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基于柔性相变储能材料的超低温巡检机器人热管理技术研究
1
作者 王贵山 阳灿 +2 位作者 尉成果 王韩 王伟东 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期312-323,共12页
超低温巡检机器人能够在人不可达的环境中遂行各类工作任务,太空和深海等极端超低温环境能给大部分常规电子元件和机械部件的正常运行造成不可逆毁伤,因此节能高效的热管理技术对超低温巡检机器人意义重大,也是目前该领域面临的难点技... 超低温巡检机器人能够在人不可达的环境中遂行各类工作任务,太空和深海等极端超低温环境能给大部分常规电子元件和机械部件的正常运行造成不可逆毁伤,因此节能高效的热管理技术对超低温巡检机器人意义重大,也是目前该领域面临的难点技术之一。相变储能具有高储能密度和近似恒温的热管理能力等独特优势,在热管理方面具有重要的研究价值,但在-163℃超低温下相变储能材料的储能机理不明晰,相变材料类型、空间分布等对储能的影响机制尚不明确。研究从超低温相变材料的储能机理出发,研究了超低温环境下(-163℃)不同相变储能材料的温度变化情况,定量分析了不同相变材料的相变过程和储能效果,并通过实验验证分析结果的准确性,进而优选了相变储能材料。在此基础上对相变储能材料不同尺度和空间分布下的储能效果开展了仿真研究,对相变储能材料空间分布进行了分析和优化。最后基于研究的相变储能热管理技术设计了超低温巡检机器人并开展低温巡检实验,结果表明巡检机器人能够在-163℃超低温下开展长时间巡检工作,验证了基于相变储能热管理技术的可行性,为具备高效热管理能力的超低温巡检机器人设计提供了一条有效的技术途径。 展开更多
关键词 超低温 巡检机器人 相变储能 热管理技术 柔性材料
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考虑动态因素影响的机器人磨削表面粗糙度预测
2
作者 郭万金 郝钦磊 +3 位作者 徐明坤 曹雏清 赵立军 王力 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第3期110-122,共13页
机器人磨削过程受到动态因素与静态因素的综合影响,具有复杂耦合、高度时变非线性等动态特性。为解决动态因素特征选择困难与仅考虑静态因素致使表面粗糙度预测精度低的问题,结合深度学习技术,提出一种考虑动态因素影响的机器人磨削表... 机器人磨削过程受到动态因素与静态因素的综合影响,具有复杂耦合、高度时变非线性等动态特性。为解决动态因素特征选择困难与仅考虑静态因素致使表面粗糙度预测精度低的问题,结合深度学习技术,提出一种考虑动态因素影响的机器人磨削表面粗糙度预测方法。首先,利用卷积神经网络自动提取磨削过程中动态因素的空间特征,捕捉机器人磨削的复杂动态行为;通过双向长短期记忆网络从获得的空间特征中提取时序特征,表征机器人磨削的动态变化;引入注意力机制实现空间特征、时序特征和静态因素的自动权重分配;利用改进的鲸鱼优化算法自适应优化双向长短期记忆网络的超参数,提高收敛速度和适应机器人磨削动态变化。其次,根据所提预测方法,构建一种考虑动态因素影响的IWOA-CNN-BiLSTM-Attention表面粗糙度预测模型。再次,开展机器人磨削加工实验,将提取的动态因素空间特征和时序特征、采集的静态因素和表面粗糙度测量值归一化处理,构建实验数据集。最后,将实验数据集输入预测模型进行模型训练,实现同时考虑动态因素和静态因素的机器人磨削表面粗糙度预测;并通过对比实验验证所提预测方法的有效性,其对应预测模型的平均绝对百分比误差、均方根误差和决定系数分别为0.0276、0.0295和0.9988,与对比预测模型相比,预测精度分别提高17.14%、13.65%和21.35%。 展开更多
关键词 机器人磨削 表面粗糙度预测 动态因素 静态因素 深度学习
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基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统的研究 被引量：62
3
作者 秦勇 臧希喆 +2 位作者 王晓宇 赵杰 蔡鹤皋 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期298-301,共4页
提出了一种基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统,并对检测系统的原理,组成以及数据采集进行了研究.并对陀螺仪和加速度计的影响因素进行说明,利用硬件对采集的数据进行滤波处理.通过卡尔曼滤波方法实现数据融合,充分地利用惯性传感... 提出了一种基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统,并对检测系统的原理,组成以及数据采集进行了研究.并对陀螺仪和加速度计的影响因素进行说明,利用硬件对采集的数据进行滤波处理.通过卡尔曼滤波方法实现数据融合,充分地利用惯性传感器的信息,从而有效地提高姿态检测系统的检测精度.仿真试验表明了卡尔曼滤波方法对于提高检测精度是切实有效的.在实际的试验中也取得了很好的效果,并应用于实际的机器人姿态检测. 展开更多
