分析和实验验证,确定了以3×3的电磁铁阵列为基本单元的反向电流激励模式,进一步提出三维位置自适应的重力场激励算法,实现了7 cm×7 cm×20 cm范围内的振动触觉反馈和重力场感知。开展了6人参与的多模式物品抓取和放置实验。相对无力触觉反馈模式,提供振动和重力场力触觉反馈时的平均任务用时减少了44%,验证了本文设计的多点力触觉再现系统的有效性。 展开更多
关键词 多点力触觉再现 振动触觉再现 磁力式重力场再现 物品抓取和放置 有限元仿真
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基于点-线-面特征和曼哈顿约束的鲁棒RGB-D里程计
9
作者 程向红 于兴云 +1 位作者 吴建峰 刘丰宇 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第7期688-697,共10页
为解决视觉定位系统在室内环境中由于低纹理和后端优化中的权重设置不合理而导致的位姿漂移问题,提出了一种鲁棒RGB-D里程计设计方案。首先,采用短线过滤和断线合并的策略改进EDLines算法,以提高线特征匹配的精度和速度;其次,通过结合... 为解决视觉定位系统在室内环境中由于低纹理和后端优化中的权重设置不合理而导致的位姿漂移问题,提出了一种鲁棒RGB-D里程计设计方案。首先,采用短线过滤和断线合并的策略改进EDLines算法,以提高线特征匹配的精度和速度;其次,通过结合平面深度一致验证和方向相关性来改进主导平面筛选方式,以精确初始化曼哈顿帧;最后,基于特征约束数量和特征重投影残差构建特征的置信度,并采用自适应非线性优化的方法,实现鲁棒的位姿估计。实验结果表明,相较于ORB-SLAM2、Planar-SLAM和Manhattan-SLAM,所提方案在ICL-NUIM数据集上的绝对轨迹均方根误差平均降低60.55%、26.35%和22.97%;在TUM数据集上的绝对轨迹均方根误差平均降低52.41%、54.52%和49.57%。此外,在真实世界场景实验中,相较于Planar-SLAM、Manhattan-SLAM,所提方案的轨迹端点漂移分别降低35.63%和20.00%。 展开更多
关键词 RGB-D里程计 点-线-面特征 曼哈顿约束 后端优化
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电动汽车液压ABS滑模变结构模糊PID控制设计
10
作者 张杰飞 张昊 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第4期237-240,245,共5页
为了进一步提高汽车防抱死制动系统(ABS)控制效率和运行平稳性,设计了一种电动汽车液压ABS滑模变结构模糊PID控制方法。在分析液压ABS系统的组成的基础上,构建ABS滑模变结构控制器。在MATLAB/SIMULINK平台建立了模糊PID的控制系统,分别... 为了进一步提高汽车防抱死制动系统(ABS)控制效率和运行平稳性,设计了一种电动汽车液压ABS滑模变结构模糊PID控制方法。在分析液压ABS系统的组成的基础上,构建ABS滑模变结构控制器。在MATLAB/SIMULINK平台建立了模糊PID的控制系统,分别从不同高低附着系数路面以及不同负载工况两方面开展仿真分析。研究结果表明:当路面属于高附着系数时,模糊PID控制后滑移率达到了一个合适的范围,车辆获得了最大制动强度,极大缩短制动距离。在(60~20)km/h范围内进行制动时,轴间滑模控制能够与前后轴制动力分配高效匹配,制动效果理想。处于高-低附路面工况下时,模糊PID控制模式比常规制动与ABS滑模制动性能更优。模糊PID制动快速达到了稳定制动状态。 展开更多
关键词 ABS控制 模糊PID MATLAB平台 滑模变结构
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基于生理网络脑心交互的视觉诱发情绪效价评估
11
作者 蔡志鹏 高鸿祥 +1 位作者 李建清 刘澄玉 《中国生物医学工程学报》 北大核心 2025年第1期11-20,共10页
近10年来,情绪加工中大脑与心脏的复杂生理交互成为研究热点。本研究采用网络生理学方法,分析Dreamer数据库中414条视觉情绪诱发期间的脑电和心电信号间的时间延迟稳定性(TDS)量化指标,探究视觉情绪刺激下的脑心交互。研究揭示了情绪处... 近10年来,情绪加工中大脑与心脏的复杂生理交互成为研究热点。本研究采用网络生理学方法,分析Dreamer数据库中414条视觉情绪诱发期间的脑电和心电信号间的时间延迟稳定性(TDS)量化指标,探究视觉情绪刺激下的脑心交互。研究揭示了情绪处理时大脑半球间的不对称连接,特别是大脑右半球在交互中的主导地位。脑电分析强调了低频段(δ、θ、α)在情绪信息传输中的核心作用,其中额叶区域的δ-θ耦合对情绪调节尤为关键。在高效价情绪状态下δ-θ耦合的%TDS值(0.78±0.05)显著高于低效价状态(0.65±0.04)。此外,低效价脑心交互的平均连接强度最高达(0.68±0.06),而高效价下降至最低(0.59±0.03)。这些发现不仅增进了对情绪加工中大脑皮层与心脏同步机制的理解,而且丰富了神经生理学与情绪科学的知识体系。 展开更多
