改进A^(*)与APF的移动机器人路径规划算法研究

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作者 冯泽鹏 李宗刚 +1 位作者 夏广庆 陈引娟 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第20期132-145,共14页

针对A^(*)路径规划算法在复杂环境中存在搜索效率受限及动态避障能力不足的问题,提出了一种改进A^(*)算法与人工势场法相结合的路径规划方法。对静态障碍物进行预处理获取可视化通行节点,进而建立在空旷区域和障碍物区域分别采用三角形... 针对A^(*)路径规划算法在复杂环境中存在搜索效率受限及动态避障能力不足的问题,提出了一种改进A^(*)算法与人工势场法相结合的路径规划方法。对静态障碍物进行预处理获取可视化通行节点,进而建立在空旷区域和障碍物区域分别采用三角形边界和三邻域的搜索机制,基于双向交替搜索策略实现了全局路径规划;将全局路径离散为等间距轨迹点,并引入人工势能函数将位于轨线上的动态障碍物影响区域建模为椭圆区域,利用机器人与前进方向最近轨迹点的距离作为斥力函数修正因子,将其与前进方向轨迹点吸引力的合力方向作为机器人避障方向,实现局部避障。仿真结果表明,所提算法与传统双向A^(*)算法相比,搜索时间减少了96%,遍历节点数减少了82.28%,机器人在实现避障的同时沿着全局最优路径前行,从而验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 移动机器人 路径规划 改进A^(*)算法 APF算法 动态避障

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基于角度搜索和深度Q网络的移动机器人路径规划算法 被引量：2

2

作者 李宗刚 韩森 +1 位作者 陈引娟 宁小刚 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期30-44,共15页

针对深度Q网络(Deep Q Network,DQN)算法在求解路径规划问题时存在学习时间长、收敛速度慢的局限性,提出一种角度搜索(Angle Searching,AS)和DQN相结合的算法(Angle Searching-Deep Q Network,AS-DQN),通过规划搜索域,控制移动机器人的... 针对深度Q网络(Deep Q Network,DQN)算法在求解路径规划问题时存在学习时间长、收敛速度慢的局限性,提出一种角度搜索(Angle Searching,AS)和DQN相结合的算法(Angle Searching-Deep Q Network,AS-DQN),通过规划搜索域,控制移动机器人的搜索方向,减少栅格节点的遍历,提高路径规划的效率。为加强移动机器人之间的协作能力,提出一种物联网信息融合技术(Internet Information Fusion Technology,IIFT)模型,能够将多个分散的局部环境信息整合为全局信息,指导移动机器人规划路径。仿真实验结果表明:与标准DQN算法相比,AS-DQN算法可以缩短移动机器人寻得到达目标点最优路径的时间,将IIFT模型与AS-DQN算法相结合路径规划效率更加显著。实体实验结果表明:AS-DQN算法能够应用于Turtlebot3无人车,并成功找到起点至目标点的最优路径。 展开更多

关键词 移动机器人 路径规划 深度Q网络 角度搜索策略 物联网信息融合技术

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基于改进DETR的机器人铆接缺陷检测方法研究 被引量：8

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作者 李宗刚 宋秋凡 +1 位作者 杜亚江 陈引娟 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1690-1700,共11页

