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正弦振动与梯形波振动吸附方式的对比分析

机械工程学报 2010年第17期46卷 48-54,61页

作者：王坤李大寨王巍宗光华北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

提出一种区别于正弦振动的吸附方式——梯形波振动,目的是为小型爬壁机器人提供一种更稳定可靠的负压吸附手段。为了验证梯形波振动比正弦振动可产生更高的负压,从基本的气体状态方程出发,对正弦振动和梯形波振动进行初步的数学建模,推... 详细信息

提出一种区别于正弦振动的吸附方式——梯形波振动,目的是为小型爬壁机器人提供一种更稳定可靠的负压吸附手段。为了验证梯形波振动比正弦振动可产生更高的负压,从基本的气体状态方程出发,对正弦振动和梯形波振动进行初步的数学建模,推导出吸盘在做正弦振动和梯形波振动时其腔内平均气压值的计算公式。在合理假设的基础上,对正弦振动和梯形波振动进行对比,定义比例K以减小未知参数对吸盘振动吸附的影响。设计新的试验平台以验证梯形波振动的有效性和数学模型的正确性,改进了前期试验中的不足,使获得的数据更加完整。试验结果表明所提出的梯形波振动能够产生比正弦振动更低的平均气压值。试验数据验证了数学模型的正确性。给出了试验误差的原因。

关键词：振动吸附方式吸盘爬壁

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爬壁蠕虫机器人构型初探

北京航空航天大学学报 2009年第2期35卷 251-255页

作者：王巍王坤李大寨宗光华北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

根据松毛虫和尺蠖蠕动前行的特点以及仿生学原理,基于模块化思路分别提出了松毛虫和尺蠖爬壁机器人运动学构型.针对两种模型,讨论比较了它们的安全性和可用步态.通过分析松毛虫的蠕动步态和尺蠖步态,发现基于全主动关节驱动的松毛虫模... 详细信息

根据松毛虫和尺蠖蠕动前行的特点以及仿生学原理,基于模块化思路分别提出了松毛虫和尺蠖爬壁机器人运动学构型.针对两种模型,讨论比较了它们的安全性和可用步态.通过分析松毛虫的蠕动步态和尺蠖步态,发现基于全主动关节驱动的松毛虫模型中存在冗余驱动问题.但由于松毛虫模型具有更多的可用步态,因此比尺蠖模型具有更高的安全性.这两种模型的样机由若干吸附模块和关节模块构成,以验证两种蠕虫机器人的爬壁能力.试验表明由于松毛虫机器人运动时存在冗余驱动,导致吸盘出现侧滑力,同时验证了尺蠖机器人在竖直壁面上的爬壁能力.为了进一步改进尺蠖机器人的吸附能力,采用了一种非对称的运动步态.

关键词：爬壁机器人蠕虫模块构型

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基于贪心策略的直角坐标机器人动态分拣规划

北京航空航天大学学报 2022年第5期48卷 805-815页

作者：陈林毕树生李大寨林闯欧阳铜北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

针对直角坐标机器人在动态分拣过程中顺序规划算法效率低下的问题,提出了一种适用于机器人连续分拣作业的改进贪心策略规划算法。建立直角坐标机器人的运动学模型,确保物体被准确拾取。设计时间窗口,对传送带上的连续运动物体进行区域划... 详细信息

针对直角坐标机器人在动态分拣过程中顺序规划算法效率低下的问题,提出了一种适用于机器人连续分拣作业的改进贪心策略规划算法。建立直角坐标机器人的运动学模型,确保物体被准确拾取。设计时间窗口,对传送带上的连续运动物体进行区域划分,并应用贪心策略对同一时间窗口内的物体规划分拣顺序。考虑物体存在分拣遗漏的风险,设计评价函数对贪心策略进行改进,增强了所提算法的实用性。设计模拟程序对所提算法进行仿真,并利用搭建的机器人平台开展分拣实验,验证了算法的可行性和有效性。实验表明:所提算法可在机器人实际分拣作业中规划出有效的分拣路径,平均分拣距离和分拣时间均小于顺序规划算法,提高了机器人对平面随机分布的连续运动物体的分拣效率,实时性好,实用性强,对机器人动态分拣场景下的分拣路径优化研究具有一定的指导意义。

