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叠层式介电弹性体人工肌肉驱动器:设计、制备与柔性驱动应用

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第6期54卷 15-42页

作者：马文涛王海天孙文杰汤超曹崇景高兴刘磊李博陈贵敏西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学陕西省智能机器人重点实验室西安710049 西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 中国海洋大学工程学院青岛266100 中国科学院深圳先进技术研究院深圳518055 西北工业大学机电工程学院西安710072

介电弹性体驱动器(Dielectric Elastomer Actuator, DEA)具有可与自然肌肉相媲美的优异驱动特性,近些年成为了柔性驱动领域的研究热点之一.鉴于单层DEA存在输出力小、易失稳、结构刚度低,需要预拉伸维持的问题,叠层式介电弹性体驱动器(M... 详细信息

介电弹性体驱动器(Dielectric Elastomer Actuator, DEA)具有可与自然肌肉相媲美的优异驱动特性,近些年成为了柔性驱动领域的研究热点之一.鉴于单层DEA存在输出力小、易失稳、结构刚度低,需要预拉伸维持的问题,叠层式介电弹性体驱动器(Multi-Layered Dielectric Elastomer Actuator, MDEA)应运而生.本文归纳了现有的MDEA材料的特性,总结了叠层结构的设计与制备方法,并对其性能进行了比较和分析;介绍了多种适用于MDEA的柔性电极以及对应图案化制备方法;最后对MDEA在柔性器件以及机器人驱动中的应用进行介绍.随着技术的发展,高性能的MDEA势必成为人工肌肉的重要组成部分,并将支撑软体机器人领域的进一步发展.

关键词：叠层式介电弹性体人工肌肉软体机器人增材制造

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基于多项式近似的空间碎片群体轨道预报算法

中国空间科学技术 2022年第6期42卷 89-98页

作者：张震陈建林孙冲方群朱战霞西北工业大学航天飞行动力学技术国家级重点实验室西安710072 西北工业大学民航学院西安710072 西北工业大学深圳研究院深圳市智能操控实验室深圳518060

快速准确地分析空间碎片群轨道演化行为对于其他在轨航天器碰撞规避至关重要。在各摄动力的作用下,空间碎片群演化运动呈现出复杂的非线性特征。空间碎片群体个体数量巨大,如果通过对空间碎片群中每个空间碎片进行轨道积分来分析群体预... 详细信息

快速准确地分析空间碎片群轨道演化行为对于其他在轨航天器碰撞规避至关重要。在各摄动力的作用下,空间碎片群演化运动呈现出复杂的非线性特征。空间碎片群体个体数量巨大,如果通过对空间碎片群中每个空间碎片进行轨道积分来分析群体预报的方法会导致计算量过大。针对该问题,提出一种基于多项式近似的轨道快速预报分析方法。该方法将空间碎片群分为少量的标称碎片和其他大量关联碎片。针对标称碎片的轨道预报采用数值积分求解保证预报精度;而针对其他大量的关联碎片轨道预报问题,采用多项式泰勒展开半解析方法求解,从而在保证预报精度的前提下有效减少空间碎片群轨道预报的计算量。为了验证方法的有效性,对不同空间碎片群进行了轨道预报仿真。仿真结果表明,当轨道预报精度设定在1 m范围内时,多项式近似算法的计算量较蒙特卡洛方法计算效率提高了2.2~17.2倍,验证了所提出方法的有效性。

关键词：空间碎片群轨道摄动轨道预报泰勒展开多项式近似标称碎片关联碎片

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一种DeFi价格操纵攻击在线防御机制

计算机研究与发展 2024年

作者：林炼升郑焕钦苏申雷凯陈晓丰田志宏数字化学习技术集成与应用教育部工程研究中心(国家开放大学) 深圳市内容中心网络与区块链重点实验室(北京大学) 区块链与数据安全全国重点实验室(浙江大学) 杭州趣链科技有限公司标准化与课题管理部广州大学网络空间安全学院

价格操控攻击通过改变去中心化金融项目的数字资产存量操控资产链上价格，从而攻击其清算机制以实现不当牟利，是目前去中心化金融生态最主要的安全威胁之一. 目前主流的安全防御手段是通过预言机获取不易被操控的链下价格，但频繁将链... 详细信息

价格操控攻击通过改变去中心化金融项目的数字资产存量操控资产链上价格，从而攻击其清算机制以实现不当牟利，是目前去中心化金融生态最主要的安全威胁之一. 目前主流的安全防御手段是通过预言机获取不易被操控的链下价格，但频繁将链下数据更新上链会导致预言机的维护成本高昂，因而无法满足工业界需求. 为解决上述问题，提出一种针对价格操控攻击的防御机制，通过链下价格来指导链上价格操控行为的识别，以合约代理的形式实现对价格操纵交易的拦截，并通过低频的价格获取降低交易提交的频率和链下数据更新上链的成本，进而实现价格操控攻击的防御成本和识别精度之间的折中. 实验表明，该方法在降低预言机30%以上运维成本的前提下，对价格操纵攻击的防御率达到97.5%.