铆接作为铁道车辆结构件的主要连接方式,合格的铆接质量是车辆安全稳定运行的重要保证。针对现有铆接缺陷检测方法存在检测精度低、检测点位少、检测智能化水平不高等问题,提出一种基于改进DETR的机器人铆接缺陷检测方法。首先,搭建铆... 铆接作为铁道车辆结构件的主要连接方式,合格的铆接质量是车辆安全稳定运行的重要保证。针对现有铆接缺陷检测方法存在检测精度低、检测点位少、检测智能化水平不高等问题,提出一种基于改进DETR的机器人铆接缺陷检测方法。首先,搭建铆接缺陷检测系统,依次采集工件尺寸大、铆钉尺寸小工况下的铆接缺陷图像。其次,为了增强DETR模型在小目标中的图像特征提取能力和检测性能,以EfficientNet作为DETR中的主干特征提取网络,并将3-D权重注意力机制SimAM引入EfficientNet网络,从而有效保留图像特征层的镦头形态信息和铆点区域的空间信息。然后,在颈部网络中引入加权双向特征金字塔模块,以EfficientNet网络的输出作为特征融合模块的输入对各尺度特征信息进行聚合,增大不同铆接缺陷的类间差异。最后,利用Smooth L1和DIoU的线性组合改进原模型预测网络的回归损失函数,提高模型的检测精度和收敛速度。结果表明,改进模型表现出较高的检测性能,对于铆接缺陷的平均检测精度mAP为97.12%,检测速度FPS为25.4帧/s,与Faster RCNN、YOLOX等其他主流检测模型相比,在检测精度和检测速度方面均具有较大优势。研究结果能够满足实际工况中大型铆接件的小尺寸铆钉铆接缺陷实时在线检测的需求,为视觉检测技术在铆接工艺中的应用提供一定的参考价值。 展开更多

关键词 铆接缺陷检测 DETR EfficientNet 3-D注意力机制 多尺度加权特征融合

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基于LADRC的水下机器人平面粘附策略

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作者 李宗刚 赵锐 +1 位作者 王超 夏广庆 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第2期211-219,共9页

考虑到水下机器人粘附在目标平台的过程中,需沿期望轨迹运动并精确调整姿态以保证粘附过程的可靠性和稳定性问题,设计了一种结合粘附策略的LADRC轨迹跟踪控制方法。首先,结合仿生水凝胶吸盘设计了水下粘附机器人,并建立ROV动力学和运动... 考虑到水下机器人粘附在目标平台的过程中,需沿期望轨迹运动并精确调整姿态以保证粘附过程的可靠性和稳定性问题,设计了一种结合粘附策略的LADRC轨迹跟踪控制方法。首先,结合仿生水凝胶吸盘设计了水下粘附机器人,并建立ROV动力学和运动学模型。其次,提出水下机器人粘附在目标平台上的控制策略,设计LADRC控制器对ROV在纵垂面内的位姿进行精确控制。在实现精确轨迹跟踪基础上,按照ROV与目标平台之间的距离调整纵倾角的变化范围。仿真结果表明:所设计的控制器具有较好的鲁棒性能,能够实现对纵垂面轨迹的精确跟踪且纵倾角变化范围远小于±5°。实验结果表明:本文中使用的仿生水凝胶吸盘能够保证ROV可靠地粘附在目标平台上,所设计的控制器能够使ROV按照所设定的期望轨迹运行,且纵倾角始终保持在±5°的范围内变化,进而说明了实际作业环境中所提粘附策略的可行性。 展开更多

关键词 ROV LADRC 粘附 水凝胶 阵列式吸盘 轨迹跟踪

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对抗环境下一种带时间窗的多机器人巡逻任务规划策略

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作者 陈静怡 李宗刚 杜亚江 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第9期2699-2706,共8页

为解决现有多机器人协同巡逻策略在对抗环境下决策反应时间长以及仅限于单机器人-入侵者对抗的问题,提出一种结合全局规划与在线决策的新巡逻策略。针对机器人续航限制,构建带时间窗的多机器人任务规划模型,设计改进的softmax回归人工... 为解决现有多机器人协同巡逻策略在对抗环境下决策反应时间长以及仅限于单机器人-入侵者对抗的问题,提出一种结合全局规划与在线决策的新巡逻策略。针对机器人续航限制,构建带时间窗的多机器人任务规划模型,设计改进的softmax回归人工鱼群算法优化全局规划。在周界巡逻过程中,设计两种运动模式并以显式概率函数计算入侵者检测概率,提升巡逻效率与可靠性。实验表明,该策略在算法复杂度、迭代次数与运行速度方面均优于传统算法,同时为定向和全向机器人运动提供适用场景,具有反应迅速与高效巡逻的特点。 展开更多

