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基于加速度反馈增强的旋翼无人机抗风扰控制

机器人 2020年第1期42卷 79-88页

作者：代波何玉庆谷丰王骞翰徐卫良中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110016 中国科学院大学北京100049 奥克兰大学新西兰奥克兰1010

为了提高无人机的风扰抑制能力,实现无人机安全飞行和精准控制,提出了一种基于加速度反馈的旋翼无人机抗风扰方法.该方法不需要改变原有的控制器结构,在原有的控制器基础上引入角加速度和线加速度反馈,从而实现更快速且更高精度的角度... 详细信息

为了提高无人机的风扰抑制能力,实现无人机安全飞行和精准控制,提出了一种基于加速度反馈的旋翼无人机抗风扰方法.该方法不需要改变原有的控制器结构,在原有的控制器基础上引入角加速度和线加速度反馈,从而实现更快速且更高精度的角度和位置跟踪,提升系统的扰动抑制能力.同时,为了将该算法部署在实际的无人机平台上,提出了一种简单、快速以及适用于加速度反馈的无人机参数辨识方法.结合该方法,将加速度反馈应用到一个六旋翼机上,并在户外持续风和阵风扰动环境下进行了实验验证.实验结果表明,加速度反馈增强型控制器可以有效地抑制这两种风扰,极大地提高了风扰条件下的无人机控制精度.

关键词：无人机加速度反馈抗风扰参数辨识

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基于多尺度几何分析的医学图像融合算法研究

基于多尺度几何分析的医学图像融合算法研究

作者：徐卫良浙江理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术快速发展,诸多前沿科技和研究成果被运用到医学领域,涌现了大量高精度的医学成像技术。但是不同模态医学图像的成像原理各异,反映的人体生理信息存在不同的侧重点和缺陷,针对这一问题,提出了多模态医学图像融合技术。该技... 详细信息

随着科学技术快速发展,诸多前沿科技和研究成果被运用到医学领域,涌现了大量高精度的医学成像技术。但是不同模态医学图像的成像原理各异,反映的人体生理信息存在不同的侧重点和缺陷,针对这一问题,提出了多模态医学图像融合技术。该技术将不同模态的医学图像信息进行整合和互补,同时保留了各自的优势特性,为临床诊断和治疗方案制定提供了更为全面、可靠、直观的信息依据。本文着眼于优化目前基于提升小波变换和基于双树复小波变换的融合算法存在的不足,提出了两种医学图像融合新算法,主要工作及研究内容如下:1)首先,介绍了多模态医学图像融合技术的背景和研究意义,描述了该领域国内外的研究现状和存在的研究挑战,并对本文的论文创新点做了简单概括。其次,阐述了不同模态医学图像的特征、图像融合流程等基础知识,并对基于空间域和变换域的传统融合算法进行了比较,指出了各自的优势和不足。最后,对目前主流的图像融合质量评价体系作了介绍。2)针对多模态医学图像特性以及医学应用需求,提出了一种基于提升小波变换和PCNN的医学图像融合算法。首先,对已预处理源图像进行提升小波分解获得高、低频子带;其次,低频部分根据区域方差判定图像区域相关性,并以区域能量获取系数权重;进而,高频部分采用改良空间频率刺激PCNN网络,并以点火区域强度作为系数判定标准;最后,融合后所得子带通过提升小波逆变换重构获得融合图像。3)针对多模态图像经双树复小波分解后高频部分各子带边缘特性存在的差异,提出了以边缘强度特性作为高频子带分层依据,并对强、弱边缘特性子带采用不同的融合算法。其中,强边缘特性子带采用区域梯度能量加权的融合规则,弱边缘特性子带采用区域方差取大的融合规则。针对低频部分包含信息的丰富性,采用区域能量取大与加权相结合的方法。最后,通过提升双树复小波逆变换获得融合结果。4)本文以CT/MRI、MRI/SPECT、MR-T1/MR-T2作为研究对象进行了大量灰度、彩色图像融合实验。实验结果表明:本文提出的融合算法生成融合图像信息更为丰富,较好地保留了边缘细节信息,纹理清晰,具有更好的视觉效果。

关键词：多模态医学图像融合提升小波变换 PCNN算法双树复小波变换 Sobel算子

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机器人操作臂振动的最优控制理论研究

机械设计 1998年第12期15卷 19-21页

作者：陆金伟徐卫良达庆利东南大学机械系

本文就操作臂的末杆在其运动终点的振动控制问题进行了理论研究。首先建立了末杆的力学模型，并用有限元法建立了该模型的动力学方程；然后建立了振动控制问题的框图，并给出了有关的传递函数和脉冲响应函数的表达式；进而建立了振动抑... 详细信息

