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拟人机械臂关节等效的运动学映射算法

计算机工程与应用 2023年第20期59卷 318-325页

作者：李斯雨闵华松王琪武汉科技大学机器人与智能系统研究院武汉430080

为了更好地促进机器人对人体动作的实时精准模仿,以人臂运动特性为基础,针对拟人机械臂提出了一种基于等效关节的运动学映射算法。该方法根据人臂关节运动特点,将拟人机械臂关节等效为人臂关节,建立人臂到机械臂的转换模型。并由转换模... 详细信息

为了更好地促进机器人对人体动作的实时精准模仿,以人臂运动特性为基础,针对拟人机械臂提出了一种基于等效关节的运动学映射算法。该方法根据人臂关节运动特点,将拟人机械臂关节等效为人臂关节,建立人臂到机械臂的转换模型。并由转换模型与人臂特征函数确定映射函数,解决了人臂关节与拟人机械臂关节之间旋转轴线差异问题。针对拟人机械臂逆运动学复杂问题,提出一种新的逆运动学求解方法。该方法利用等效关节为球关节特点,将拟人机械臂逆运动学问题分解成三个问题,分别求解各关节角。仿真和实际实验结果表明,所提出的映射方法能够使机器人平滑且准确地复现人臂动作,拥有较高末端精度与完美的位形相似度。并与基于关节空间的映射算法和任务空间的映射方法进行了比较。

关键词：机器人模仿运动学映射运动相似性拟人机械臂

基于变结构CF-MFAC的双轮腿机器人控制系统

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控制工程 2024年

作者：付亮亮章政黄卫华翟民张军生武汉科技大学机器人与智能系统研究院

针对非结构化环境下欠驱动非完整约束的双轮腿机器人具有不确定性因素高、难以精确建模等问题，提出了一种基于数据驱动的变结构紧格式无模型自适应控制(variable structure compact format model free adaptive control， VSCF-MFAC)... 详细信息

针对非结构化环境下欠驱动非完整约束的双轮腿机器人具有不确定性因素高、难以精确建模等问题，提出了一种基于数据驱动的变结构紧格式无模型自适应控制(variable structure compact format model free adaptive control， VSCF-MFAC)方法。与仅有时变积分项的CF-MFAC方法相比，该方法设计了具有时变比例项和时变自适应积分项的变结构自适应控制律，基于压缩影射原理证明了所设计VSCF-MFAC系统的稳定性。实验结果表明，相比常规CF-MFAC方法，VSCF-MFAC方法提高了系统快速性，俯仰角的角度和角速度上升时间分别缩短71.2%和57.8%；恢复时间分别减少37.5%和38.1%，当双轮腿机器人存在模型误差时具有良好的鲁棒性。

关键词：双轮腿机器人数据驱动变结构紧格式无模型自适应控制稳定性证明

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基于特征建模的全向车辆自适应跟踪控制研究

系统仿真学报 2023年

作者：程磊王好友陈新节武汉科技大学机器人与智能系统研究院

针对受自身特性和外界干扰的全向移动车辆稳定和高精度的跟踪控制问题，设计了一种基于特征建模的全向车辆自适应跟踪控制方法，首先建立全向车辆的特征模型，将模型特性整合到特征参数中，并用投影梯度法对特征参数进行在线估计，其次... 详细信息

针对受自身特性和外界干扰的全向移动车辆稳定和高精度的跟踪控制问题，设计了一种基于特征建模的全向车辆自适应跟踪控制方法，首先建立全向车辆的特征模型，将模型特性整合到特征参数中，并用投影梯度法对特征参数进行在线估计，其次设计基于特征模型的全系数自适应控制律，并根据Lyapunov理论分析了该控制方法的稳定性。最后，通过搭建Simulink仿真模型验证了所设计自适应控制方法的有效性与合理性，并与其他控制方法进行对比，结果表明该方法控制精度更高、自适应能力更强、具有更好的鲁棒性。

关键词：全向移动底盘特征建模非线性黄金分割自适应控制参数辨识跟踪控制

基于端电压尖峰的无刷直流电机无位置传感器换相控制策略

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电机与控制学报 2024年第5期28卷 173-182页

