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面向城市应急物资配送的多无人机协同路径规划算法

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控制与决策 2024年

作者：于彦鹏余墨多汤奇荣范勤勤上海海事大学物流研究中心上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室同济大学机器人技术与多体系统实验室

当城市发生突发性事件时，高效的应急物资配送能力是降低生命和财产损失的有效途径之一。为提高城市应急物资配送效率和效果，提出一种基于进化多任务的多无人机协同路径规划算法（MCPP-EMTO）。在该算法中，将原多无人机应急配送问题... 详细信息

当城市发生突发性事件时，高效的应急物资配送能力是降低生命和财产损失的有效途径之一。为提高城市应急物资配送效率和效果，提出一种基于进化多任务的多无人机协同路径规划算法（MCPP-EMTO）。在该算法中，将原多无人机应急配送问题作为主任务，并将不考虑无人机续航能力和容量约束的多无人机应急配送问题当作辅助任务。同时，所提算法将辅助任务得到有用演化信息迁移至主任务以提高求解效率。为验证所提算法的性能，设置三个不同的城市应急配送场景，并选用四种高性能多目标进化算法作为比较算法。仿真实验表明，相比四种比较算法，所提算法能够得到多样性和逼近性较好的帕累托前沿。

关键词：无人机三维路径规划进化多任务应急物流进化计算

机械臂与环境交互的位置/力切换抑制振动方法

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振动．测试与诊断 2023年第3期43卷 419-426,615页

作者：汤奇荣王文瑞张崇峰邹怀武钟楼李宁马晓龙同济大学机械与能源工程学院上海201804 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108 中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201108

当机械臂执行位置/力的混合跟踪任务时,位置控制一般用于机械臂的自由运动阶段,力控制一般用于约束运动阶段。这种位置/力切换的控制结构既能实现与环境接触前对机械臂位置的精确控制,也能保证接触后对期望控制力的准确跟踪。由于开关... 详细信息

当机械臂执行位置/力的混合跟踪任务时,位置控制一般用于机械臂的自由运动阶段,力控制一般用于约束运动阶段。这种位置/力切换的控制结构既能实现与环境接触前对机械臂位置的精确控制,也能保证接触后对期望控制力的准确跟踪。由于开关系统本身存在的切换不稳定性,机械臂在以一定的速度与环境接触时,机械臂执行器会在环境表面振动甚至弹跳。针对此问题,提出了一种半主动阻尼阻抗学习方法,该方法主要包含两部分:基于位置/力切换控制的半主动阻尼控制器;基于一种逆秩拟牛顿法(broyden fletcher goldfarb shanno,简称BFGS)的阻抗学习算法,根据学习到的环境参数调节半主动阻尼,实现机械臂在接触面的振动抑制和平稳过渡。在仿真及实验中,应用提出的方法让机械臂与不同环境交互,结果表明:该方法能很好地抑制接触过渡阶段的超调力,并防止机械臂在切换过程中的振动,实现了柔顺接触和平稳过渡。

关键词：位置/力混合跟踪切换控制器半主动阻尼逆秩拟牛顿法振动抑制

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肌电假手感觉反馈机理研究

传感器与微系统 2008年第8期27卷 72-74,83页

作者：汤奇荣姜力李楠杨大鹏刘宏哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150086

基于振动电机的肌电假手感觉反馈首次应用在HIT多自由度假手中。对肌电信号的拾取方式和肌肉动作分配作了规定,概述了假手的整体工作模式,着重在机理研究的基础上利用振动电机进行了感觉反馈的应用。在满足应用功能和所占空间小的前提... 详细信息

基于振动电机的肌电假手感觉反馈首次应用在HIT多自由度假手中。对肌电信号的拾取方式和肌肉动作分配作了规定,概述了假手的整体工作模式,着重在机理研究的基础上利用振动电机进行了感觉反馈的应用。在满足应用功能和所占空间小的前提下实现了假手整体系统的可靠运行,避免了各模块间信号的干扰。

关键词：假手感觉反馈振动电机

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基于遗传算法优化的机械臂动态矩阵预测控制

郑州大学学报（工学版） 2020年第1期41卷 32-37页

作者：赵庆岩黎杰吴顺涂海波汤奇荣同济大学机械与能源工程学院上海201804

动态矩阵预测控制(dynamic matrix predictive control,DMC)作为线性系统过程控制的一种常用方法,其控制效果受其控制权矩阵等参数影响较大。针对DMC算法控制权参数矩阵离线调参问题,根据控制系统输入、输出参数设计适应度函数,提出了... 详细信息