本文就操作臂的末杆在其运动终点的振动控制问题进行了理论研究。首先建立了末杆的力学模型，并用有限元法建立了该模型的动力学方程；然后建立了振动控制问题的框图，并给出了有关的传递函数和脉冲响应函数的表达式；进而建立了振动抑制问题的最优控制的数学模型；最后就该数学模型提出了一种近似解析方法，并给出了一示例。

关键词：机器人振动操作臂最优控制数学模型

冗余驱动仿下颌运动机器人工作空间分析及试验验证

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机器人 2015年第3期37卷 286-297页

作者：温海营丛明王贵飞杜婧徐卫良大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 新西兰奥克兰大学机械工程系

根据人类下颌系统冗余驱动的生理特性,即下颌受颞下颌关节约束且受多于本身自由度数目的下颌肌肉驱动的特点,介绍了一种采用点接触高副模拟人体颞下颌关节的6PUS-2HKP(higher kinematic pair)冗余驱动并联机构来完成下颌运动,该机构可... 详细信息

根据人类下颌系统冗余驱动的生理特性,即下颌受颞下颌关节约束且受多于本身自由度数目的下颌肌肉驱动的特点,介绍了一种采用点接触高副模拟人体颞下颌关节的6PUS-2HKP(higher kinematic pair)冗余驱动并联机构来完成下颌运动,该机构可应用于牙科义齿性能测试.首先,建立机器人的坐标系,针对机构存在点接触高副的特点,分析和推导了冗余并联机构的独立位置参数和运动学方程.然后,采用下颌运动轨迹描记仪对实验对象下颌切点边缘性运动进行了采集.通过分析各驱动机构及点接触高副的运动范围,采用数值分析的方法获得了机器人的工作空间.最后,采用实验的方法,测量了仿下颌运动机器人做最大运动时下颌切点的运动轨迹.通过对比实验对象切点边缘性运动和工作空间仿真结果可知,该仿下颌运动机器人能够满足人类下颌运动空间要求.

关键词：仿下颌运动机器人冗余驱动点接触高副并联机构工作空间

冗余驱动仿下颌运动机器人的机构设计及轨迹规划

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机器人 2015年第1期37卷 43-52页

作者：杜婧丛明温海营王贵飞徐卫良大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 新西兰奥克兰大学机械工程系

为实现人体下颌的运动,针对下颌系统的冗余特性和颞下颌关节运动的独特性,提出一种新型的冗余驱动的仿下颌运动机器人.首先,根据人体下颌运动机理以及仿生设计参数对仿下颌运动机器人进行样机设计.然后,基于虚拟仿真软件,对冗余驱动的... 详细信息

为实现人体下颌的运动,针对下颌系统的冗余特性和颞下颌关节运动的独特性,提出一种新型的冗余驱动的仿下颌运动机器人.首先,根据人体下颌运动机理以及仿生设计参数对仿下颌运动机器人进行样机设计.然后,基于虚拟仿真软件,对冗余驱动的仿下颌运动机器人进行轨迹规划.最后,在样机上进行下颌功能运动实验,分别模拟下颌的开闭、前后和侧方运动.结果证明该仿下颌运动机器人能够实现人体下颌的运动,特别是颞下颌关节的运动.

关键词：仿下颌运动机器人冗余驱动并联机构轨迹规划仿生颞下颌关节

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一种机器人位姿重复精度测量系统的研制

机器人 1990年第3期12卷 42-47页

作者：冯振成徐卫良张启先河北机电学院东南大学北京航空航天大学

本文介绍作者所研制的一种可同时测量机器人位置和姿态重复精度的测量系统,阐述了该测量系统的设计基本原理.对该系统的测量误差及灵敏度进行了分析与讨论.给出了一个机器人位姿重复精度的测量实例.