关键词 姿态检测 惯性传感器 陀螺仪 加速度计 卡尔曼滤波
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外骨骼式上肢康复机器人及其控制方法研究 被引量：22
4
作者 王东岩 李庆玲 +1 位作者 杜志江 孙立宁 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1008-1013,共6页
提出了一种融合单、多关节及日常生活功能行动作训练的5自由度外骨骼式偏瘫上肢康复机器人系统.根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,提取偏瘫患者的健侧肢体运动的表面肌电信号用于驱动康复机器人辅助患者患侧肢体实现康复训练动作.采用肌... 提出了一种融合单、多关节及日常生活功能行动作训练的5自由度外骨骼式偏瘫上肢康复机器人系统.根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,提取偏瘫患者的健侧肢体运动的表面肌电信号用于驱动康复机器人辅助患者患侧肢体实现康复训练动作.采用肌电绝对值积分和自回归参数模型法对上肢运动中参与动作的4块肌肉产生的sEMG信号分别进行特征提取,并分别作为基于Levenberg-Marquardt算法的反向传播神经网络的输入,6个上肢运动作为输出建立表面肌电信号与上肢康复动作之间的关系.试验结果表明该方法利用sEMG准确地完成了对上肢康复动作的识别.该方法有利于提高中枢神经系统紧张度,促进血液循环,在康复的同时防止并发症的产生,更有利于提高患者运动积极性,保持患者正确运动的感觉. 展开更多
关键词 外骨骼式康复机器人 表面肌电信号 AR参数模型 L-M算法 BP网络
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管内移动微型机器人研究与发展现状 被引量：23
5
作者 孙立宁 刘品宽 +1 位作者 吴善强 刘涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第4期326-332,共7页
管内移动微型机器人是微型机器人领域的一个重要的方向,其主要包括用于发电、化工、制冷等行业中的细小管道检测的刚性管内移动的微小型机器人,以及能进入人肠道的内窥镜的柔性管内移动的微型机器人。将微型机器人的研究方向与内容进行... 管内移动微型机器人是微型机器人领域的一个重要的方向,其主要包括用于发电、化工、制冷等行业中的细小管道检测的刚性管内移动的微小型机器人,以及能进入人肠道的内窥镜的柔性管内移动的微型机器人。将微型机器人的研究方向与内容进行总结,介绍管内移动微型机器人的国内外研究发展现状,讨论管内移动微型机器人的研究内容与方向。 展开更多
关键词 管内移动 微型机器人 管道检测 内窥镜 研究现状
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5 DOF穿戴式上肢康复机器人控制方法研究 被引量：21
6
作者 王东岩 李庆玲 +1 位作者 杜志江 孙立宁 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1383-1387,共5页
提出了一种面向偏瘫患者,可实现单关节和多关节运动的5自由度穿戴式上肢康复机器人的控制新方法.根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,该机器人利用偏瘫患者的健肢运动的表面肌电信号(sEMG)驱动康复机械臂辅助患者患肢实现康复训练.利用肌... 提出了一种面向偏瘫患者,可实现单关节和多关节运动的5自由度穿戴式上肢康复机器人的控制新方法.根据偏瘫患者上肢单侧受损的特点,该机器人利用偏瘫患者的健肢运动的表面肌电信号(sEMG)驱动康复机械臂辅助患者患肢实现康复训练.利用肌电绝对值积分(IAV)和自回归参数模型法(AR model)对选定的上肢四块肌肉运动产生的sEMG信号进行分析,所提取的特征分别作为基于Levenberg-Marquardt算法的反向传播神经网络的输入,6个上肢运动作为输出建立表面肌电信号与上肢康复动作之间的关系.试验结果表明该方法利用sEMG准确地完成了对上肢康复动作的识别.这一方法有利于提高患者运动积极性,保持正确运动的感觉,并为研究患者受损上肢表面肌电信号与肌肉运动的关系打下了基础. 展开更多
关键词 康复机器人 表面肌电信号 康复训练动作 BP神经网络