关键词 多机器人系统 对抗巡逻 任务规划 全局策略 在线决策

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仿生机器鱼精确俯仰运动与深度控制

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作者 李宗刚 王治平 +1 位作者 夏广庆 康会峰 《船舶力学》 北大核心 2025年第9期1407-1422,共16页

针对3自由度胸鳍、柔性身体与尾鳍协同推进步态控制参数繁多、动力学建模不精确问题,设计了一种基于模糊自适应的滑模方法控制仿生机器鱼精确俯仰运动。首先,基于给定的3自由度胸鳍与柔性身体协同推进运动规律,通过最小二乘法利用CFD数... 针对3自由度胸鳍、柔性身体与尾鳍协同推进步态控制参数繁多、动力学建模不精确问题,设计了一种基于模糊自适应的滑模方法控制仿生机器鱼精确俯仰运动。首先,基于给定的3自由度胸鳍与柔性身体协同推进运动规律,通过最小二乘法利用CFD数值模拟建立了鱼体推力/力矩与胸鳍拍翼旋转相位差和柔性身体波动频率之间的关系。其次,以当前和期望深度水平面为渐近面的光滑曲线为期望运动轨迹,利用所设计模糊自适应滑模控制器实现机器鱼自由俯仰运动,其中采用模糊控制器分析计算模糊控制规则自适应律,实时补偿机器鱼运动时动力学模型的不确定项和水流干扰项,并结合滑模控制器减小系统抖振实现轨迹精确跟踪。最后,仿真和水池实验结果表明,机器鱼能够快速、平稳地在不同深度之间进行游动,其运动轨迹光滑,最大深度偏差仅为0.08 m,稳态误差保持在0.04 m以内,从而验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 仿生机器鱼 CFD数值模拟 模糊自适应控制 滑模控制 定深运动

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铆接机器人位置和压铆力自适应模糊滑模阻抗控制

7

作者 焦建军 李宗刚 +1 位作者 康会峰 陈引娟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期300-312,共13页

针对机器人铆接小尺寸、低刚度铆钉过程中对准精度要求高、作业行程小和冲击力大等问题,提出了一种结合自适应模糊滑模控制和模糊阻抗控制的机器人铆接控制方法。为此,将机器人铆接控制过程分为接近对准与压铆两个阶段。其中,为了实现... 针对机器人铆接小尺寸、低刚度铆钉过程中对准精度要求高、作业行程小和冲击力大等问题,提出了一种结合自适应模糊滑模控制和模糊阻抗控制的机器人铆接控制方法。为此,将机器人铆接控制过程分为接近对准与压铆两个阶段。其中,为了实现快速接近铆钉顶部以及铆接头与铆钉轴线的精确对准,设计了以双曲正切函数为切换函数的模糊自适应滑模控制器,使得切换过程更加光滑、滑模增益自适应调节,从而降低了系统的抖振,实现了运动的快速性和准确性;针对压铆阶段作业行程小、冲击力大的特点,设计了以接触力误差和力增量为输入的阻尼调整模糊控制器,减少了阻尼参数在阻抗控制过程中产生的振荡,避免了过度力加载导致的铆钉损坏或铆接失败。仿真及试验结果表明,所给出的控制方法位置精度在0.3 mm以内,力接触具有更好的稳定性、实时性和快速性,能够满足铆接工艺规范要求,对于铆接机器人的高精度作业具有借鉴意义。 展开更多

关键词 铆接机器人 轨迹跟踪 滑模控制 模糊控制 阻抗控制 位置与力控制

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访问者访问趋势下多机器人动态分区巡逻策略

8

作者 马文杰 李宗刚 +1 位作者 杜亚江 陈引娟 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第S02期685-693,共9页