关键词 脑心交互 EEG振荡 情绪诱发 网络生理学 时间延迟稳定性
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基于动态多目标追踪与背景提取的视觉SLAM方法
12
作者 王庆 史晓琼 +2 位作者 严超 孙杨 冯悠扬 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第9期856-863,共8页
为提升复杂动态环境下视觉同时定位与建图(SLAM)系统的定位精度,提出一种基于动态多目标追踪与背景提取的视觉SLAM方法。基于YOLOv10的目标检测结果进行多目标追踪,通过运动一致性检测区分“真动态”与“假动态”对象,并结合深度分离的... 为提升复杂动态环境下视觉同时定位与建图(SLAM)系统的定位精度,提出一种基于动态多目标追踪与背景提取的视觉SLAM方法。基于YOLOv10的目标检测结果进行多目标追踪,通过运动一致性检测区分“真动态”与“假动态”对象,并结合深度分离的“前景”与“背景”分类结果,实现对真实动态物体的像素级剔除及对假动态物体和背景的二次提取,进而采用局部滑窗的光束平差法最小化重投影误差以优化定位。在OpenLORIS和TUM数据集上的实验表明,相比Dynamic-VINS,所提方法的平均定位精度分别提升22.56%和22.23%。 展开更多
关键词 多目标追踪 YOLOv10网络 深度分离 像素级剔除 背景提取
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基于自适应MCMC的鲁棒因子图优化组合导航算法
13
作者 陈熙源 崔天昊 钟雨露 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期81-91,共11页
在城市峡谷环境中,GNSS多径效应与非视距现象严重,会极大影响GNSS的定位精度,进而影响INS/GNSS组合导航系统的定位效果。然而传统的INS/GNSS组合导航系统无法确定在城市峡谷环境中快速变化的GNSS量测噪声,为保证组合导航系统的抗差性能... 在城市峡谷环境中,GNSS多径效应与非视距现象严重,会极大影响GNSS的定位精度,进而影响INS/GNSS组合导航系统的定位效果。然而传统的INS/GNSS组合导航系统无法确定在城市峡谷环境中快速变化的GNSS量测噪声,为保证组合导航系统的抗差性能和估计精度,针对传统因子图优化算法中量测噪声协方差矩阵不准确带来状态估计精度下降的问题,提出了一种基于自适应MCMC的鲁棒因子图优化组合导航算法。首先,基于先验和后验两阶段将自适应MCMC引入因子图优化框架,在先验中通过MCMC算法将对后验概率采样转化为对先验概率和似然概率的乘积进行采样,并引入自适应策略提高采样效率,得到后验概率对应的样本集。在后验中,通过KL散度最小化近似后验和真实后验,从而精确估计GNSS时变量测噪声协方差;其次,引入新息χ^(2)检测算法,通过构建假设检验统计量和量测异常边界值来检测和剔除粗差。所提方法在减小粗差干扰的同时能有效估计GNSS时变量测噪声。由INS/GNSS组合导航的仿真和现场实验表明,所提方法相比普通因子图优化算法和基于变分贝叶斯的鲁棒自适应因子图优化算法在水平定位均方根误差上分别减小了20.4%、11.9%和71.6%、25.2%,具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 组合导航 因子图优化 自适应MCMC 新息χ^(2)检测算法
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基于深度相机的助残手不同抓取模式的控制方法研究
14
作者 崔建伟 王选杰 杜韩 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期36-40,共5页
助残手是帮助上肢残疾患者恢复日常生活能力的重要方法,但在目前研究中,助残手一般只有张开和闭合这2种抓取模式,不符合真实的手部动作。为了实现不同的抓取模式,提出了一种基于深度相机的助残手不同抓取模式的控制方法,采用物体信息-... 助残手是帮助上肢残疾患者恢复日常生活能力的重要方法,但在目前研究中,助残手一般只有张开和闭合这2种抓取模式,不符合真实的手部动作。为了实现不同的抓取模式,提出了一种基于深度相机的助残手不同抓取模式的控制方法,采用物体信息-抓取模式映射的策略,帮助用户控制多指助残手对各种日用品进行抓取。通过设计助残手实验,完成了不同抓取模式下6种日常物体的控制动作。实验结果表明:模式识别成功率达到92.83%,验证了基于深度相机助残手不同抓取模式控制方法的可行性和实用性。 展开更多