关键词：区块链智能合约去中心化金融价格操纵攻击预言机喂价

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面向操作月球车的高增益多项式平方和控制

空天技术 2023年第6期2023卷 42-52页

作者：李聪丁一波岳晓奎西北工业大学航天学院西北工业大学深圳研究院西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室

针对我国无人月球探测和载人月球探测对多功能月面机器人巡视勘察、资源利用等方面的需求以及机器人移动机械臂系统的非线性特点，采用平方和方法研究移动机械臂系统的控制问题，探究如何将平方和方法应用于移动机械臂控制中。对降阶后... 详细信息

针对我国无人月球探测和载人月球探测对多功能月面机器人巡视勘察、资源利用等方面的需求以及机器人移动机械臂系统的非线性特点，采用平方和方法研究移动机械臂系统的控制问题，探究如何将平方和方法应用于移动机械臂控制中。对降阶后的移动机械臂拉格朗日动力学模型，进行高增益观测器和滑动模式观测器设计与仿真对比。针对传统移动机械臂多项式非线性系统控制方法存在的求解速度慢、只保证局部最优解等问题，利用平方和方法设计渐近的跟踪控制器与搜索Lyapunov函数，采用基于Rantzar准则设计的控制器，使得系统全局渐近稳定。利用观测器系统的多项式系统形式，将跟踪控制器的速度值转化为观测值，得到输出反馈控制器，仿真结果证明了控制器的有效性。

关键词：平方和方法非线性系统移动机械臂高增益观测器 Rantzar准则

基于hp-自适应伪谱法的火星上升器精确入轨优化

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空天技术 2023年第6期2023卷 53-65页

作者：王浩朋丁一波岳晓奎西北工业大学航天学院西北工业大学深圳研究院西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室

针对火星表面上升器精确入轨任务场景，采用hp-自适应伪谱法对上升段轨迹进行优化。选择上升器构型为两级固液混合火箭加四个助推器，终端轨道为标准任务场景500 km圆轨道和火星环绕器所在中继椭圆轨道，得到上升时间和剩余质量以及终... 详细信息

针对火星表面上升器精确入轨任务场景，采用hp-自适应伪谱法对上升段轨迹进行优化。选择上升器构型为两级固液混合火箭加四个助推器，终端轨道为标准任务场景500 km圆轨道和火星环绕器所在中继椭圆轨道，得到上升时间和剩余质量以及终端轨道的实际入轨偏差。提出的上升器构型可显著减小上升段动压峰值。同时，考虑升交点赤径和近火点幅角约束的椭圆入轨情况，相比传统圆轨道可使上升器获得更高的入轨速度、更短的入轨时间以及更优的燃料消耗，并且在计算机中仿真验证耗时更短，适合实际工程应用。

关键词：火星上升器 hp-自适应伪谱法采样返回椭圆轨道轨道六要素精确入轨

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单检验质量无拖曳卫星姿控传感器故障诊断

空天技术 2023年第6期2023卷 1-13+22页

作者：毕诚岳晓奎党朝辉丁一波西北工业大学航天学院西北工业大学深圳研究院西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室

针对单一检验质量的无拖曳卫星姿控系统传感器故障，提出一种基于扩展卡尔曼滤波器组的诊断方法。首先，建立了单一检验质量无拖曳卫星的系统模型，并进一步给出了无拖曳卫星中特有的重力参考传感器模型；基于所建立的系统模型设计了扩... 详细信息

针对单一检验质量的无拖曳卫星姿控系统传感器故障，提出一种基于扩展卡尔曼滤波器组的诊断方法。首先，建立了单一检验质量无拖曳卫星的系统模型，并进一步给出了无拖曳卫星中特有的重力参考传感器模型；基于所建立的系统模型设计了扩展卡尔曼滤波器组以估计系统状态，包括了一个总滤波器和四个并行的子滤波器，这些滤波器分别接收不同类型的传感数据；然后，通过多样本残差卡方检验的方法分析滤波器生成的估计残差，实现了传感器故障检测和初级故障隔离；最终，在估计残差的基础上，通过计算并比较广义似然函数值，能够进一步隔离出故障传感器的具体故障位置。仿真结果验证了所提方法的有效性。

