检索结果-南通市图书馆

面向机器人交互识别的抗干扰多模态柔性电子皮肤

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机器人 2025年

作者：彭欢熊鹏文张宇洪金华徐健宁宋爱国南昌大学先进制造学院智能机器人江西省重点实验室东南大学仪器科学与工程学院

传统的阵列式机器人触觉感知系统存在界面柔性不够以及阵列密度与刷新频率相矛盾的问题，难以广泛应用。为了提高机器人的触觉感知效率，受人体皮肤结构的启发，提出了一种多模态柔性电子皮肤，并开展其在机器人物体识别及抗磁场干扰方... 详细信息

传统的阵列式机器人触觉感知系统存在界面柔性不够以及阵列密度与刷新频率相矛盾的问题，难以广泛应用。为了提高机器人的触觉感知效率，受人体皮肤结构的启发，提出了一种多模态柔性电子皮肤，并开展其在机器人物体识别及抗磁场干扰方面的研究。首次将混有磁粉的硅胶与分布式柔性触觉传感阵列集成为多模态力触觉感知层，在时间和空间域同步感知触觉信息和力触觉阵列信息，解决传统触觉感知系统时空弱配对的问题。构建了基于CNN-SVM-MLP（卷积神经网络-支持向量机-多层感知器）的多模态融合算法，实现对多模态触觉信息的高效融合，基于此构建机器人物体识别框架，实现交互物体的精准识别。对非磁性物体和磁性物体进行了交互实验及分析，结果表明提出的多模态柔性电子皮肤可以有效提高磁性触觉传感器的抗磁场干扰能力，实现24种物体的精准识别，且准确率达到99.42%。

关键词：电子皮肤磁性触觉传感器多模态信息融合多层感知机物体识别

性能函数引导的无人机集群深度强化学习控制方法

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自动化学报 2025年

作者：王耀南华和安张辉钟杭樊叶心梁鸿涛常浩方勇纯机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心湖南大学电气与信息工程学院湖南大学机器人学院南开大学机器人与信息自动化研究所南开大学智能技术与机器人系统研究院

针对无人机集群系统,提出了一种性能函数引导的深度强化学习控制方法,同时评估性能函数的示范经验与学习策略的探索动作,保证了高效可靠的策略更新,实现了无人机集群系统的高性能控制.首先,利用领航-跟随集群框架,将无人机集群的控制问... 详细信息

针对无人机集群系统,提出了一种性能函数引导的深度强化学习控制方法,同时评估性能函数的示范经验与学习策略的探索动作,保证了高效可靠的策略更新,实现了无人机集群系统的高性能控制.首先,利用领航-跟随集群框架,将无人机集群的控制问题转化为领航-跟随框架下的跟踪问题,进而提出了基于模型的跟踪控制方法,利用性能函数将集群编队误差约束在给定范围内,实现了无人机集群的模型驱动控制.接下来,为了解决复杂工况下性能函数极易失效难题,将深度强化学习方法和性能函数驱动方法结合,提出了性能函数引导的深度强化学习控制方法,利用性能函数的示范经验辅助训练强化学习网络,通过同时评估探索与示范动作,保证学习策略显著优于性能函数驱动控制方法,有效提高了无人机编队控制精度与鲁棒性.实验结果表明,该方法能够显著提升无人机集群的控制精度,实现了兼顾鲁棒性与飞行精度的高性能集群控制.