针对外来访问者访问环境导致所在分区机器人巡逻工作负荷增大的问题,提出一种访问者访问趋势的多机器人动态分区巡逻策略,以提高多机器人系统在动态环境中巡逻的效率。首先,使用改进k-means策略完成对环境的静态初始化分,通过在不同位... 针对外来访问者访问环境导致所在分区机器人巡逻工作负荷增大的问题,提出一种访问者访问趋势的多机器人动态分区巡逻策略,以提高多机器人系统在动态环境中巡逻的效率。首先,使用改进k-means策略完成对环境的静态初始化分,通过在不同位置加入机器人的访问频次需求,机器人在各自的区域中执行巡逻任务;其次,当访问者进入环境对不同节点进行访问时,机器人通过关注访问者访问的趋势,与相邻分区机器人协商后,将区域候选节点经过对相邻区域的多次转移以均衡分区机器人的工作负荷,完成对区域的实时动态划分。仿真结果表明,机器人可以在成功检测到访问者的同时保持工作负荷动态均衡,所提访问者访问趋势下多机器人动态分区巡逻策略可以显著提升动态环境下多机器人巡逻的效率。 展开更多

关键词 节点访问频次 访问者趋势 动态分区 多机器人系统 持续巡逻

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基于Voronoi和虚拟力的多机器人持续监控研究 被引量：2

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作者 袁国栋 李宗刚 +1 位作者 杜亚江 陈引娟 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第9期1842-1849,共8页

针对有障碍环境中多机器人系统持续监控问题,基于泰森多边形(Voronoi diagram)和虚拟力方法提出了一种分布式监控算法,其中机器人监控路径由其与周围环境、相邻机器人及目标点之间的虚拟力合力共同确定,以实现对任务区域内所有目标点的... 针对有障碍环境中多机器人系统持续监控问题,基于泰森多边形(Voronoi diagram)和虚拟力方法提出了一种分布式监控算法,其中机器人监控路径由其与周围环境、相邻机器人及目标点之间的虚拟力合力共同确定,以实现对任务区域内所有目标点的持续监控。首先,利用Voronoi实现对监控区域的划分,并结合所引入的重叠质心和有效质心概念,实现了区域覆盖重叠率的计算。在此基础上,利用Voronoi和虚拟力构建了机器人运动模型,设计了机器人避障及状态信息实时更新算法。再次,通过大量仿真实验,分析了环境变化、感知模型、机器人数量、区域重叠率等因素对机器人完成持续监控任务的影响。仿真结果表明,所提分布式算法提高了多机器人系统对任务区域的持续监控效率。 展开更多

关键词 多机器人系统 持续监控 VORONOI 虚拟力

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基于多步长的多机器人分布式巡逻算法研究 被引量：2

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作者 白耀文 杜亚江 李宗刚 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2023年第2期313-320,共8页

针对多机器人巡逻中多数算法只利用被访问节点的相邻节点信息,导致平均空闲时间增加的问题,提出了一种基于多步长的分布式巡逻算法。首先,利用无向图对环境进行建模,其中存在路径的2个节点互为邻居,引入重要度刻画节点所在区域的重要程... 针对多机器人巡逻中多数算法只利用被访问节点的相邻节点信息,导致平均空闲时间增加的问题,提出了一种基于多步长的分布式巡逻算法。首先,利用无向图对环境进行建模,其中存在路径的2个节点互为邻居,引入重要度刻画节点所在区域的重要程度。其次,设计基于个体机器人的效用函数,其中利用了被访问节点邻居的邻居信息,函数在结合相邻节点空闲时间和重要度的同时,考虑了相邻节点邻居的局部平均空闲时间和节点个数,进而通过比较效用函数来指导个体机器人运动。实验结果表明,该算法在机器人数量逐渐增多时,系统的全局平均空闲时间也逐渐缩短且具有很好的稳定性,相较于其他几种对比算法,该算法更加适用于机器人数量较多时的巡逻任务。 展开更多

关键词 多机器人巡逻系统 多步长 分布式巡逻算法 全局平均空闲时间 重要度

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一种基于离散时间一致性理论的多机器人分布式巡逻算法

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作者 张鹏超 李宗刚 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期1470-1479,共10页

