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题名面向模块化设计的水下机器人集群编队控制
被引量：2
- 1
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作者
孙栋
汤奇荣
刘明昊
李江
刘浩煜
崔国华
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机构
上海工程技术大学机械与汽车工程学院智能协作机器人研究所
同济大学机械与能源工程学院机器人技术与多体系统实验室
同济大学中德学院
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2024年第2期68-73,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(61873192)
上海市产业协同创新项目(产业发展类)(HCXBCY-2022-051)“快扶”项目(61403110321)
+1 种基金
“创新”项目(No.20-163-00-TS-009-125-01,21-163-00-TS-011-011-01,2021-JCJQ-LB-010-11,2022-JCJQZQ-079)
“十四五”装备预研共用技术项目(50912030501)。
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文摘
针对在近海环境下,利用“以机代人”进行自主特种作业的实际需求,设计研发模块化可重构水下机器人,并提出一种基于领航者-虚拟结构的编队策略。首先针对几种不同的典型水下作业任务,依据重构方案设计异构水下机器集群;然后根据水平面三自由度运动学和动力学方程,推导水下机器人集群的动态误差模型;针对路径已知的集群编队问题提出领航者-虚拟结构策略,其中跟随者水下机器人采用基于通信时延补偿的滑模控制器进行跟踪。结果表明,该控制策略可以快速形成队形且轨迹误差小于5%。最后应用3种已开发完成的水下机器人,在可视化仿真平台中进行实验验证,证明该异构水下机器人集群编队方法合理高效。
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关键词
水下机器人
无人集群系统
编队控制
滑模变结构
可视化仿真
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Keywords
underwater robot
unmanned swarm system
formation control
sliding mode variable structure
visual simulation
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分类号
U674.94
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名自主水下航行器编队流体动力特性分析
- 2
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作者
苏士博
刘浩煜
余敏
汤奇荣
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机构
同济大学机械与能源工程学院机器人技术与多体系统实验室
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2025年第5期62-67,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(62373285)
上海市产业协同创新项目(HCXBCY-2022-051)
机器人技术与系统全国重点实验室开放基金资助项目(SKLRS-2024-KF-04)。
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文摘
自主水下航行器编队航行时,艇体通过流体产生的水动力相互作用会影响AUV的能耗、运动稳定性等,研究自主水下航行器编队的流体动力特性对于提高其运动稳定性、节约能源等具有重要意义。首先利用量纲分析方法对自主水下航行器所受的驱动力和水动力进行分析,提出基于量纲方法的驱动力和水动力的近似计算方法,利用仿真和实验数据求出驱动力系数,然后利用计算流体力学方法对自主水下航行器编队直线航行进行数值模拟,并分析在串联式、并联式、“V”形编队下自主水下航行器所受的力和力矩的变化及其对运动的影响。根据数值模拟结果得出,在串联式编队下编队距离主要影响自主水下航行器所受阻力,并联式编队和“V”形编队下编队距离主要影响横向力和偏航力矩,艇体周围的压力分布是影响受力情况的主要原因。
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关键词
自主水下航行器
编队流体特性
量纲分析
计算流体力学
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Keywords
autonomous underwater vehicle
formation hydrodynamics characteristics
dimensional analysis
com-putational fluid dynamics
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分类号
U674.91
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名自主水下航行器群探测行为关键技术分析
- 3
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作者
余敏
刘浩煜
张文凯
汤奇荣
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机构
同济大学机械与能源工程学院机器人技术与多体系统实验室
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2025年第3期111-116,共6页
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基金
国家自然科学基金项目(62373285)
上海市产业协同创新项目(产业发展类,HCXBCY-2022-051)
+1 种基金
机器人技术与系统全国重点实验室开放基金(SKLRS-2024-KF-04)
某部基础科研计划项目(XXXX2022YYYC133)。
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文摘
自主水下航行器协同技术发展需求日益迫切,研究多航行器协同探测技术能够提高未知海洋环境下作业效率、避免人员生命安全问题,在海洋资源探测、海洋搜救等应用中发挥着重要作用。在复杂未知水下环境中,通过多航行器协同行为实现对特定目标物的高效探测是一项巨大挑战。对水下群探测行为的关键技术进行研究,分析了基于图论、仿生模型、动力学模型和学习模型的水下群探测行为建模方法,分析了有组织和自组织群行为规划方法,分析了动力学模型、数据驱动的群体协同控制方法。研究结果表明,探测信息沟联的水下群体交互、可解释性强的学习类协同探测行为策略、动力学模型与数据相结合的行为控制方法是未来水下群探测行为技术的重要发展趋势。
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关键词
群体智能
水下机器人
行为规划与控制
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Keywords
collective intelligence
underwater robot
behavior planning and control
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
-
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题名面向空间机械臂的遥操作人-机交互系统设计
被引量：2
- 4
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作者
汤奇荣
夏乾臣
徐宸飞
徐鹏杰
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机构
同济大学机械与能源工程学院机器人技术与多体系统实验室
清华大学
国防科技创新研究院
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出处
《指挥与控制学报》
CSCD
2022年第3期278-285,共8页
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基金
空间智能控制技术实验室开放基金课题(2021-JCJQ-LB-010-11)资助。
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文摘
空间站机械臂是空间站的关键技术之一.针对太空环境中,其操纵复杂度高、操作难度大、交互效率低、限制多和天地大时延等实际问题,设计了面向空间机械臂的遥操作人机交互系统.提出并优化了一种基于Kinect相机的手势识别算法,通过骨骼跟踪与深度信息处理分类并加工识别图像,为操作者提供反馈;结合仿真软件设计了机械臂遥操作控制方案,配置微重力虚拟现实环境;结合模型预测控制,提出了一种基于状态预报的遥操作时延控制方案.仿真实验验证表明,该方法利用手势交互的视觉反馈与虚拟状态预测,可引导操作者在微重力下控制机械臂抓取并移动物体,实现人在回路的空间机械臂遥操作控制,有效降低了时延.