关键词 助残手控制 计算机视觉 深度相机 抓取模式识别
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触觉图像位移估计算法研究
15
作者 吴剑锋 叶翔宇 +1 位作者 张升高 仇超 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第1期161-164,共4页
针对现有数字图像运动估计算法不能完全适用于低分辨率触觉图像的问题,提出了一种自适应参考模板互相关(ARTC)的触觉图像位移估计算法,其流程包括模板自适应选取、最相似子区搜索和亚像素位移估计。该算法自适应选取模板以实现触觉图像... 针对现有数字图像运动估计算法不能完全适用于低分辨率触觉图像的问题,提出了一种自适应参考模板互相关(ARTC)的触觉图像位移估计算法,其流程包括模板自适应选取、最相似子区搜索和亚像素位移估计。该算法自适应选取模板以实现触觉图像位移的快速、高精度估计。实验结果表明:本文提出的ARTC算法对低分辨率触觉图像进行位移估计的精度和耗时都优于相位相关算法、仿射法和尺度不变特征变换(SIFT)算法。 展开更多
关键词 低分辨率触觉图像 位移估计 互相关 自适应选取
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基于改进FSM步态检测的PDR定位算法
16
作者 王中元 王少威 +2 位作者 杨振宇 丁旭东 徐丽晶 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第2期133-139,共7页
为提高行人航迹推算(PDR)的定位精度,提出一种基于改进有限状态机(FSM)步态检测的PDR定位算法。通过引入基于K近邻的手机姿态识别算法,实现FSM步态检测算法中各项判断阈值的自适应调整,从而提高步态检测的精度和普适性,并针对不同手机... 为提高行人航迹推算(PDR)的定位精度,提出一种基于改进有限状态机(FSM)步态检测的PDR定位算法。通过引入基于K近邻的手机姿态识别算法,实现FSM步态检测算法中各项判断阈值的自适应调整,从而提高步态检测的精度和普适性,并针对不同手机姿态建立相应的Weinberg步长估计模型,增强PDR定位的鲁棒性。实验结果表明,改进步态检测算法不仅可以有效适应各种运动状态,而且各种手机姿态下的检测准确率均达到95%以上;相比基于波峰检测法的PDR模型,改进的PDR模型在四种手机姿态下的距离误差分别减小了91.4%、91.1%、84.6%和33.5%;而与基于传统FSM的PDR模型相比,距离误差则分别减小了61.5%、45.9%、78.5%和3.9%,有效提高了PDR定位精度。 展开更多
关键词 行人航迹推算 有限状态机 步态检测 模式识别
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基于自适应面元配准的激光-惯性SLAM算法
17
作者 徐晓苏 张家赫 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第6期587-595,共9页
激光-惯性同时定位与建图(SLAM)在自动驾驶与机器人导航中具有广泛应用,但传统点云配准方法在处理大规模室外数据时存在效率低和精度不足的问题。为此,提出一种基于自适应面元配准的激光-惯性SLAM方法。通过动态调整面元大小以适应不同... 激光-惯性同时定位与建图(SLAM)在自动驾驶与机器人导航中具有广泛应用,但传统点云配准方法在处理大规模室外数据时存在效率低和精度不足的问题。为此,提出一种基于自适应面元配准的激光-惯性SLAM方法。通过动态调整面元大小以适应不同环境特征,并利用自适应面元构建地图和配准,优化了配准过程。实验结果表明,与基于点云地图配准的方法相比,所提方法显著提高了配准精度并增强了系统鲁棒性。在KITTI数据集上,与Le GO-LOAM和LIO-SAM相比,平均定位误差分别降低约47.8%和39.1%;在实测实验中,相较于Le GO-LOAM、LIO-SAM及Fast-LIO2,平均定位误差分别降低约45.9%、34.4%和56.3%。 展开更多
关键词 激光-惯性SLAM 点云配准 面元地图
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基于人体运动干扰建模预测的外肢体机器人补偿控制研究 被引量：1
18
作者 戴欢 曾洪 +2 位作者 张建喜 张竞天 宋爱国 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第4期326-334,共9页