作者：黄文晖闵华松武汉科技大学机器人智能系统研究院湖北武汉430081

针对现有的换相误差补偿方法需要额外滤波电路和检测电路导致无传感器换相方法变得更加复杂的问题,提出一种端电压尖峰脉冲换相误差补偿方法,实现了对无刷直流电机无传感器换相误差的准确补偿。研究了抗干扰性强的端电压尖峰脉冲信号的... 详细信息

针对现有的换相误差补偿方法需要额外滤波电路和检测电路导致无传感器换相方法变得更加复杂的问题,提出一种端电压尖峰脉冲换相误差补偿方法,实现了对无刷直流电机无传感器换相误差的准确补偿。研究了抗干扰性强的端电压尖峰脉冲信号的变化特性,得出了端电压尖峰脉冲持续时间是随着换相误差单调变化的结论,并利用端电压尖峰脉冲设计了换相误差闭环控制方法。该方法无需额外的滤波电路和检测电路,简化了换相误差补偿方法的电路设计,并且具备良好的鲁棒性和准确性。搭建了仿真和实际实验平台,对比了补偿前后的换相误差,实验结果表明,所提出方法能够实现准确的换相误差补偿。仿真实验和实际实验中,换相误差分别被控制在了1.1个电角度范围内和4个电角度范围内。在速度调控实验中,补偿后的无传感器方法表现出了和霍尔传感器相似的动态特性。相比于现有方法,提出方法更适合无刷直流电机无传感器方法在高性能电机控制场景的应用。

关键词：无刷直流电机六步换相法无传感器控制换相误差补偿端电压尖峰脉冲闭环控制

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基于注意力和标签自适应的跨域行人重识别

高技术通讯 2022年第2期32卷 143-151页

作者：陈思文吴怀宇陈洋武汉科技大学机器人与智能系统研究院武汉430081

针对现有的大多数行人重识别算法都依赖于监督训练,而监督训练中人工标注的数据需要昂贵的资源开销从而限制了其在新场景中拓展应用的问题,提出了基于注意力和标签自适应的跨域行人重识别方法。该方法首先对深度卷积神经网络(DCNN)中不... 详细信息

针对现有的大多数行人重识别算法都依赖于监督训练,而监督训练中人工标注的数据需要昂贵的资源开销从而限制了其在新场景中拓展应用的问题,提出了基于注意力和标签自适应的跨域行人重识别方法。该方法首先对深度卷积神经网络(DCNN)中不同深度的特征层嵌入注意力机制和BNNeck模块,增强模型在不同数据集下对行人的特征表示能力;其次针对没有任何标签的目标数据集,提出了无监督标签自适应方法,将标签信息逐渐扩展至目标数据集中;最后采用知识蒸馏(KD)的方法不断对模型进行微调,使模型逐渐适应新的场景。该方法在Market-1501数据集上的平均精度均值(m AP)为33.1%,在DukeMTMC-reID数据集上的m AP为36.1%,与PTGAN、IPGAN等跨域行人重识别算法相比性能有明显提升。

关键词：跨域行人重识别注意力标签自适应知识蒸馏(KD) 深度卷积神经网络(DCNN)

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基于广义回归神经网络的视觉球形机器人建模

传感器与微系统 2024年第6期43卷 15-19页

作者：翟光耀章政郭昱琛黄卫华翟民武汉科技大学机器人与智能系统研究院湖北武汉430081

由于球形机器人具有复杂的机械结构和特殊的运动方式,导致其动力学模型具有非线性、多变量、强耦合、参数不确定等复杂因素,因此难以建立精确的数学模型。针对上述问题,设计了一种改进广义回归神经网络(GRNN)对其进行建模。首先,获取基... 详细信息

由于球形机器人具有复杂的机械结构和特殊的运动方式,导致其动力学模型具有非线性、多变量、强耦合、参数不确定等复杂因素,因此难以建立精确的数学模型。针对上述问题,设计了一种改进广义回归神经网络(GRNN)对其进行建模。首先,获取基于机理模型的球形机器人实测数据;然后,基于实测数据训练出改进GRNN模型并分析其预测效果;最后,分别基于改进GRNN和机理模型,设计球形机器人的控制器进行自平衡实验,前者比后者受到干扰时的波动幅度更小、调节时间短了近1 s。实验结果证明了所设计建模方法的可行性和有效性。

