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基于自抗扰控制的AUV抗洋流对接研究

舰船科学技术 2024年第14期46卷 89-96页

作者：黄陶俊石凯乌云嘎徐会希吕凤天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110169 辽宁省水下机器人重点实验室辽宁沈阳110169 中国科学院大学北京100049 吉利汽车研究院(宁波)有限公司浙江宁波315336

洋流和未知干扰的存在影响着自主水下机器人(AUV)对接回收的成功与否,同时保证对接姿态和抗扰能力较为困难。本文提出一种基于自抗扰控制的三段式对接控制方法:在对接首段采用追踪制导,中段采用横向偏差制导,末端采用余弦曲线制导生成... 详细信息

洋流和未知干扰的存在影响着自主水下机器人(AUV)对接回收的成功与否,同时保证对接姿态和抗扰能力较为困难。本文提出一种基于自抗扰控制的三段式对接控制方法:在对接首段采用追踪制导,中段采用横向偏差制导,末端采用余弦曲线制导生成期望的航向角度,设计洋流观测器估计并补偿洋流,并针对AUV模型设计自抗扰控制器实现航向角跟踪。在Matlab/Simulink中建立控制模型,在不同洋流和外界随机干扰条件下仿真。仿真结果表明,设计的对接方法在洋流下可有效控制AUV的航向角和横向距离,对外界随机干扰具有一定抵抗能力,能够同时保证对接姿态和抗扰能力。

关键词：自主水下机器人洋流干扰自抗扰控制对接回收

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基于图像处理的星球车沉陷量检测方法研究

基于图像处理的星球车沉陷量检测方法研究

作者：吕凤天哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

星球探测任务要求星球车在崎岖地形具有良好的移动性能。轮地相互作用对星球车在复杂地形的移动性能有着重要的影响。车轮沉陷量是评价和预测轮地相互作用情况的关键变量。检测星球探测车车轮沉陷量对于星球探测车的移动控制优化和预防... 详细信息

星球探测任务要求星球车在崎岖地形具有良好的移动性能。轮地相互作用对星球车在复杂地形的移动性能有着重要的影响。车轮沉陷量是评价和预测轮地相互作用情况的关键变量。检测星球探测车车轮沉陷量对于星球探测车的移动控制优化和预防陷车具有重要意义。以往的大多数研究人员主要是通过试验来确定沉陷量的预估模型,本文主要从车轮沉陷的轮地作用图像角度对沉陷量的检测算法进行了研究。本文研究了轮地作用图像的增强算法,针对轮地作用图像特性,对传统的图像增强算法进行了改进,提出了饱和度动态分段非线性增强算法。并从增强前后图像的信息熵、对比度、清晰度和边缘锐度对该算法进行了评价,主要指标优于指数增强、直方图均衡化以及饱和度直方图规定化。结合饱和度动态分段非线性增强算法,对增强后的彩色图像的车轮区域进行了地面反射色彩的去除。通过轮地作用图像的增强,使得地面区域和车轮区域色彩特征区别明显,为图像分割奠定了基础。定义了复杂地面工况下车轮沉陷量,建立了基于轮地作用边界特征的车轮沉陷量计算模型。通过分析轮地作用边界的形态学特征,对轮地作用边界特征进行了数学描述。为了提取车轮区域轮廓线,对轮地作用图像进行了分割。结合分割后图像边缘及轮地接触形态学特征提取出了轮地作用边界。利用轮地作用边界的数据和沉陷量估计模型,可以对车轮沉陷深度、进入角和离去角进行有效的估计。利用带有视觉采集系统的轮地作用测试平台对沉陷量检测算法进行了试验验证。在平坦地面对算法的精度进行了检测,试验数据证明沉陷深度的检测精度较高,相对误差约为10%,通过改变拍照角度的试验对图像校正算法进行了验证,在平坦地面进行了车轮沉陷量的动态检测进行了验证,在平坦、凸起、凹陷、高低不平多种地形工况下对算法的适用性进行了试验验证。

关键词：车轮沉陷量视觉检测轮地作用边界轮地相互作用饱和度增强

深海长期驻留自主水下机器人系统研究现状与发展趋势

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机器人 2023年第6期45卷 720-736页

作者：徐会希吕凤天石凯朱宝彤陈仲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110169 辽宁省水下机器人重点实验室辽宁沈阳110169

