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基于柔性传感的软体机器人交互研究进展

机器人 2024年第2期46卷 195-218页

作者：刘文博王韫朵有宁段金曦陈星雨李磊刘昱辰文力北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

本文旨在总结基于柔性传感的软体机器人交互研究进展。首先介绍了软体机器人在柔性抓取、生物医疗以及环境探索等实际应用领域的最新研究进展。其次介绍了软体机器人运动学和动力学建模方法。接着分析了适用于软体机器人的柔性传感技术... 详细信息

本文旨在总结基于柔性传感的软体机器人交互研究进展。首先介绍了软体机器人在柔性抓取、生物医疗以及环境探索等实际应用领域的最新研究进展。其次介绍了软体机器人运动学和动力学建模方法。接着分析了适用于软体机器人的柔性传感技术,重点讨论了柔性多模态感知技术。然后阐述了软体机器人传感与智能交互技术的研究现状,利用柔性传感器实现软体机器人本体感知、环境感知以及多模态感知,着重分析了基于柔性传感器的软体机器人智能交互系统。最后,对基于柔性传感的软体机器人交互研究所面临的潜在挑战与可能的发展方向进行了分析与展望。

关键词：软体机器人柔性传感智能交互系统

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大型复杂锻件打磨路径的智能化规划方法

机械工程学报 2024年第11期60卷 216-225页

作者：闫守鑫王伟苏鹏飞贠超北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

大型复杂锻件作为能源、船舶、交通等领域的主要承力构件,对后处理的尺寸精度和表面质量要求高,实现大型复杂锻件的自动化打磨是锻造行业亟待解决的共性难题。主要技术障碍之一是:大型复杂锻件存在较大的热变形、多种随机锻造缺陷,难以... 详细信息

大型复杂锻件作为能源、船舶、交通等领域的主要承力构件,对后处理的尺寸精度和表面质量要求高,实现大型复杂锻件的自动化打磨是锻造行业亟待解决的共性难题。主要技术障碍之一是:大型复杂锻件存在较大的热变形、多种随机锻造缺陷,难以自动生成打磨加工路径。首先提出了一种大型复杂锻件随机缺陷识别算法,通过随机采样一致性算法(Random sample consensus,RANSAC)与改进迭代最近点(Modified iterative closest point,M-ICP)算法相结合,对标准件点云与锻件点云进行配准,得到需要打磨的随机缺陷点云;接着,按照缺陷面积大小,对随机缺陷点云进行的分类,建立了打磨路径生成策略;然后,利用随机缺陷点云中的位置坐标信息,不需要CAD模型,直接生成了机器人打磨路径;最后,开展了大型复杂锻件的机器人打磨实验,实验结果表明:打磨路径智能化生成方法准确识别了随机锻造缺陷特征,正确规划了机器人打磨路径,提高了打磨效率和打磨质量,为大型复杂锻件后处理加工提供了技术方法。

关键词：缺陷识别智能化打磨路径规划大型复杂锻件

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面向机加工艺规程文本的实体识别模型

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第2期36卷 313-320页

作者：董含笑李豫虎乔立红黄志成北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

为实现非结构化工艺规程文本中关键信息的高效识别,建立一种基于机加工领域词典和神经网络的命名实体识别模型.首先,结合机加工领域词典与jieba分词技术进行数据集的自动标注,并在对工艺参数信息进行标注的过程中将数字和标志字母划分... 详细信息

为实现非结构化工艺规程文本中关键信息的高效识别,建立一种基于机加工领域词典和神经网络的命名实体识别模型.首先,结合机加工领域词典与jieba分词技术进行数据集的自动标注,并在对工艺参数信息进行标注的过程中将数字和标志字母划分为一个分词单位以增强后续特征提取效果;其次,在word2vec词嵌入的基础上,采用双向长短时记忆网络对文本进行特征提取;最后,采用条件随机场综合上下文逻辑以提高关键工艺信息的识别准确率.在包含431条工步内容的数据集上,对所提模型的识别效果进行实验,结果表明,所提模型的准确率、召回率和F1值分别为90.20%,93.88%和92.00%,在与领域内传统模型的对比上具有一定优势,并使用3个不同工艺规程数据集验证了该模型的鲁棒性.

关键词：双向长短时记忆网络条件随机场命名实体识别知识抽取

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广义多边形凸包弹性线递支模拟算法

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 216-223页

作者：崔钰萍李子涵郑国磊北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对诸多领域涉及的平面弯曲图形的凸包计算,提出弹性线递支模拟算法用于计算简单闭广义多边形的弹性包络线。所提算法基于物理模型,通过判断各支点是否受力平衡来判别其是否为弹性包络线上的平衡支点,并据此分别进行前进、回弹和跳跃... 详细信息

针对诸多领域涉及的平面弯曲图形的凸包计算,提出弹性线递支模拟算法用于计算简单闭广义多边形的弹性包络线。所提算法基于物理模型,通过判断各支点是否受力平衡来判别其是否为弹性包络线上的平衡支点,并据此分别进行前进、回弹和跳跃等操作,直至计算出所有平衡支点进而求出其弹性包络线。3种典型的简单闭广义多边形的对比测算表明:所提算法可实时稳健地求解平面任意简单闭广义多边形的弹性包络线,具有高效性和普遍适用性。

关键词：广义多边形曲边形凸包弹性包络线支撑线

面向核事故应急处置的遥操作系统设计与实验研究

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1607-1618页

作者：李航侯彦朋丑武胜孟令达北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对核事故现场的物理屏蔽严重、应急处置作业条件复杂、作业对象不明确等特点,研究并设计了一款基于动态自组网的机器人遥操作系统。在自组织网络实时Mesh保持良好通讯的情况下,利用叠加在真实回传视频中的虚拟模型,提出一种基于空间... 详细信息