在多机器人巡逻任务中,由于通信距离的限制,单个机器人很难获得全局信息。然而,现有的大多数多机器人分布式巡逻算法都要求每个机器人获得其巡逻区域的全局信息进行决策。因此,考虑到通信半径约束和局部信息约束,为了通过相邻机器人之... 在多机器人巡逻任务中,由于通信距离的限制,单个机器人很难获得全局信息。然而,现有的大多数多机器人分布式巡逻算法都要求每个机器人获得其巡逻区域的全局信息进行决策。因此,考虑到通信半径约束和局部信息约束,为了通过相邻机器人之间的交互完成巡逻任务,基于离散时间一致性理论提出了两种巡逻算法。算法1使用全局信息进行决策,算法2基于离散时间一致性理论实现局部信息对全局信息的预测进行决策。通过模拟器Stage对所提算法与对比算法在不同机器人数量、通信半径、地图环境下进行了对比。实验验证了所提出的基于局部信息的分布式多机器人巡逻算法具有与原算法类似的特性和性能,能够使机器人在没有全局信息的情况下判断全局状态,并基于邻居之间的协商完成巡逻任务。 展开更多

关键词 巡逻 多机器人系统 分布式协同 离散时间一致性

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变刚度柔性仿生机器鱼设计与游动性能分析

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作者 李青泉 李宗刚 +3 位作者 王治平 黎斌 夏广庆 康会峰 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第10期282-290,共9页

受鱼类在不同游动模式下主动调节身体刚度以提升游动性能的启发,设计了一种变刚度柔性身体的仿生机器鱼。该机器鱼由头部、主动身体段、被动身体段及柔性尾鳍构成,其中被动身体段通过变刚度机构实现柔性身体刚度的动态调节,实验数据显... 受鱼类在不同游动模式下主动调节身体刚度以提升游动性能的启发,设计了一种变刚度柔性身体的仿生机器鱼。该机器鱼由头部、主动身体段、被动身体段及柔性尾鳍构成,其中被动身体段通过变刚度机构实现柔性身体刚度的动态调节,实验数据显示其刚度调节范围为0.128~0.697 Nm/rad。理论层面,建立了机器鱼的运动学模型与拉格朗日动力学模型,并借助计算流体力学(CFD)技术获取精确的水动力参数,通过仿真与实验的对比分析,探究机器鱼的游动性能。结果表明:通过调整身体刚度,在驱动频率为0.5 Hz时,机器鱼的游动速度与效率分别提升了14.8%和15.3%;而在驱动频率为2.5 Hz时,速度和效率分别提升了102.6%和106.6%。本研究为高性能仿生机器鱼的设计优化与实际应用提供了理论依据与实验支撑。 展开更多

关键词 仿生机器鱼 变刚度 动力学模型 游动性能 刚柔耦合

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基于扰动观测器的铆接机器人轨迹跟踪控制 被引量：8

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作者 李宗刚 李龙雄 +1 位作者 杜亚江 陈引娟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期296-305,共10页

为解决铆接机器人工作时外部干扰造成系统抖震大,轨迹跟踪精度较低问题,设计一种扰动观测器与分数阶滑模控制器组合的自适应控制方法。首先,通过引入时延估计策略建立铆接机器人的局部动力学模型,利用扰动观测器实时观测系统模型所受的... 为解决铆接机器人工作时外部干扰造成系统抖震大,轨迹跟踪精度较低问题,设计一种扰动观测器与分数阶滑模控制器组合的自适应控制方法。首先,通过引入时延估计策略建立铆接机器人的局部动力学模型,利用扰动观测器实时观测系统模型所受的可见干扰;其次,针对系统产生的抖震问题,设计分数阶滑模面替代传统滑模控制,采用新型趋近律使系统在切换面上能够连续平稳运动,针对系统所受的不可见干扰,设计自适应策略实现对外部干扰的完全补偿;最后,通过Lyapunov函数证明所设计控制器的有效性。以三自由度机器人进行仿真及实体试验,结果表明,相较于分数阶滑模控制,采用该控制器后机器人各关节的追踪误差峰值分别下降了50%,59%和63%,从而验证了该控制器不仅能有效消除系统所受较大干扰产生的抖震问题,而且提高了铆接机器人作业时的鲁棒性和轨迹跟踪精度。 展开更多