关键词：动态分拣直角坐标机器人分拣规划贪心策略物体分拣

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仿生爬壁蠕虫运动步态控制算法

北京航空航天大学学报 2009年第2期35卷 256-260页

作者：李大寨王巍王莹莹齐婧浩北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

设计了一种基于仿生原理的爬壁蠕虫机器人,分析了这种机器人的结构,并利用仿生学原理设计了基于三角波和梯形波特点的两种运动步态.在分析现有神经中枢控制CPG(Central Pattern Generator)算法基础上,应用循环抑制CPG模型和相互抑制CPG... 详细信息

设计了一种基于仿生原理的爬壁蠕虫机器人,分析了这种机器人的结构,并利用仿生学原理设计了基于三角波和梯形波特点的两种运动步态.在分析现有神经中枢控制CPG(Central Pattern Generator)算法基础上,应用循环抑制CPG模型和相互抑制CPG模型,构建了爬壁蠕虫机器人的三角波步态CPG控制网络和梯形波步态CPG控制网络,并结合吸盘状态,加入反馈信号,实现了带有反馈的CPG控制算法.利用爬壁蠕虫机器人模型,仿真验证了这种控制算法对蠕动运动步态控制的有效性,通过在爬壁蠕虫机器人原理样机上的步态实验,证明了该算法的可行性.

关键词：爬壁蠕虫机器人神经中枢控制蠕动步态

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显微手术机器人末端微小型传感器集成研究

北京航空航天大学学报 2005年第7期31卷 794-798页

作者：胡一达李大寨杨洋孙旭光北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083 北京市眼科研究所北京100730

为提高显微手术机器人实施手术的效果,需要在机器人末端集成微小型传感器.在提出传感器集成设计要求的基础上,研究机器人末端环钻钻切力和深度的测量机理.采用微型力传感器和微型位移传感器测量手术中的钻切力和深度信息.采用线性滑动... 详细信息

为提高显微手术机器人实施手术的效果,需要在机器人末端集成微小型传感器.在提出传感器集成设计要求的基础上,研究机器人末端环钻钻切力和深度的测量机理.采用微型力传感器和微型位移传感器测量手术中的钻切力和深度信息.采用线性滑动轴承和差动测杆机构实现对相应手术信息的测量.开发传感器数据采集卡,用功率谱估计分析传感器数据,并提出两种数字滤波方法来消除干扰信号.两种方法分别适合于PC机的低通、带阻串联结构滤波器和适合于数据采集卡的移动平均滤波算法.钻切实验表明,机器人末端传感器集成满足设计要求,末端环钻可以准确完成手术操作.

关键词：机器人传感器集成显微手术

基于Logistic回归的零件图像区域提取

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计算机应用研究 2017年第4期34卷 1265-1268页

作者：赵鹏李大寨王韬北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对机器人自动化生产线中视觉定位零件的问题进行了研究,为了能够快速地在复杂背景中提取出零件图像区域,提出了一种基于Logistic回归的零件图像区域提取的机器视觉算法。首先,在工作场景图像中采集若干正类和负类样本点;然后,将样本点... 详细信息

针对机器人自动化生产线中视觉定位零件的问题进行了研究,为了能够快速地在复杂背景中提取出零件图像区域,提出了一种基于Logistic回归的零件图像区域提取的机器视觉算法。首先,在工作场景图像中采集若干正类和负类样本点;然后,将样本点的BGR值进行格式上的整理并保存;其次,将整理的数据代入按照梯度上升法推导的公式中,计算Logistic最佳回归系数;最后,载入待处理图像,使用Logistic回归分类器对其中的每个像素进行分类,提取出零件区域。实验表明,该算法提取出的零件图像区域边缘清晰,实时性高,且由于输入为像素点的BGR值,所以对零件的外形没有要求,也不需要额外的夹具。