针对核事故现场的物理屏蔽严重、应急处置作业条件复杂、作业对象不明确等特点,研究并设计了一款基于动态自组网的机器人遥操作系统。在自组织网络实时Mesh保持良好通讯的情况下,利用叠加在真实回传视频中的虚拟模型,提出一种基于空间梯度的人工势场力觉引导算法。操作者可通过观察视觉交互系统中模型的变化和感受施加在自研主手的引导力,提高时延条件下的操作效率和临场感。实验表明,核辐射条件下遥操作系统130 m的通讯时延在30 ms以下,可满足视频传输的带宽要求。力觉引导下的物体避障抓取实验验证了算法的可行性和遥操作系统的工程实用性。因此,本文设计的基于动态自组网的机器人遥操作系统,可使操作者以更加直观自然的方式参与到遥操作系统中,有效提高操作员完成复杂遥操作任务的安全性和操作性能。

关键词：核事故遥操作系统自组织网络力觉引导临场感

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GH4169合金超薄带材U形弯曲回弹行为研究

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机械工程学报 2024年第14期60卷 174-184页

作者：贺炜林孟宝万敏北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

以镍基高温合金GH4169超薄带材为研究对象,构建了考虑晶粒尺寸和晶界的本构关系,与通过单拉试验获得的应力应变曲线对比发现,该模型可以较好地预测不同厚度和晶粒尺寸的GH4169超薄带材的流动行为。为分析材料参数和工艺参数对带材U形弯... 详细信息

以镍基高温合金GH4169超薄带材为研究对象,构建了考虑晶粒尺寸和晶界的本构关系,与通过单拉试验获得的应力应变曲线对比发现,该模型可以较好地预测不同厚度和晶粒尺寸的GH4169超薄带材的流动行为。为分析材料参数和工艺参数对带材U形弯曲回弹的影响,开展了U形弯曲试验。结果表明,回弹角随晶粒尺寸、材料厚度和压边力的增大而减小,而冲压速度对回弹无显著影响。为对比晶粒尺寸、带材厚度、压边力和冲压速度对U形弯曲回弹影响程度的关系,设计了4因素3水平的正交试验,使用所建立的本构模型进行了U形弯曲回弹数值仿真。结果表明,带材厚度对回弹的影响程度最大,其次是压边力和晶粒尺寸,而冲压速度对回弹的影响最小。晶粒尺寸对三个回弹参数的影响均显著,而带材厚度对于回弹角θ2和回弹半径的影响较显著,但对回弹角θ_(1)无明显影响,压边力对于回弹角θ_(1)的影响最为明显,回弹半径ρ次之,对于回弹角θ2的影响最不明显。

关键词： GH4169超薄带材 U形弯曲回弹本构模型尺寸效应

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基于模仿学习的眼底手术行为机器人复现

机器人 2024年第3期46卷 361-369页

作者：李至潘越陈殿生秦雪娇王韫王俊杰北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 山东大学山东济南250100

针对现有眼底手术专家紧缺的问题,提出了一种获取与学习医生眼底手术操作技能的方法。首先,基于深度相机构建了手术操作行为采集平台,对手术操作轨迹进行采集;其次,依据医生在不同手术阶段的操作意图,基于隐马尔可夫模型,实现了对医生... 详细信息

针对现有眼底手术专家紧缺的问题,提出了一种获取与学习医生眼底手术操作技能的方法。首先,基于深度相机构建了手术操作行为采集平台,对手术操作轨迹进行采集;其次,依据医生在不同手术阶段的操作意图,基于隐马尔可夫模型,实现了对医生操作技能的分割与表征;再次,基于模仿学习算法设计了医生手术操作学习方法,并进一步实现了对医生手术操作的复现;最后借助睿尔曼RM65-B机器人对相关方法进行了实验验证。结果显示,本文的眼底手术行为模仿学习方法可有效实现手术操作技能的表征与学习,并指导机器人完成相关手术操作。

关键词：眼底手术模仿学习机器人行为复现

DoS攻击下基于H的移动机器人系统鲁棒控制

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：季旭东陈友东魏洪兴北京航空航天大学机械工程及自动化学院

移动机器人系统入网逐渐应用到多种场景中，然而接入网络会使系统便面临着遭受网络攻击的风险，进而可能导致系统状态失稳，甚至发生功能失效的情况。针对移动机器人系统在受拒绝服务（Denial-of-Service，DoS）攻击下的系统状态稳定性... 详细信息

移动机器人系统入网逐渐应用到多种场景中，然而接入网络会使系统便面临着遭受网络攻击的风险，进而可能导致系统状态失稳，甚至发生功能失效的情况。针对移动机器人系统在受拒绝服务（Denial-of-Service，DoS）攻击下的系统状态稳定性，提出了一种基于H∞控制的移动机器人系统的鲁棒策略。首先将DoS攻击对系统的影响建模为具有伯努利分布的随机丢包，采用基于状态观测器的反馈补偿对移动机器人系统受到攻击时进行鲁棒控制；然后利用李雅普诺夫稳定性理论，得到满足闭环系统指数均方稳定和H∞控制的充分条件；基于此条件求解线性矩阵不等式约束，得到了观测器和控制器的增益矩阵，进而实现系统鲁棒控制，达到抗干扰的效果。最后，通过仿真对比实验验证了所提策略能够有效降低系统受DoS攻击的影响，保证系统状态稳定性。

关键词：移动机器人 DoS攻击 H 观测器鲁棒控制

DoS攻击下基于H的移动机器人系统鲁棒控制研究

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：季旭东魏洪兴陈友东北京航空航天大学机械工程及自动化学院

关键词：移动机器人 DoS攻击鲁棒控制