关键词 铆接机器人 轨迹跟踪 时延估计 扰动观测器 分数阶滑模控制

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基于机器视觉的箱体类金属工件铆接质量检测方法研究 被引量：3

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作者 宋秋凡 杜亚江 +1 位作者 李宗刚 高溥 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第11期75-81,共7页

针对箱体类金属工件铆接质量难以检测、检测效率及精度低的问题,通过分析半空心铆钉铆接特点,基于机器视觉技术,提出了一种特征融合与机器学习结合的铆接质量检测方法。首先,为了克服铆钉反光及背景噪声和纹理的影响,提出改进的Retinex... 针对箱体类金属工件铆接质量难以检测、检测效率及精度低的问题,通过分析半空心铆钉铆接特点,基于机器视觉技术,提出了一种特征融合与机器学习结合的铆接质量检测方法。首先,为了克服铆钉反光及背景噪声和纹理的影响,提出改进的Retinex图像增强算法和多阈值目标分割算法,得到铆钉及镦头等感兴趣区域;其次,为了准确描述缺陷特征,提取目标区域的几何形状及Zernike矩等12维特征向量;最后,设计了基于ELM分类算法实现缺陷的分类。实验结果表明,该方法能够准确检测出铆接质量缺陷,“合格-缺陷”二分类和缺陷多分类检测正确率分别为95.2%和92%,且满足实时在线检测需求。 展开更多

关键词 机器视觉 铆接质量 特征融合 ZERNIKE矩 极限学习机

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基于节点重要度的多机器人分布式巡逻策略 被引量：5

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作者 霍耀彦 李宗刚 高溥 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2022年第2期510-514,共5页

考虑到在多机器人巡逻任务中,待访问节点的重要程度存在差异是一种普遍现象,针对多数巡逻算法没有考虑节点重要程度的不同,导致所有节点的空闲时间趋于一致,从而造成重要节点访问频次不足、普通节点过度访问的问题,提出了一种基于节点... 考虑到在多机器人巡逻任务中,待访问节点的重要程度存在差异是一种普遍现象,针对多数巡逻算法没有考虑节点重要程度的不同,导致所有节点的空闲时间趋于一致,从而造成重要节点访问频次不足、普通节点过度访问的问题,提出了一种基于节点重要度的分布式巡逻策略以优化节点访问频率、降低全局平均空闲时间。机器人计算周围节点空闲时间与重要度,在线决策目标节点,估计到达目标节点的时刻,并且将访问目标与估计到达时刻告知附近的同伴;为了避免某些节点被过度访问,在边缘节点的被访问频率低于最小访问频率时提高边缘节点的重要度,使得机器人可以尽快访问该点。最后,通过仿真分析了机器人数量、环境变化、重要度等因素对机器人完成持续巡逻任务的影响。结果表明,重要度大的节点被访问次数明显增加;在巡逻环境与机器人数量相同的前提下,该算法的异常值较少且平均空闲时间较小,多机器人持续巡逻性能表现较好。 展开更多

关键词 节点重要度 分布式 多机器人系统 持续巡逻

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无标定视觉伺服多轴孔装配定位方法研究 被引量：1

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作者 焦建军 李宗刚 +2 位作者 李龙雄 陈引娟 夏广庆 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3731-3741,共11页