针对人机协作中外肢体机器人受到人体运动干扰从而影响末端工作精度的问题,提出一种基于人体运动干扰建模预测的外肢体机器人补偿控制方法。首先,为了精确测量人体运动干扰,设计了融合IMU和视觉估计的T265视觉惯性里程计传感方案。其次... 针对人机协作中外肢体机器人受到人体运动干扰从而影响末端工作精度的问题,提出一种基于人体运动干扰建模预测的外肢体机器人补偿控制方法。首先,为了精确测量人体运动干扰,设计了融合IMU和视觉估计的T265视觉惯性里程计传感方案。其次,针对人-外肢体系统进行了运动学建模与分析,构造了末端位姿关于人体运动干扰和外肢体机器人关节运动参数的函数,并以末端位姿保持不变作为控制目标,提出一种基于PID前馈控制的运动干扰补偿控制方法。此外,为了提高人体运动干扰补偿控制的响应速度,提出一种基于卡尔曼滤波器的人体运动干扰预测方法,通过构建人体运动状态空间方程,利用卡尔曼滤波算法实现了人体运动轨迹预测。最后,设计了人体运动干扰预测实验和人体运动干扰补偿控制实验。实验结果表明,人体运动干扰预测值与实际值的绝对误差为0.48±0.32 mm,对比有无预测方法时人体运动干扰补偿控制效果,预测方法将外肢体机器人末端在工作平面内的绝对误差由3.18±2.17 mm降低至1.23±0.91 mm。实验验证了所提出的外肢体机器人补偿控制方法能够有效提高末端工作精度,且基于卡尔曼滤波的运动干扰预测方法在克服控制延迟上效果显著。 展开更多
关键词 外肢体机器人 人体运动预测 干扰补偿控制 人机协作
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狭窄管道遥操作机器人的视触反馈交互技术研究 被引量：1
19
作者 高晶晶 缪天缘 +2 位作者 曾洪 李沛奇 宋爱国 《中国测试》 北大核心 2025年第4期1-8,38,共9页
通风管道结构复杂且空间狭窄,需要管道遥操作机器人辅助巡检和维护。在使用遥操作控制管道机器人运动时,仅通过摄像头视频2D画面观察,存在因操作员空间感知度有限致使机器人易与管壁碰撞的问题。针对该问题,文章搭建面向狭窄管道巡检的... 通风管道结构复杂且空间狭窄,需要管道遥操作机器人辅助巡检和维护。在使用遥操作控制管道机器人运动时,仅通过摄像头视频2D画面观察,存在因操作员空间感知度有限致使机器人易与管壁碰撞的问题。针对该问题,文章搭建面向狭窄管道巡检的主从遥操作机器人系统,并提出立体视觉反馈和振动触觉反馈相结合的管道机器人视触反馈交互方法。通过摄像头视频和视触反馈两种条件下的对比实验,文章评估在丁字型管道和十字型管道中10名受试者操作机器人在管道内的碰撞次数、运动轨迹长度和任务工作负荷三个指标上的表现。实验结果显示,文章所提出的视触反馈交互方法在各指标上均优于传统方式,其中碰撞次数在丁字型管道和十字型管道中分别减少45.2%和64.3%,表明其比2D画面反馈能提供更丰富的空间感知信息,从而有效保证机器人安全并提升任务效率。 展开更多
关键词 管道机器人 视触反馈 虚拟现实 遥操作
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顾及视觉地图点协方差的VIO/UWB融合室内定位算法 被引量：1
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作者 高旺 何少鹏 +3 位作者 王澄非 潘树国 徐锦乐 朱道华 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第3期239-248,共10页
针对室内复杂环境中弱纹理、光线变化和动态干扰所导致的里程计长航时定位精度下降、易发散等问题,提出了一种以惯导系统(INS)为主线的顾及视觉地图点协方差的视觉惯性里程计(VIO)/超宽带(UWB)融合室内定位算法。首先,对三维地图点协方... 针对室内复杂环境中弱纹理、光线变化和动态干扰所导致的里程计长航时定位精度下降、易发散等问题,提出了一种以惯导系统(INS)为主线的顾及视觉地图点协方差的视觉惯性里程计(VIO)/超宽带(UWB)融合室内定位算法。首先,对三维地图点协方差进行数学建模,估计视觉里程计中地图点在观测帧中的不确定性并计算对应的协方差。然后,根据协方差剔除动态不稳定的视觉地图点,求取剩余地图点的置信度,并作为优化权重加入到因子图中。最后,采用INS信息建立高频位姿主线,以其为先验对相机和UWB定位结果进行预测与抗差,将所有传感器数据以因子图优化的方法进行融合。在EuRoc数据集和真实环境室内数据集上进行验证,实验结果表明:所提VIO算法较VINS-MONO平均定位精度提升约37%以上,加入UWB的融合定位算法精度较VINS-MONO平均提升49%,能够在复杂室内环境中实现较高精度且连续稳定的定位。 展开更多
关键词 视觉惯性里程计 超宽带 多源融合定位 室内定位
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