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一种新型高速精密机器人的弹性动力学研究 被引量：14
7
作者 刘延杰 孙立宁 +1 位作者 刘品宽 刘新宇 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1294-1297,共4页
针对机器人机构的特点,将结构动力学中的固定界面子结构模态综合法与有限单元法相结合,进行了并联弹性连杆机器人机构的动力学分析,设计了一种新型两自由度高速精密平面并联机器人.通过数值仿真,计算出并联弹性连杆机器人机构的动态响... 针对机器人机构的特点,将结构动力学中的固定界面子结构模态综合法与有限单元法相结合,进行了并联弹性连杆机器人机构的动力学分析,设计了一种新型两自由度高速精密平面并联机器人.通过数值仿真,计算出并联弹性连杆机器人机构的动态响应、固有频率及其对应的模态阻尼,并与实验样机的实测结果进行比较,表明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 机器人 弹性动力学 模态综合法 有限单元法 数值仿真 固有频率
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基于虚拟样机技术的双足机器人运动仿真研究 被引量：22
8
作者 杜志江 张博 +1 位作者 孙立宁 董为 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第19期4454-4456,共3页
应用三维建模软件SolidWorks建立了HIT-ROBOCEAN双足机器人的简化模型,导入虚拟样机仿真分析软件Adams中生成虚拟样机模型,并通过在科学计算软件Matlab中得到的机器人行走步态的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,通过联合仿真获得机... 应用三维建模软件SolidWorks建立了HIT-ROBOCEAN双足机器人的简化模型,导入虚拟样机仿真分析软件Adams中生成虚拟样机模型,并通过在科学计算软件Matlab中得到的机器人行走步态的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,通过联合仿真获得机器人行走步态的三维仿真动画,并利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。为双足机器人步态规划的研究提供了一种新的方法。 展开更多
关键词 运动仿真 虚拟样机 双足机器人 ADAMS
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ICF靶支撑定位机器人系统研究 被引量：13
9
作者 孙立宁 刘彦武 +3 位作者 曲东升 李长峰 冯斌 王礼权 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1303-1307,共5页
在对惯性约束核聚变(ICF)靶支撑定位功能分析的基础上,设计并制造了一套用于靶精密定位机器人系统,主要包括靶库机构、换靶机构、送靶机构和6自由度精密并联机器人机构,论述了各部分的工作原理和组成。系统在末端采用并联机器人来实现... 在对惯性约束核聚变(ICF)靶支撑定位功能分析的基础上,设计并制造了一套用于靶精密定位机器人系统,主要包括靶库机构、换靶机构、送靶机构和6自由度精密并联机器人机构,论述了各部分的工作原理和组成。系统在末端采用并联机器人来实现对靶的精密定位,测试了靶场环境下系统的运动指标。测试结果显示:系统可在真空条件下实现对靶的精确定位、换靶、送靶工作,靶定位精度达到μm级,定位时间随精度的提高而延长。 展开更多
关键词 ICF 靶 定位 并联 机器人
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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
10
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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微动机器人运动学分析的基础研究 被引量：12
11
作者 孙立宁 安辉 +1 位作者 张涛 蔡鹤皋 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期464-470,494,共8页
本文针对微动机器人的特点，采用微分的方法对微动机器人的运动学进行了分析，得到的六自由度并联微动机器人的输入输出的位移方程、速度方程、加速度方程均具有显式的正逆表达形式，使微动机器人的运动学分析十分方便，具有通用性。
关键词 微动机器人 并联机器人 微分 运动学 机器人