深海环境的长周期监测已成为人类分析和认识海洋生态系统和海洋环境变换过程的必要手段,而深海长期驻留自主水下机器人(LRAUV)系统则是实现深海环境长周期监测的有效装备,成为近年来深海领域的研究热点。本文通过梳理、总结前人的研究,... 详细信息

深海环境的长周期监测已成为人类分析和认识海洋生态系统和海洋环境变换过程的必要手段,而深海长期驻留自主水下机器人(LRAUV)系统则是实现深海环境长周期监测的有效装备,成为近年来深海领域的研究热点。本文通过梳理、总结前人的研究,首先对LRAUV系统的含义及其工作模式进行了介绍;对LRAUV系统的典型应用领域进行了分析与展望;然后,对国内外LRAUV系统进行了综述,包括其配置、功能与技术参数等内容,并总结了其发展趋势;最后对LRAUV系统长期生存、基站支撑、AUV自主对接、能源补充及数据传输、探测作业等关键技术的研究现状、难点问题及未来发展方向进行了综述与分析。

关键词：环境监测自主水下机器人(AUV) 长期驻留自主对接自主探测

基于单目视觉的松软地面星球车车轮滑转率估计

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机械工程学报 2020年第2期56卷 77-85页

作者：吕凤天高海波李楠丁亮邓宗全刘光军哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 瑞尔森大学航空航天工程系多伦多M2J4A6加拿大

车轮滑转率的估计对星球车的移动控制具有重要的意义,可以帮助星球车进行定位导航,预防沉陷。通过分析两相邻时刻车轮-地面图像,建立车轮滑转率估计模型,提出一种只利用视觉手段估计车轮滑转率的方法。提取车轮-地面图像中高亮度车辙弱... 详细信息

车轮滑转率的估计对星球车的移动控制具有重要的意义,可以帮助星球车进行定位导航,预防沉陷。通过分析两相邻时刻车轮-地面图像,建立车轮滑转率估计模型,提出一种只利用视觉手段估计车轮滑转率的方法。提取车轮-地面图像中高亮度车辙弱边界,利用两相邻时刻获取的车轮-地面图像中的车辙边界,估计车轮前进位移及线速度。提出车轮-地面图像中车轮标记点的提取方法,利用两相邻时刻获取的车轮-地面图像中的车轮标记点,估计车轮旋转角度和角速度。给出另一种利用编码器和车轮-地面图像估计滑转率的方法,对两种方法进行试验测试,试验结果说明两种方法是有效的,滑转率估计误差均低于9%。滑转率估计方法不仅可以帮助星球车在利用车轮-地面图像检测沉陷量的同时,而且能实现对车轮滑转率的估计,能提高从车轮-地面图像中获取的车轮状态信息数量。

关键词：滑转率检测视觉检测星球车图像弱边界提取

车辙图像频域分析及星球车车轮滑转率估计方法

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宇航学报 2016年第11期37卷 1356-1364页

作者：李楠高海波吕凤天丁亮刘振于海涛邓宗全哈尔滨工业大学机器人技术及系统国家重点实验室哈尔滨150001

在月面环境下车轮滑转影响月球车的运动性能和定位精度,针对星球车车轮滑转率检测问题,提出一种基于车辙图像频域特征的滑转率估计方法。通过分析车轮与土壤相互作用过程与车辙形成机理,建立车辙的时域参数化解析模型。并在车辙构造时... 详细信息

在月面环境下车轮滑转影响月球车的运动性能和定位精度,针对星球车车轮滑转率检测问题,提出一种基于车辙图像频域特征的滑转率估计方法。通过分析车轮与土壤相互作用过程与车辙形成机理,建立车辙的时域参数化解析模型。并在车辙构造时域解析模型基础上,通过对车辙图像进行频域分析,建立了基于车辙图像基频特征的车轮滑转率估计模型。此外,介绍了一种适用于该方法的车辙频域特征提取和图像处理技术。通过试验证明,该方法只需检测车辙图像基频便可以实现车轮滑转率非接触式精确估计。采用本方法估计车轮滑转率,相对精度可达3%。