针对机器人多轴孔铆接装配件装配过程易出现装配件定位不准、孔与铆钉对准困难和装配效率低等问题,提出一种基于鲁棒卡尔曼滤波和前馈神经网络的铆接件视觉伺服精确定位方法,实现多轴孔铆接工件的自动定位。首先,搭建以工件顶点为特征... 针对机器人多轴孔铆接装配件装配过程易出现装配件定位不准、孔与铆钉对准困难和装配效率低等问题,提出一种基于鲁棒卡尔曼滤波和前馈神经网络的铆接件视觉伺服精确定位方法,实现多轴孔铆接工件的自动定位。首先,搭建以工件顶点为特征点的机器人视觉伺服定位系统;其次,利用鲁棒卡尔曼滤波在线预测图像雅可比矩阵,并借助前馈神经网络在线动态补偿系统的估计误差,解决未知系统噪声的互相关性及“图像-操作空间”延时性造成的图像雅可比矩阵辨识精度低的问题;最后,采用最小二乘法设计无标定视觉伺服深度估计器,通过机器人的运动状态和图像特征的变化数据估计深度,解决铆接件定位时的深度问题。研究结果表明:相较于采用传统卡尔曼滤波的视觉伺服方法,机器人末端速度收敛时间减少30%,收敛曲线平滑,机器人末端运行轨迹平稳且接近直线,无振荡回馈现象,图像特征点定位误差绝对值最大为0.228像素,能够实现公板和母板快速定位,保证机器人快速完成铆接件的定位对准及后续装配任务。 展开更多

关键词 多轴孔 铆接 机器人定位 无标定视觉伺服 卡尔曼滤波 图像雅可比矩阵

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仿生机器鱼俯仰运动两侧胸鳍协同推进曲线数值模拟

17

作者 董雅文 李宗刚 +1 位作者 黎斌 夏广庆 《中南大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2024年第12期4452-4461,共10页

针对胸鳍运动参数与仿生机器鱼俯仰运动之间的关系不够明确的问题,基于计算流体力学(CFD)数值模拟机器鱼在水中的俯仰运动,对俯仰运动步态行为进行分析。建立机器鱼模型和三维胸鳍模型,设定机器鱼胸鳍运动规律为“椭圆型”,运用最小二... 针对胸鳍运动参数与仿生机器鱼俯仰运动之间的关系不够明确的问题,基于计算流体力学(CFD)数值模拟机器鱼在水中的俯仰运动,对俯仰运动步态行为进行分析。建立机器鱼模型和三维胸鳍模型,设定机器鱼胸鳍运动规律为“椭圆型”,运用最小二乘法对绕Y轴的转角与胸鳍攻角之间的关系进行拟合,得到绕Y轴的转角关于胸鳍攻角和时间的非线性映射关系,分析机器鱼在俯仰运动过程中的运动性能、流场涡结构等,最后,采用实验室仿生机器鱼对仿真结果进行验证。研究结果表明:胸鳍攻角的绝对值越大,机器鱼做俯仰运动的幅度越大;在给定的胸鳍攻角下,绕Y轴的转角关于胸鳍攻角与时间呈二次函数关系;胸鳍在拍动时,胸鳍前后两侧和上下两侧都存在压力差,为鱼体提供推力和升力,支持机器鱼上浮和下潜。仿真结果具有准确性和可靠性。 展开更多

关键词 仿生机器鱼 俯仰运动 数值模拟 协同推进 胸鳍攻角

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一种基于AEKF的铆接件视觉伺服精确装配方法 被引量：2

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作者 李宗刚 李彦博 +1 位作者 焦建军 杜亚江 《系统仿真学报》 北大核心 2025年第1期107-118,共12页