关键词：球形机器人视觉装置动力学建模灰狼优化算法

带惯性轮的两轮机器人H_(∞)鲁棒控制系统

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组合机床与自动化加工技术 2023年第4期 58-62页

作者：胡阳城黄卫华陈昊杨继荣吴家刚武汉科技大学机器人与智能系统研究院武汉430081

针对复杂环境中两轮机器人的实用性和平衡控制问题,构建了一种带惯性轮的两轮机器人H_(∞)鲁棒控制系统。首先,介绍了两轮机器人的机械结构及性能,通过惯性轮和底部双轮共同作用增强机体的运动能力,提升机器人对环境的适应性;其次,推导... 详细信息

针对复杂环境中两轮机器人的实用性和平衡控制问题,构建了一种带惯性轮的两轮机器人H_(∞)鲁棒控制系统。首先,介绍了两轮机器人的机械结构及性能,通过惯性轮和底部双轮共同作用增强机体的运动能力,提升机器人对环境的适应性;其次,推导了坡面上带惯性轮的两轮机器人动力学模型;在此基础上,设计了一种基于H_(∞)鲁棒控制器的两轮机器人系统,实现了机器人姿态控制的自平衡稳定性、鲁棒性以及抗扰性;最后,仿真和实测实验验证了所设计机器人系统的可行性和有效性:机器人系统的倾斜角度可调范围更大、控制精度更高,可有效抑制由于机体振动和外界干扰对系统的影响。

关键词：两轮机器人惯性轮 H_(∞)鲁棒控制动力学建模

基于邻接跳变德布鲁因序列的结构光编解码算法

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光学学报 2024年第8期44卷 74-83页

作者：梁正林陈彬伍世虔武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081 武汉科技大学机器人与智能系统研究院湖北武汉430081

德布鲁因序列常被用于结构光条纹的编码,但是序列中相邻的相同码元会导致在相同颜色区域内难以确定码元个数以及每个码元的确切编码范围。为了解决这一问题,提出一种邻接跳变德布鲁因序列,该序列在保留子序列唯一性的基础上保证了相邻... 详细信息

德布鲁因序列常被用于结构光条纹的编码,但是序列中相邻的相同码元会导致在相同颜色区域内难以确定码元个数以及每个码元的确切编码范围。为了解决这一问题,提出一种邻接跳变德布鲁因序列,该序列在保留子序列唯一性的基础上保证了相邻码元的相异性。首先,证明了所提出序列的存在性,并给出了其生成方式。然后,将该序列用于相位周期级次编码,结合正弦相移条纹设计了一种彩色条纹编码方法。在解码阶段,按颜色通道分别提取、计算得到包裹相位和相位周期级次,最终获得展开相位。实验结果表明,所提方法与传统相移法有相似的测量精度,且仅需要4幅投影图像即可完成三维测量,显著提高了测量效率。

关键词：测量德布鲁因序列结构光相移测量

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三轮全向移动机器人里程计在线校正方法研究

机床与液压 2022年第3期50卷 1-9页

作者：简傲闵华松黄文晖武汉科技大学机器人与智能系统研究院湖北武汉430081

传统里程计校正方法常使用离线校正手段,在地面环境发生改变的情况下,校正效果较差。为解决上述问题,提高机器人定位精度,以三轮全向移动机器人为平台,提出一种结构简单、鲁棒性强的在线里程计校正方法。该方法通过扩展卡尔曼滤波算法... 详细信息

传统里程计校正方法常使用离线校正手段,在地面环境发生改变的情况下,校正效果较差。为解决上述问题,提高机器人定位精度,以三轮全向移动机器人为平台,提出一种结构简单、鲁棒性强的在线里程计校正方法。该方法通过扩展卡尔曼滤波算法处理传感器数据,以得到机器人的实时位姿信息和速度信息,结合三轮全向移动平台的动力学模型,及时修正里程误差。在V-REP中设计仿真实验,实验结果表明:采用所提方法,校正后的里程精度有了极大改善,并克服了离线校正方法受地面环境影响的问题。在已有实际平台上验证了该算法的有效性。

关键词：三轮全向移动机器人在线里程计校正扩展卡尔曼滤波动力学模型