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关键词
遥操作
空间机械臂
手势识别
模型预测控制
时延问题
虚拟现实技术
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Keywords
teleoperation
space manipulator
gesture recognition
model prediction control
time delay problem
virtual reality technology
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分类号
TP241
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名低检测置信度下轻量化水下多目标跟踪算法
- 5
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作者
张文凯
余敏
刘浩煜
叶颢
冯琳琳
汤奇荣
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机构
同济大学机械与能源工程学院机器人技术与多体系统实验室
同济大学体育教学部
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2025年第6期128-133,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(62373285)
上海市产业协同创新项目(HCXBCY-2022-051)
+1 种基金
机器人技术与系统全国重点实验室开放基金(SKLRS-2024-KF-04)
某部基础科研计划项目(XXXX2022YYYC133)。
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文摘
水下声呐图像存在背景噪声严重等问题,导致水下分类器输出大量检测低置信度对象。而现有的水下多目标跟踪框架大多简单排除低置信度目标,导致跟踪轨迹中断。本文提出一种低检测置信度下水下多目标跟踪算法YOLO-Fair MOT;引入多通道随机混合注意力模块,抑制背景噪声的影响;采用深度可分离卷积降低模型复杂性,提升跟踪过程的整体速度;结合低置信度数据匹配算法与广义交并比匹配算法,改善跟踪轨迹的中断问题。实验结果表明,YOLO-Fair MOT算法具有更好的跟踪准确度、跟踪精确度、轨迹保持性以及检测速度。
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关键词
水下多目标跟踪
前视声呐图像
轻量化
YOLOv5
Fair
MOT
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Keywords
multi-object tracking
forward looking sonar images
light
YOLOv5
Fair MOT
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分类号
TP391.4
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名基于主动阻尼控制的柔性基座振动抑制
被引量：3
- 6
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作者
周政
邹怀武
储驻港
钟楼
汤奇荣
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机构
同济大学机械与能源工程学院机器人技术与多体系统实验室
上海市空间飞行器机构重点实验室
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出处
《上海航天（中英文）》
CSCD
2021年第6期100-104,共5页
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文摘
针对安装在柔性基座上的空间机械臂运动过程中的振动问题,提出了一种改进的主动阻尼控制方案;利用参数辨识,给出了惯性矩阵估计值的显式表达式,并且在基座振动抑制控制律中加入了基座位移补偿项。对平面二连杆柔性基座机械臂进行仿真实验。结果表明:原始的主动阻尼控制虽然能够保证在机械臂运动过程中基座的振动抑振,但机械臂轨迹跟踪误差收敛较慢,改进后的控制律能够更快地缩小轨迹跟踪误差,整体的基座抑振效果更好。
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关键词
柔性基座
振动抑制
参数辨识
主动阻尼控制
轨迹跟踪
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Keywords
flexible base
vibration suppression
parameter identification
active damping control
trajectory tracking
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分类号
TP241.2
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
O328
[理学—一般力学与力学基础]
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题名基于滑模控制的欠驱动微型AUV轨迹跟踪控制
被引量：2
- 7
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作者
孙栋
汤奇荣
李江
刘明昊
崔国华
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机构
上海工程技术大学机械与汽车工程学院智能协作机器人研究所
同济大学机械与能源工程学院机器人技术与多体系统实验室
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出处
《舰船科学技术》
北大核心
2023年第24期97-101,共5页
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基金
国家自然科学基金资助项目(61873192)
上海市产业协同创新项目(产业发展类)(HCXBCY-2022-051)
+2 种基金
“快扶”项目(61403110321)
“创新”项目(20-163-00-TS-009-125-01,21-163-00-TS-011-011-01,2021-JCJQ-LB-010-11)
“十四五”装备预研共用技术项目(50912030501)。
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文摘
针对自行研制的微型自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV),提出一种基于准滑动模态的滑模变结构控制方法,以实现快速、精确的三维轨迹跟踪。首先建立微型AUV的动力学模型,并基于准滑动模态设计轨迹跟踪控制器,通过Lyapunov稳定性理论对控制器的控制效果进行验证。最后在Matlab环境中对微型AUV三维轨迹跟踪进行仿真验证,结果表明所设计的滑模控制器控制效果精度较高、响应较快,能够有效地实现水下三维空间的轨迹跟踪控制。
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关键词
自主式水下航行器
轨迹跟踪
滑模控制
李雅普诺夫理论
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Keywords
autonomous underwater vehicle
trajectory tracking
sliding mode control
Lyapunov theory
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分类号
TP242.3
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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