关键词：无人机集群深度强化学习引导式学习智能编队控制

水下机器人自主水下对接被动捕获装置的设计与实现

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：孟令帅谷海涛李明烁张明远中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳工业大学机械工程学院中国科学院大学

针对目前水下机器人水下对接困难，对接稳定性差的问题，本文结合目前拖曳绳索对接方式设计并搭建出一种用于水下机器人自主水下对接被动捕获装置。该装置利用对接过程中不可避免的碰撞力实现水下捕获，结构简单，对接成功率高，具有对... 详细信息

针对目前水下机器人水下对接困难，对接稳定性差的问题，本文结合目前拖曳绳索对接方式设计并搭建出一种用于水下机器人自主水下对接被动捕获装置。该装置利用对接过程中不可避免的碰撞力实现水下捕获，结构简单，对接成功率高，具有对水下机器人导引、捕获及释放功能。通过分析目前国内外常用几种捕获式水下对接方式研究现状，设计被动捕获装置总体结构及工作流程；重点研究该装置对碰撞对接过程中捕获装置与对接杆/对接绳接触过程中的理论分析及力学特性；搭建被动捕获装置模型进行实验测试。实验结果表明：该装置在水面环境能实现对水下机器人的成功捕获对接，对水下对接装置方向的总体设计具有一定的指导和借鉴意义，在未来海洋观测系统以及海洋开发中具有广泛的应用前景。

关键词：水下机器人水下对接被动捕获装置结构设计力学分析碰撞分析理论计算实验验证

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“三位一体”海空协同机器人系统设计与实现

实验技术与管理 2025年

作者：王帅高志福徐红丽茹敬雨东北大学机器人科学与工程学院

针对海洋监测、海洋垃圾清理、搜索救援及资源探测等任务，为在资源受限的环境下实现高效智能作业，研究并开发了一种“三位一体”海空协同机器人系统。该系统综合运用了无人艇（unmanned surface vessel，USV）、无人机（unmanned aeri... 详细信息

针对海洋监测、海洋垃圾清理、搜索救援及资源探测等任务，为在资源受限的环境下实现高效智能作业，研究并开发了一种“三位一体”海空协同机器人系统。该系统综合运用了无人艇（unmanned surface vessel，USV）、无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）、水下机器人（autonomous underwater vehicle，AUV）和地面站的先进技术，形成了一套完整的海空协同作业解决方案。首先，在无人艇上设计了一种用于水面无人艇自主布放与回收微小型AUV的机构；其次，在AUV设计方面，采用开源的BuleROV框架和PNP位姿解算的方式实现与无人艇的自主对接；在无人机设计方面，Pixhawk飞控板与树莓派4B的结合，不仅强化了系统的处理能力，而且通过Pymavlink协议实现了高效的机载计算与通信。湖试验证阶段，模拟了实际作业场景，验证了UAV与USV的协同作业流程，以及AUV与USV对接实验，包括目标检测、信息传递、路径规划、PNP位姿解算和目标收取等关键环节。试验结果表明，系统能够有效地完成预定任务，展现出良好的稳定性和可靠性。

关键词：无人艇海空协同机器人深度学习自主对接

结合通道剪枝和通道注意力的轻量型车辆点云补全网络

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计算机工程与应用 2025年第1期61卷 232-242页

作者：杨晓文冯泊栋韩慧妍况立群韩燮何黎刚中北大学计算机科学与技术学院太原030051 机器视觉与虚拟现实山西省重点实验室太原030051 山西省视觉信息处理及智能机器人工程研究中心太原030051 华威大学计算机科学系英国考文垂CV47AL

针对现有的点云补全网络多关注于补全的精度而忽视补全效率问题,提出了一种轻量型点云补全网络来准确、高效地修复自动驾驶中的不完整车辆点云。为了提高网络推理效率,采用一种高效的一次性通道剪枝技术提高网络的补全效率;在特征提取阶... 详细信息

针对现有的点云补全网络多关注于补全的精度而忽视补全效率问题,提出了一种轻量型点云补全网络来准确、高效地修复自动驾驶中的不完整车辆点云。为了提高网络推理效率,采用一种高效的一次性通道剪枝技术提高网络的补全效率;在特征提取阶段,网络加入通道注意力模块,将加权特征与全局特征拼接,通过两层多维特征信息提取,得到最终的特征向量;将特征向量传入双解码器结构中,分别通过全连接层和多层感知机生成稠密的粗糙点云和输入点云偏差值;将粗糙点云与输入点云偏差值相加得到最终的精细化完整点云。在PCN数据集和KITTI数据集上进行实验,实验结果表明在补全缺失车辆信息的实时性上有着显著的提升,并且在补全精度上也有不错的表现。