动态矩阵预测控制(dynamic matrix predictive control,DMC)作为线性系统过程控制的一种常用方法,其控制效果受其控制权矩阵等参数影响较大。针对DMC算法控制权参数矩阵离线调参问题,根据控制系统输入、输出参数设计适应度函数,提出了一种基于遗传算法优化的DMC方法,以单关节机械臂作为被控对象,设计了DMC控制系统来进行控制对象单位阶跃响应采样以及遗传算法离线调参,并用该控制系统以及遗传算法所得参数进行仿真验证。结果表明,通过遗传算法可快速、精准地获得具有较优输出效果的DMC算法控制权参数矩阵,为采用DMC进行机械臂控制提供了便利。

关键词：动态矩阵预测控制控制权矩阵遗传算法离线调参

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面向空间机械臂的遥操作人-机交互系统设计

指挥与控制学报 2022年第3期8卷 278-285页

作者：汤奇荣夏乾臣徐宸飞徐鹏杰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201804 清华大学北京100084 国防科技创新研究院北京100071

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... 详细信息

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.

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

基于滑模控制的欠驱动微型AUV轨迹跟踪控制

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舰船科学技术 2023年第24期45卷 97-101页

作者：孙栋汤奇荣李江刘明昊崔国华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上海201620 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201804

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Lyapu... 详细信息

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。

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

国际博士生人才培养模式及实践探究——以同济大学中德博士生院建设为例

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教育信息化论坛 2024年第7期 72-74页

作者：吴瑞明杨瑞帆汤奇荣同济大学中德学院上海200092

针对国际双向高水平博士生培养中存在的瓶颈问题,分析新形势下国家人才需求和高校深化国际交流合作的具体内涵。以同济大学为例,提出并实施中德双向博士生以跨学科交叉、跨国别协作为基础,包含双导师制指导、共同课堂学习、合作科学研... 详细信息

针对国际双向高水平博士生培养中存在的瓶颈问题,分析新形势下国家人才需求和高校深化国际交流合作的具体内涵。以同济大学为例,提出并实施中德双向博士生以跨学科交叉、跨国别协作为基础,包含双导师制指导、共同课堂学习、合作科学研究、联合论文发表的培养模式,制定博士生选拔方案,探索博士生企业实践项目及跨文化交流类特色课程,为建立跨学科、高层次的国际培养环境,支撑高校“双一流”建设和高质量内涵式发展积累一定经验。

关键词：博士生人才培养国际化

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跨境电商柔性物流包装生产线

机械制造 2024年第1期62卷 62-67页

作者：谢小平郭瑞琴汤奇荣同济大学机械与能源工程学院上海202311

针对跨境电商包裹多样性带来的包装自动化程度低、人工成本高、效率低等问题,设计了跨境电商柔性物流包装生产线,可以实现不同尺寸包裹的自动化柔性物流包装。对现有人工物流包装作业流程进行分析和优化,采用无接触式测量传感器,实时获... 详细信息

针对跨境电商包裹多样性带来的包装自动化程度低、人工成本高、效率低等问题,设计了跨境电商柔性物流包装生产线,可以实现不同尺寸包裹的自动化柔性物流包装。对现有人工物流包装作业流程进行分析和优化,采用无接触式测量传感器,实时获取包裹尺寸。设计自适应热封装置,实现不同尺寸包裹的自适应封口。通过原理样机对包装效果进行试验验证,包裹包装效果良好,最大自适应尺寸为250mm。所设计的柔性物流包装生产线具有实际工程应用价值。

关键词：电商物流包装生产线设计

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面向机器人抓取的柔性体建模与柔顺控制研究及应用综述

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机器人技术与应用 2023年第1期 15-22页

作者：岳文槊崔国华郭瑞琴汤奇荣上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 同济大学机械与能源工程学院上海201804

针对柔性体建模复杂和柔顺控制系统稳定性弱的问题,本文总结论述了当前比较典型的几种柔性体建模方法、柔性多体动力学建模方法以及基于不同技术的力/位混合控制和阻抗控制;明确了每种柔性体建模方法的定义,比较了每种方法的优缺点并列... 详细信息

针对柔性体建模复杂和柔顺控制系统稳定性弱的问题,本文总结论述了当前比较典型的几种柔性体建模方法、柔性多体动力学建模方法以及基于不同技术的力/位混合控制和阻抗控制;明确了每种柔性体建模方法的定义,比较了每种方法的优缺点并列举了一些典型应用,对基于不同技术的力/位混合控制和阻抗控制进行了阐述,并论述了每种技术针对的问题或环境、产生的效果和适用场合,列举了一些具有代表性的成果;探讨了目前面向机器人抓取的柔性体建模与柔顺控制的研究热点和代表性问题;最后对机器人的发展进行了展望。

关键词：柔性体柔性体建模柔顺控制