关键词：无拖曳卫星重力参考传感器故障诊断卡尔曼滤波卡方检验

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基于位置社交网络的兴趣点组合推荐算法研究

信息网络安全 2023年第9期23卷 75-84页

作者：武伟徐莎莎郭森森李晓宇西北工业大学深圳研究院深圳518057

随着智能手机的普及和基于用户地理位置信息服务的增多,用户数据量呈爆发式增长,海量数据之间的稀疏性成为了限制基于位置社交网络(Location-Based Social Network,LBSN)的推荐系统性能的一个主要因素。基于此,文章提出了一个基于位置... 详细信息

随着智能手机的普及和基于用户地理位置信息服务的增多,用户数据量呈爆发式增长,海量数据之间的稀疏性成为了限制基于位置社交网络(Location-Based Social Network,LBSN)的推荐系统性能的一个主要因素。基于此,文章提出了一个基于位置社交网络的兴趣点组合推荐模型(Geographical LightGCN,GLGCN),该模型由协作偏好模块和地理偏好模块两部分组成,其中,协作偏好模块使用图卷积网络深度挖掘用户和兴趣点的嵌入表示,获取用户的协作偏好;地理偏好模块结合兴趣点的相关性和用户轨迹,使用基于门控循环单元(Gate Recurrent Unit,GRU)的序列模型捕获用户的序列偏好。文章将两个模块的推荐分数以线性加权的方式进行组合,得到最终推荐结果。实验表明,相较于现有其他算法,文章提出的组合推荐算法具有更优秀的性能。

关键词：位置社交网络组合推荐协作偏好模块地理偏好模块

扁平体空间非合作目标多指外包络抓捕构型设计

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中国空间科学技术 2019年第6期39卷 8-20页

作者：孙冲万文娅崔尧袁建平西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室西安710072 西北工业大学航天学院西安710072 西北工业大学深圳研究院深圳智能操控实验室深圳518060

针对空间非合作目标抓捕问题,提出了一种扁平体空间非合作目标多指外包络抓捕最优构型设计方法。该方法的核心在于:选择抓捕机构的主手指并控制它跟踪包络点;根据抓捕机构的多指几何关系计算从手指可行抓捕构型;利用外包络抓捕约束条件... 详细信息

针对空间非合作目标抓捕问题,提出了一种扁平体空间非合作目标多指外包络抓捕最优构型设计方法。该方法的核心在于:选择抓捕机构的主手指并控制它跟踪包络点;根据抓捕机构的多指几何关系计算从手指可行抓捕构型;利用外包络抓捕约束条件,以及碰撞检测约束条件,筛选出有效包络构型。与已有方法相比,该方法采用主-从抓捕的简洁模式,可以大大降低抓捕构型优化的计算量,适用于空间非合作目标实时在轨抓捕。进一步,引入了抓捕安全裕度的概念,用于量化抓捕机构多指形成的抓捕包络空间和空间非合作目标运动包络之间的安全裕度。考虑到形成抓捕构型之前尽量避免空间非合作目标与抓捕机构发生碰撞,避免产生二次碎片,在设计抓捕外包络构型时选择最大抓捕安全裕度构型作为最优构型。将该算法分别应用到四边形和正五边形运动目标包络问题中,仿真结果表明了其有效性。

关键词：空间非合作目标外包络抓捕主-从抓捕模式安全抓捕裕度最优抓捕包络构型

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空间在轨装配技术综述

航空学报 2021年第1期42卷 40-54页

作者：王明明罗建军袁建平王嘉文刘聪西北工业大学深圳研究院深圳518057 西北工业大学航天动力学国家重点实验室西安710072

代表国家科技实力的空间站、空间望远镜、大型通信天线、空间太阳能电站、在轨燃料补给站、深空探测中转站及地外基地等空间大型平台和基础设施的建设需求日益迫切,如何对此进行智能自主建造是当前的巨大技术挑战。鉴于大型平台与基础... 详细信息

代表国家科技实力的空间站、空间望远镜、大型通信天线、空间太阳能电站、在轨燃料补给站、深空探测中转站及地外基地等空间大型平台和基础设施的建设需求日益迫切,如何对此进行智能自主建造是当前的巨大技术挑战。鉴于大型平台与基础设施在未来空间探索中的重要性,国内外航天研究机构均提出并发展了在轨装配的系列技术方案。本文主要对在轨装配研究现状和技术发展情况进行系统地综述。首先分析了有人与无人在轨装配的国内外技术进展,总结了在轨装配技术的发展路线、装配层次与方法;然后在此基础上,详细梳理了在轨装配的技术需求和应用前景,并得出在轨装配的使能关键技术——模块化技术、机器人技术和地面模拟装配技术,预期为中国未来的空间在轨装配研究提供有益的参考。

关键词：在轨装配空间机器人桁架结构模块化技术地面装配验证