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2-DOF平面并联机器人结构参数优化的研究 被引量：11
12
作者 孙立宁 楚中毅 +1 位作者 曲东升 崔晶 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期277-280,共4页
提出了一种新颖的高速高精度机器人机构:采用高速精密直线电机驱动-2-DOF平面并联杆机构.在杆机构的设计中,以结构紧凑和抑振为目标,分别采用模拟退火算法和有限元动力仿真进行了几何尺寸和截面尺寸的优化,并提出了一种基于本模型特点... 提出了一种新颖的高速高精度机器人机构:采用高速精密直线电机驱动-2-DOF平面并联杆机构.在杆机构的设计中,以结构紧凑和抑振为目标,分别采用模拟退火算法和有限元动力仿真进行了几何尺寸和截面尺寸的优化,并提出了一种基于本模型特点的新解产生机制.实验测试结果表明:经优化设计后的平面并联杆机构刚度大,高速运动下的残余振动<1 μm,直线电机的稳定时间成为决定机器人稳定时间的关键因素. 展开更多
关键词 平面并联 机器人 模拟退火法 结构优化 稳定时间
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机构影响系数和并联机器人雅克比矩阵的研究 被引量：7
13
作者 孙立宁 于晖 +2 位作者 祝宇虹 张秀峰 蔡鹤皋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期810-814,共5页
基于刚体运动学的原理,对机构影响系数进行了研究,用运动坐标系和拟牵连速度的概念给出了机构速度影响系数求解公式,揭示了机构影响系数的物理意义,明确地论证了机构速度影响系数只与机构瞬时位姿有关而与机构的真实速度无关的结论.并... 基于刚体运动学的原理,对机构影响系数进行了研究,用运动坐标系和拟牵连速度的概念给出了机构速度影响系数求解公式,揭示了机构影响系数的物理意义,明确地论证了机构速度影响系数只与机构瞬时位姿有关而与机构的真实速度无关的结论.并将该方法用于并联机器人的运动学研究,由此而给出了求解并联机器人的雅克比矩阵的方法. 展开更多
关键词 机构影响系数 并联机器人 拟牵连速度 运动坐标系 雅克比矩阵 刚体运动学
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两轮自平衡机器人运动控制研究 被引量：12
14
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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虎克铰工作空间研究及其在6-HTRT并联机器人中的应用 被引量：13
15
作者 于晖 孙立宁 +1 位作者 张秀峰 蔡鹤皋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第21期1830-1834,共5页
虎克铰作为一种能够提供两个自由度的铰链机构 ,在各种机构形式的并联机器人中得到了广泛的应用。对虎克铰的工作原理和工作空间作了研究和仿真 ,研究结果用于 6 - HTRT并联机器人的尺度综合 ,使得并联机器人的工作空间范围不受虎克铰... 虎克铰作为一种能够提供两个自由度的铰链机构 ,在各种机构形式的并联机器人中得到了广泛的应用。对虎克铰的工作原理和工作空间作了研究和仿真 ,研究结果用于 6 - HTRT并联机器人的尺度综合 ,使得并联机器人的工作空间范围不受虎克铰运动副转角范围的限制、工作空间体增大、并联机器人的工作空间算法限制因素减少、运动控制算法简单 ,提高了并联机器人机构性能。 展开更多
关键词 虎克铰 并联机器人 工作空间 机构性能
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多功能履带式磁吸附爬壁机器人的姿态控制研究 被引量：10
16
作者 潘焕焕 赵言正 +2 位作者 刘淑良 徐殿国 王炎 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期5-8,11,共5页
石化企业中金属大罐的防腐作业主要由人工来完成 ,既费工、费时、效率低 ,又很危险 .为此 ,研制磁吸附爬壁机器人来代替人进行喷砂、喷漆等防腐作业和喷漆厚度的检测 .该机器人采用永磁吸附双履带结构 ,可跨越罐壁上 5～ 1 0mm的突起物 ... 石化企业中金属大罐的防腐作业主要由人工来完成 ,既费工、费时、效率低 ,又很危险 .为此 ,研制磁吸附爬壁机器人来代替人进行喷砂、喷漆等防腐作业和喷漆厚度的检测 .该机器人采用永磁吸附双履带结构 ,可跨越罐壁上 5～ 1 0mm的突起物 ,控制系统采用STD总线工业控制计算机 ,遥控操作 .由于罐壁表面的凹凸不平 ,以及车轮转速不能完全同步等原因 ,尤其是机器人搭载喷砂、喷漆机构时机械结构的不平衡造成机器人在实际工作中往往出现运动轨迹发生倾斜现象 .为此 ,在建立机器人运动学方程的基础上 ,提出采用倾斜计进行姿态闭环控制 ,实现了机器人在罐壁上的准确移动 ,为实现机器人的自动防腐作业和提高喷漆质量奠定了基础 . 展开更多