针对工业生产中存在多轴孔铆接件因铆钉数量多、铆钉与铆孔间隙小、铆钉分布不规则等特点,致使装配过程约束复杂,装配精度要求高,难以实现铆接工艺智能化以提升装配效率问题,提出一种基于自适应扩展卡尔曼滤波的铆接件视觉伺服精确装配... 针对工业生产中存在多轴孔铆接件因铆钉数量多、铆钉与铆孔间隙小、铆钉分布不规则等特点,致使装配过程约束复杂,装配精度要求高,难以实现铆接工艺智能化以提升装配效率问题,提出一种基于自适应扩展卡尔曼滤波的铆接件视觉伺服精确装配方法。为实现铆接件装配时的高精度定位,在传统扩展卡尔曼滤波的基础上,引入自适应噪声估计器,消除未知环境下的系统噪声对图像雅可比矩阵估计精度的影响,保证视觉伺服过程中图像雅可比矩阵的高精度估计;为保证铆接件装配时视觉伺服运动轨迹平滑稳定,设计滑模控制器,对铆接件进行轨迹跟踪,同时引入最小二乘法对铆接件图像特征深度信息进行实时在线估计,实现铆接件的高精度装配;以6自由度机器人建立仿真模型,结果表明在分布不规则的铆钉中选取4个铆钉的圆心点特征作为控制输入,通过设计的视觉伺服控制器能够完成铆接件的高精度多轴孔装配,提高了铆接工艺中关键工序的智能化水平。 展开更多

关键词 铆接 多轴孔装配 自适应扩展卡尔曼滤波 深度在线估计 滑模控制

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时滞和干扰下多智能体系统动态事件触发固定时间一致性 被引量：1

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作者 宁小刚 李宗刚 +1 位作者 陈引娟 杜亚江 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第2期323-334,共12页

针对具有输入时滞、未知干扰和切换拓扑的一阶多智能体系统,本文设计了基于个体的分布式控制器.在两种不同动态事件触发控制协议下,分别给出了系统可解实际固定时间平均一致性问题的充分性条件,且系统均不存在Zeno行为.其中,所提连续通... 针对具有输入时滞、未知干扰和切换拓扑的一阶多智能体系统,本文设计了基于个体的分布式控制器.在两种不同动态事件触发控制协议下,分别给出了系统可解实际固定时间平均一致性问题的充分性条件,且系统均不存在Zeno行为.其中,所提连续通信动态事件触发控制协议通过引入内部动态变量,使得触发条件能够实时变化,显著减少了个体触发的次数,降低了控制器更新频次和系统整体能耗,所提间歇通信动态事件触发控制协议仅需利用触发时刻的邻居信息,以及对内部动态变量的估计值,避免了个体间的连续通信,有效减少了系统的通信负担,节省了通信资源.数值仿真结果验证了所提控制协议的有效性. 展开更多

关键词 多智能体系统 动态事件触发控制 固定时间一致性 切换拓扑 输入时滞 未知干扰

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基于改进RT-DETR的铆接件缺陷检测算法

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作者 李文龙 李宗刚 +3 位作者 焦建军 杜亚江 陈引娟 王国平 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第5期213-222,共10页

针对现有智能检测算法对铆接件表面缺陷检测类型不充分、检测点位少、精度与效率较低等问题,提出了一种基于改进RT-DETR的缺陷检测方法。为高效地提取铆接件缺陷特征,减少冗余计算和内存访问,提出一种高低频特征融合的主干网络HiLo-Fast... 针对现有智能检测算法对铆接件表面缺陷检测类型不充分、检测点位少、精度与效率较低等问题,提出了一种基于改进RT-DETR的缺陷检测方法。为高效地提取铆接件缺陷特征,减少冗余计算和内存访问,提出一种高低频特征融合的主干网络HiLo-Fasternet-r18;为增强缺陷特征到注意力头的多样性,采用级联群体注意网络加强AIFI输入特征的多样性,并以点采样的方式完成CCFM中的上采样,提升对小目标检测的效率和精度;通过重构SIoU损失,完成对难易样本缺陷目标的关注,以提高缺陷边界框的回归精度。实验表明,改进的模型能够实现铆接件多类型、多点位缺陷检测任务,其平均检测精度mAP50达到了97.7%,参数量下降20%,且其检测速度FPS达到59.6帧/s,满足工业场景检测实时性的要求。 展开更多

关键词 铆接件缺陷检测 RT-DETR HiLo-Fasternet-r18 注意力机制 超轻量高效动态上采样

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