关键词：机器人位姿重复精度测量系统

基于多目标粒子群优化算法的斜尖柔性针穿刺路径规划

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机器人 2015年第4期37卷 385-394页

作者：霍本岩赵新刚韩建达徐卫良中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院大学北京100049 奥克兰大学机械工程学院新西兰奥克兰999030

针对斜尖柔性针在复杂环境下由入针点到达病灶位置的穿刺路径问题,提出一种基于多目标粒子群优化算法(MOPSO)的路径规划方法.对软组织内柔性针运动学模型进行分析,构建控制量与柔性针穿刺路径的关系;分析障碍物约束,建立障碍物约束的数... 详细信息

针对斜尖柔性针在复杂环境下由入针点到达病灶位置的穿刺路径问题,提出一种基于多目标粒子群优化算法(MOPSO)的路径规划方法.对软组织内柔性针运动学模型进行分析,构建控制量与柔性针穿刺路径的关系;分析障碍物约束,建立障碍物约束的数学描述;然后,根据穿刺术的要求将穿刺精度、穿刺危险性和穿刺路径长度作为柔性针穿刺优化目标,将柔性针穿刺路径规划问题转化为多目标优化问题;建立了相应的多目标优化问题的数学模型,使用多目标粒子群优化算法对模型进行优化求解.最后通过仿真实验证明了所提方法的有效性,并仿真分析了穿刺路径的在线修正问题.

关键词：穿刺术柔性针路径规划粒子群优化算法

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穿刺针尖光纤力传感信号的小波变换分析

光学精密工程 2015年第8期23卷 2149-2157页

作者：杨唐文陈盼飞韩建达徐卫良北京交通大学信息科学研究所北京100044 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 奥克兰大学机械工程系

经皮软组织穿刺过程中,穿刺针尖会历经不同材料特性的器官组织,受到复杂变化的作用力。为了测量针尖处的作用力并鉴定穿刺路径上不同层次的软组织,研制了一种光纤力传感器,并进行了力信号分析。首先,基于法-珀干涉介绍了光纤力传感器的... 详细信息

经皮软组织穿刺过程中,穿刺针尖会历经不同材料特性的器官组织,受到复杂变化的作用力。为了测量针尖处的作用力并鉴定穿刺路径上不同层次的软组织,研制了一种光纤力传感器,并进行了力信号分析。首先,基于法-珀干涉介绍了光纤力传感器的测量原理、光链路设计、及其与针的集成和标定方法。在穿刺力信号分析的基础上,提出利用Mallat算法对力信号进行小波变换,提取信号的特征模式,界定软组织的各层边界。最后,在猪的肝脏和肋条组织样本上进行了针穿刺实验验证。结果显示:光纤力传感器的可测力为0至3.20N,测量精度可达0.01N。得到的穿刺试验结果表明Mallat算法能够有效地区分软组织的类型。研制的光纤传感器满足穿刺力的测量范围、精度和可靠性等要求,所提出的小波变换算法可用于软组织边界的界定,有望用于机器人穿刺控制。

关键词：光纤力传感器针穿刺 Mallat算法分层软组织边界界定小波变换

咀嚼机器人运循环规划及驱动力优化分配方法

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机器人 2017年第1期39卷 70-80页

作者：王贵飞丛明徐卫良温海营秦文龙大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 奥克兰大学机械工程系

为了实现面向牙科患者的个性化成品义齿性能测试,基于6PUS-2HKP空间冗余驱动并联仿生咀嚼机器人,设计了可安装牙模的仿生上颌、下颌结构.针对义齿性能测试对高仿生咀嚼运动的要求,提出了一种基于颞下颌关节(TMJ)运动理论的后牙运循环... 详细信息

为了实现面向牙科患者的个性化成品义齿性能测试,基于6PUS-2HKP空间冗余驱动并联仿生咀嚼机器人,设计了可安装牙模的仿生上颌、下颌结构.针对义齿性能测试对高仿生咀嚼运动的要求,提出了一种基于颞下颌关节(TMJ)运动理论的后牙运循环参数化仿生规划方法.利用拉格朗日方程和虚功原理,推导了冗余驱动咀嚼机器人的动力学方程.分别以颞下颌关节内力2范数最小和驱动力2范数最小为优化目标,建立了基于遗传算法的冗余驱动咀嚼机器人驱动力优化分配数学模型.将食品质构仪获取的仿真食物力-变形关系曲线加载到机器人磨牙上完成了运循环下咀嚼仿真食物实验.结果表明,咀嚼机器人切牙运动轨迹形状、切牙运动速度变化规律、髁突运动形式等均与人类咀嚼运动一致,空载和加载仿真食物两种条件下均可求得合理的驱动力优化分配结果.同时,以仿真实验得到的6组驱动为输入,采用咀嚼机器人样机进行了运循环实验.样机实验和咀嚼仿真食物实验证明了运循环规划方法的仿生性和驱动力优化分配方法的可行性.

关键词：咀嚼机器人 运循环规划驱动力优化分配牙科义齿性能测试