关键词 爬壁机器人 姿态补偿控制 磁吸附 履带式
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遥操作空间机器人系统研究 被引量：7
17
作者 樊滨温 张炯 +2 位作者 吕伟新 蔡鹤皋 王忠立 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期111-114,共4页
阐述了具有两种基本工作方式的遥操作空间机器人系统的原理和结构．在主从方式下，根据时延大小的不同，有双向力反馈遥操作和基于图象仿真及局部自主的遥操作，使从手跟随主手完成较精细的动作；在自主方式下，能够自主地完成任务规划... 阐述了具有两种基本工作方式的遥操作空间机器人系统的原理和结构．在主从方式下，根据时延大小的不同，有双向力反馈遥操作和基于图象仿真及局部自主的遥操作，使从手跟随主手完成较精细的动作；在自主方式下，能够自主地完成任务规划和避碰路径规划，把随意摆放的规则物体搭成目标结构． 展开更多
关键词 空间机器人 遥操作 路径规划 智能机器人
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三支链六自由度并联柔性铰微动机器人的研究 被引量：17
18
作者 王乐锋 荣伟彬 孙立宁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期529-534,共6页
提出了一种过程中采用的新型三支链六自由度并联微动机器人结构。采用两端分别带有柔性球铰和柔性旋转铰的支杆以简化结构,整体加工包含三个二自由度单元的基平台来有效减小装配误差,并用压电陶瓷驱动弹性平板获得高分辨率高精度。根据... 提出了一种过程中采用的新型三支链六自由度并联微动机器人结构。采用两端分别带有柔性球铰和柔性旋转铰的支杆以简化结构,整体加工包含三个二自由度单元的基平台来有效减小装配误差,并用压电陶瓷驱动弹性平板获得高分辨率高精度。根据运动影响系数理论对其运动学进行分析,求出了其平动台、支杆和柔性铰链的速度表达式。考虑柔性铰链的弹性变形,基于虚功原理建立了其刚度模型。分析了此类并联微动机器人的设计目标和柔性铰链设计原则,采用模块化精密定位控制器设计了控制系统。实验结果表明,所设计的微动机器人可达到纳米级精度,简化了六支链六自由度并联微动机器人的复杂结构,减小了装配误差。 展开更多
关键词 微动机器人 柔性铰链 运动学 刚度分析
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地面移动机器人系统的研究现状与关键技术 被引量：40
19
作者 王鹏飞 孙立宁 黄博 《机械设计》 CSCD 北大核心 2006年第7期1-4,共4页
在总结了地面移动机器人系统的概念、特点、组成结构的基础上,分析了该领域国内外的最新动态及其关键技术,为多运动方式地面移动机器人的进一步设计与开发提供了翔实的信息与参考依据。最后,提出了一种新颖的足轮混合式地面移动机器人系... 在总结了地面移动机器人系统的概念、特点、组成结构的基础上,分析了该领域国内外的最新动态及其关键技术,为多运动方式地面移动机器人的进一步设计与开发提供了翔实的信息与参考依据。最后,提出了一种新颖的足轮混合式地面移动机器人系统,根据不同的环境变换轮式运动和足式运动两种运动方式,达到良好的运动灵活性和较高的移动速度的统一。 展开更多
关键词 地面移动机器人 驱动控制 多运动方式
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一种开放式通用机器人控制器的研究与设计 被引量：7
20
作者 郭伟 岳艳红 +1 位作者 闫发军 蔡鹤皋 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第7期79-81,共3页
介绍了一种面向多关节机器人的开放式通用控制器。它基于PC平台 ,其硬件以DSP数字处理器 ,构成运动控制卡 ,可方便地在ISA总线上进行扩展 ,实现多轴伺服控制。软件采用模块化设计 ,C语言编程 ,实现了示教盒菜单模式下的汉化操作。该控... 介绍了一种面向多关节机器人的开放式通用控制器。它基于PC平台 ,其硬件以DSP数字处理器 ,构成运动控制卡 ,可方便地在ISA总线上进行扩展 ,实现多轴伺服控制。软件采用模块化设计 ,C语言编程 ,实现了示教盒菜单模式下的汉化操作。该控制器在硬件和软件方面都具有良好的开放性和通用性 ,可扩展性 ,可移植性强 。 展开更多
关键词 控制器 机器人 DSP 设计 PMD运动控制卡 DSP数字处理器
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