关键词：零件图像区域提取机器视觉 Logistic回归梯度上升法

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基于NCCO的十字图像特征亚像素定位

北京航空航天大学学报 2005年第7期31卷 780-784页

作者：孙明磊李大寨余志伟宗光华北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

利用标准互相关算子(NCCO)对机器视觉领域常用的十字图像特征进行匹配运算,发现相似函数在峰值区域的分布特征为4个互相对称的双曲面.据此提出一种基于NCCO图像匹配的双曲面拟合亚像素精密定位方法:首先进行粗定位,确定整像素级的相似... 详细信息

利用标准互相关算子(NCCO)对机器视觉领域常用的十字图像特征进行匹配运算,发现相似函数在峰值区域的分布特征为4个互相对称的双曲面.据此提出一种基于NCCO图像匹配的双曲面拟合亚像素精密定位方法:首先进行粗定位,确定整像素级的相似函数峰值点;然后使用伪逆法对峰值区域的4个卦限分别进行最小二乘拟合;最后求解4个拟合双曲面的交点,得到图像特征的亚像素定位坐标.在微装配显微视觉系统上实现了该算法并进行了实验验证.实验表明:与常用的高斯拟合或二次曲面拟合方法相比,双曲面拟合方法在定位精度上为0.25个像素,而计算量大为减少.

关键词：视觉图像分析相关原理对准

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眼科显微手术机器人研究进展及关键技术分析

机械工程学报 2013年第1期49卷 15-22页

作者：肖晶晶杨洋李大寨黄龙张雷雨北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

部分眼科手术由于人类生理颤抖及精细操作限度,手术成功率较低,成功完成手术任务必须融合机器人技术。为促进我国眼科机器人技术的研究和发展,在论述眼科机器人研究意义的基础上,总结国内外眼科手术机器人的研究进展。对研究眼科机器人... 详细信息

部分眼科手术由于人类生理颤抖及精细操作限度,手术成功率较低,成功完成手术任务必须融合机器人技术。为促进我国眼科机器人技术的研究和发展,在论述眼科机器人研究意义的基础上,总结国内外眼科手术机器人的研究进展。对研究眼科机器人所涉及的机器人机构设计、微力感知与控制、眼组织的生物力学建模、约束空间运动规划、精密运动控制等关键技术进行了详尽的分析。在总结角膜移植手术机器人研究成果及分析眼内手术机器人关键技术的基础上,指出今后的发展方向、研究思路和面临的挑战,包括末端操作器的集成、新型手术器械的开发等,阐述将眼科手术辅助机器人应用于临床仍需要解决的问题。对于医疗外科机器人及相关的研究工作,具有一定的指导意义。

关键词：眼科手术机器人远程运动中心点机构微力控制约束运动规划生物力学建模

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一种基于ARM的无刷电机控制器设计

机械与电子 2014年第8期32卷 56-58页

作者：蒋哲李大寨北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

基于ARM芯片STM32F103VET6和功率MOSFET管,设计了一种适用于低电压、较大电流无刷电机的控制器。详细介绍了控制板和功率板的硬件结构以及保护电路的设计。采用模糊自适应PID算法实现速度闭环与电流闭环控制。实验结果表明,控制器响应... 详细信息

基于ARM芯片STM32F103VET6和功率MOSFET管,设计了一种适用于低电压、较大电流无刷电机的控制器。详细介绍了控制板和功率板的硬件结构以及保护电路的设计。采用模糊自适应PID算法实现速度闭环与电流闭环控制。实验结果表明,控制器响应速度快、运行稳定及可靠性高,能够满足使用要求。

关键词：无刷电机 ARM MOSFET 模糊自适应PID控制