关键词：滑转率车辙频域分析星球车图像检测

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共轭聚合物在组织修复领域的研究进展

中国科学:化学 2024年

作者：赵浩吕凤婷中国科学院化学研究所

共轭聚合物是一类含有离域π电子骨架的有机高分子材料,具有可调的吸收和发射光谱、极强的光捕获和光信号放大能力、优异的光电转换性质和良好的生物相容性等优势,在生物检测、生物成像、生物治疗和生物电子等领域显示了广阔的应用前景... 详细信息

共轭聚合物是一类含有离域π电子骨架的有机高分子材料,具有可调的吸收和发射光谱、极强的光捕获和光信号放大能力、优异的光电转换性质和良好的生物相容性等优势,在生物检测、生物成像、生物治疗和生物电子等领域显示了广阔的应用前景.本文从共轭聚合物的固有生物活性、光电特性和界面可调性出发,综述了其在皮肤修复、神经系统疾病治疗、脊髓修复、骨修复、心脏修复、血管和肝脏组织重建以及硝化蛋白修复等组织修复和再生医学领域的最新研究进展,并探讨了未来发展所面临的机遇和挑战.

关键词：共轭聚合物组织修复皮肤愈合神经再生血管化肝脏组织重建

面向LCT亚毫米望远镜的高频超导隧道结制备及其性能研究

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面向LCT亚毫米望远镜的高频超导隧道结制备及其性能研究

作者：吕凤祺上海师范大学

学位级别：硕士

机械加工车间分批调度问题研究与调度系统实现

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机械加工车间分批调度问题研究与调度系统实现

作者：吕凤瑞电子科技大学

学位级别：硕士

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电磁阀阀套磁流变光整加工方案与实验研究

电磁阀阀套磁流变光整加工方案与实验研究

作者：吕凤桥重庆理工大学

学位级别：硕士

针对液压电磁阀阀套内孔、交叉孔存在加工过程中容易形成毛刺,且阀套零件种类多、表面精度要求高,传统的光整加工方法难以有效、均匀将其去除的问题。本文通过分析磁流变抛光液的流变特性和力学性能,揭示了磁流变光整加工阀套去除机理,... 详细信息

针对液压电磁阀阀套内孔、交叉孔存在加工过程中容易形成毛刺,且阀套零件种类多、表面精度要求高,传统的光整加工方法难以有效、均匀将其去除的问题。本文通过分析磁流变抛光液的流变特性和力学性能,揭示了磁流变光整加工阀套去除机理,并结合加工原理,对光整加工过程中的磨粒进行动力学分析,并建立力材料去除率模型、表面粗糙度模型和单颗粒去除毛刺的微观模型,基于预测模型提出磁流变光整加工方案,设计一种液压电磁阀磁流变光整加工装置,并通过装置进行验证性实验研究。本文研究工作如下:(1)分析磁流变抛光液的组成、链化过程及宏观力学性能,基于磁偶极子理论,建立了微观动力学模型,对磁流变抛光液中磁性颗粒和磨粒的进行运动学和动力学分析,并通过观测实验进行验证对比,分析磁流变抛光液在不同磁场强度下的成链过程及力学性能变化。(2)基于磁流变液的独特流变特性和力学性能,揭示阀套磁流变光整加工机理,结合磁流变光整加工原理,分析磁流变抛光液中磨粒在加工过程中的受力情况和运动轨迹,并以此为基础推导了磁流变光整加工的表面粗糙度模型、材料去除率模型和基于单颗粒去除毛刺的微观模型;基于所建立的三种数学模型,对各工艺参数对磁流变光整加工效果的影响规律进行分析。(3)基于磁流变光整加工原理,并考虑三种数学模型,设计磁流变光整加工装置总体方案,针对定子铁芯不同磁极数、槽数、内外圆径大小等进行仿真分析,对磁场发生装置进行设计优化,基于电磁阀阀套在加工中的相对运动需求,对进给系统中关键零部件:主轴电机、滚珠丝杠副、工件夹具等进行设计,最终完成对电磁阀阀套磁流变光整加工装置的设计。(4)基于设计的磁流变光整加工装置,以电磁阀阀套为实验对象,制备磁流变抛光液进行磁流变光整加工实验,将毛刺去除情况、表面粗糙度改善情况作为评判标准,基于实验结果验证了表面粗糙度预测模型的准确性和该磁流变光整加工装置总体方案对电磁阀阀套工件光整加工的可行性。

关键词：电磁阀阀套磁流变抛光液磁流变光整加工表面粗糙度模型