关键词：点云补全通道剪枝通道注意力轻量型深度学习

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噪声标签下注意力特征混合的旋转机械故障诊断

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仪器仪表学报 2023年第9期44卷 255-262页

作者：陈仁祥张旭徐向阳杨宝军赵玲何家乐重庆交通大学交通工程应用机器人重庆市工程实验室重庆400074 重庆智能机器人研究院重庆400714

实际工程中,受人为标记或数据预处理等原因影响,旋转机械故障数据集易出现噪声标签,导致故障诊断模型性能降低,故提出注意力特征混合的旋转机械故障诊断方法。首先,构建残差神经网络(ResNet)提取样本中的时频特征,通过随机分组和特征交... 详细信息

实际工程中,受人为标记或数据预处理等原因影响,旋转机械故障数据集易出现噪声标签,导致故障诊断模型性能降低,故提出注意力特征混合的旋转机械故障诊断方法。首先,构建残差神经网络(ResNet)提取样本中的时频特征,通过随机分组和特征交互构建正确标签样本组、部分噪声标签样本组和噪声标签样本组;其次,引入注意力机制计算各样本组内样本相关性对各组样本分配权值,得到能区分部分噪声样本组中噪声标签样本的差异性权值;然后,根据权值对每组样本进行混合(Mixup),通过对噪声标签样本插值并在反向传播中更新注意力层参数降低噪声标签样本所占比例;最后,利用在线标签平滑(OLS)统计模型预测信息更新软标签,通过降低噪声标签样本对模型损失更新的影响,进一步抑制噪声标签样本组的负面影响。在不同程度的噪声标签干扰下的旋转机械故障数据集上进行实验验证,检测精度均达到95%以上,证明了所提方法的有效性。

关键词：旋转机械故障诊断噪声标签注意力机制在线标签平滑

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踝关节外骨骼人机耦合动力学与助力性能分析

力学学报 2022年第12期54卷 3496-3512页

作者：高钰清靳葳徐鉴方虹斌复旦大学智能机器人研究院上海200433 复旦大学智能机器人教育部工程研究中心上海200433 复旦大学上海智能机器人工程技术研究中心上海200433

踝关节在人体下肢运动过程中提供了最大的关节力矩,因此在下肢增强型外骨骼的研究中,踝关节外骨骼受到了重点关注.穿戴外骨骼的人体的行走是典型的动力学问题,但目前人机耦合动力学的相关研究还处于早期阶段.本文以绳驱踝关节外骨骼为... 详细信息

踝关节在人体下肢运动过程中提供了最大的关节力矩,因此在下肢增强型外骨骼的研究中,踝关节外骨骼受到了重点关注.穿戴外骨骼的人体的行走是典型的动力学问题,但目前人机耦合动力学的相关研究还处于早期阶段.本文以绳驱踝关节外骨骼为研究对象,融合机器人正运动学方法和拉格朗日方程建立了考虑足-地交互力、人体关节力矩和外骨骼力矩的人-机耦合动力学模型.模型中,足-地交互力由Kelvin-Voigt模型结合库伦摩擦模型描述,人体关节力矩由基于粒子群优化的PD控制生成,外骨骼期望力矩由上层控制器依据人体步态周期确定.通过基于模型的动力学仿真,本文从人体踝关节角度、踝关节力矩、踝关节功率和踝关节做功多个角度系统分析了踝关节外骨骼对人体行走的助力效果.研究表明,在2.0 km/h到6.5 km/h的人体步行速度下,穿戴外骨骼可以实现至少24.84%的人体踝关节平均力矩下降和至少24.69%的踝关节做功下降.本文也开展了基于SCONE平台的肌肉骨骼建模和预测仿真.仿真结果表明,在3.6 km/h的步行速度下,穿戴外骨骼可以有效降低比目鱼肌的激活度峰值,并使肌电信号的RMS值下降了6.21%,从而从生理学的角度证实了踝关节外骨骼的助力效果.本文的结果进一步完善了人体下肢-外骨骼耦合系统的动力学建模和分析方法,从动力学和生理学角度证实和解释了踝关节外骨骼对行走的助力机制,也为今后下肢外骨骼的实验研究提供了理论支撑.

关键词：下肢动力外骨骼动力学建模人机动力学肌肉骨骼模型肌肉激活度

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颅颌面外科手术机器人空间配准及实验

机器人 2018年第1期40卷 64-71,80页

作者：段星光高亮李建玺王永贵李浩源郭艳君北京理工大学智能机器人研究所北京100081 智能机器人与系统高精尖创新中心北京100081

针对颅颌面区域结构复杂、手术风险大、精度要求高的特点,研发了一套颅颌面外科手术机器人系统.为实现机器人系统高效、精确的空间配准,提出并建立了一套基于光学定位的颅颌面外科手术机器人空间配准方法,实现了机器人各子系统之间的坐... 详细信息

针对颅颌面区域结构复杂、手术风险大、精度要求高的特点,研发了一套颅颌面外科手术机器人系统.为实现机器人系统高效、精确的空间配准,提出并建立了一套基于光学定位的颅颌面外科手术机器人空间配准方法,实现了机器人各子系统之间的坐标系转换.通过基于四元数的最近点迭代配准算法实现了点集之间的矩阵转换.在综合医学影像、机器人与各子系统空间配准的基础上,分别开展了配准精度和定位精度的验证实验,并完成了三叉神经射频热凝术的模型和尸体穿刺定位实验.配准精度验证实验的配准误差平均值均小于0.75 mm,定位精度验证实验的误差平均值为0.56 mm,模型实验的穿刺成功率为100%,尸体实验的穿刺成功率为95%.综合实验结果表明该空间配准方法的配准精度较高,具有一定的可行性,可以满足颅颌面外科手术机器人系统的需要.

关键词：手术机器人颅颌面外科空间配准光学定位

基于子空间域对抗判别网络的不同型号滚动轴承剩余寿命预测

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 119-127页

作者：陈仁祥张雁峰徐向阳张鹏博杨宝军重庆交通大学交通工程应用机器人重庆市工程试验室重庆400074 重庆智能机器人研究院重庆400714

针对不同型号滚动轴承因结构尺寸、运行工况等差异导致轴承退化数据分布和特征尺度不一致,引起剩余寿命预测精度下降的问题,提出基于子空间域对抗判别网络的不同型号滚动轴承剩余寿命预测方法。首先,通过高效通道注意力机制提升特征提... 详细信息

针对不同型号滚动轴承因结构尺寸、运行工况等差异导致轴承退化数据分布和特征尺度不一致,引起剩余寿命预测精度下降的问题,提出基于子空间域对抗判别网络的不同型号滚动轴承剩余寿命预测方法。首先,通过高效通道注意力机制提升特征提取器各通道中重要特征的权重,自适应获取不同型号滚动轴承的深层性能退化特征,并以此预训练标签预测器;然后,在对抗判别网络框架上将域判别器与特征提取器对抗训练,最小化源域和目标域在表征子空间上的正交基距离,利用表征子空间正交基不受特征缩放影响的性质克服特征尺度变化过大引起的回归性能下降问题,实现不同型号滚动轴承间的域自适应;最后,利用训练好的特征提取器提取待预测轴承退化特征,输入标签预测器得到剩余寿命。在PRONOSTIA、XJTU-SY和自测数据集上进行了验证,实验结果表明所提方法能充分学习源域特征分布信息,有效克服不同型号下的特征尺度差异,相比其他域自适应方法效果提升20%至40%。

关键词：滚动轴承剩余寿命预测对抗判别域自适应时间卷积网络