关键词： 机器人学习   强化学习   模仿学习   迁移学习   发展学习  

摘要： 介绍与机器人学习有关的基本概念与核心问题,梳理机器人学习的相关方法和最新进展。依据数据类型,将机器人学习的方法分为基于强化学习的方法、基于模仿学习的方法、基于迁移学习的方法和基于发展学习的方法,并对相关研究进行总结和分析,探讨机器人学习领域目前存在的挑战和未来发展趋势。

关键词： 机器人视觉去雾   动力学运动   视觉感知   图像分割   透射率  

摘要： 从机器人系统动力学运动的角度来看,视觉感知在机器人和环境之间的智能互动中发挥着越来越重要的作用。由此,提出一种面向机械动力学运动的机器人视觉去雾系统。首先介绍了视觉反馈控制对于机器人机械动力学运动的重要性,然后基于大气散射模型,采用图像分割方法在天空区域中估计全局大气光值,并建立雾图像和透射率之间的映射关系,设计了多尺度卷积神经网络(Multi Scale Convolutional Neural Network,MS-CNN)优化场景透射率。实验结果表明,面向机械动力学运动的机器人视觉去雾方法的结果更接近于清晰图像,该方法的均方误差(Mean-Square Error,MSE)值低,表明所提出算法的失真小,图像内容更接近原始图像。

关键词： 机器人   三角形厚板单元   刚柔耦合   多体动力学  

摘要： 针对含柔性动平台的空间并联机器人刚柔耦合问题,基于Bézier三角形与绝对节点坐标法提出一种高阶柔性三角形厚板单元模型和连续性约束条件,基于该模型分析动平台变形状态及其对系统动力学特性的影响。利用自然坐标法与绝对节点坐标法建立刚柔耦合系统动力学模型,通过引入板单元第4个面积坐标的二阶梯度来描述厚度方向上的变形并解决泊松闭锁问题,结合广义-α法与牛顿迭代法求解动力学方程,并对系统静力学模型和动力学模型进行仿真分析。结果表明,动平台在运动过程中产生的周期性凹陷变形对机器人空间位姿的影响与机构布局方式、质量分布和负载作用方式完全一致,系统刚性构件与柔性动平台的运动耦合方式符合多体动力学模型的非线性规律;运动轨迹误差低于1.2×10^(-12)mm,动力学方程和约束方程迭代误差均小于设定阈值10^(-6)和10^(-14),求解精度能满足工程应用要求;基于不同参数开展仿真对比分析,验证了所述方法的有效性和通用性。

关键词： 高速并联机器人   CAD-CAE集成   有限元建模   弹性动力学性能  

摘要： 文中以一类由外转动副驱动、含平行四边形支链的2,3和4自由度高速并联机器人为研究对象,提出一种基于CAD-CAE集成技术的有限元快速建模与更新方法。其要点为:针对工作空间中某一参考位形,首先,通过IGES/STEP等标准接口,将各结构件SolidWorks实体模型导入CAE软件SAMCEF,并通过自动提取各结构件实体模型连体坐标系相对于机架参考坐标系的位姿特征信息,建立SAMCEF环境下的几何模型;然后,通过将有限元分析特征信息自动编译为参数化脚本(Bacon)文件,建立整个机器人的参数化有限元模型。该方法特色在于:当机器人位形变化时,仅需更新CAD模型提供的位姿与有限元分析信息,便可自动生成新位形下的机器人有限元模型,进而显著提高面向全域弹性动力学性能分析需求的有限元建模效率。

关键词： 摩擦辨识   重力辨识   动力学   力矩估计  

摘要： 协作机器人外力矩估计是人机协作的关键问题之一，因此提出一种基于低速动力学模型的外力矩估计方案。首先大多数协作机器人是在缓慢匀速情况下运行，针对完整动力学模型参数辨识复杂问题，对动力学模型进行简化，然后分析了协作机器人的关节摩擦力矩和重力矩，采用最小二乘的方法对机器人进行了摩擦辨识和重力辨识，使用经验摩擦模型对机器人关节摩擦特性进行拟合。最后在Xarm6机器人实验平台上设计了关节运动轨迹验证摩擦及重力辨识的准确性。实验结果表明：使用经验模型对机器人关机摩擦特性进行拟合效果较为理想，提出的方案能够快速辨识出动力学模型参数，并能够有效的对协作机器人外力矩做出估计，这对人机协作过程中的高效配合以及安全问题具有一定的参考意义。

关键词： 欠驱动臂爪   折叠缓冲系统   回弹锁定机构   三维弹跳/空中抓握动力学模型  

摘要： 本文提出了一种在非结构化环境中具备抓取和栖息能力的带臂爪弹跳/栖息机器人。基于折叠缓冲和回弹锁定机理，设计了受猛禽启发的、可将瞬时碰撞能量被动转化为强大抓取力的欠驱动臂爪，实现了机器人与栖息物的可控高速碰撞及可靠栖息。建立了机器人三维弹跳/空中抓握动力学模型，推导了机器人腿部电机驱动扭矩和惯量尾电机驱动扭矩的解析解，实现了机器人的可控连续跳跃和三维姿态实时控制。基于上述动力学模型，进行了机器人质心依次抵达三维空间中目标位置点的连续跳跃仿真和空中抓握仿真。仿真结果表明，机器人有望通过三维跳跃获得抓握/悬垂、空中栖息/观测作业能力，从而验证了本文提出的欠驱动臂爪设计方案和连续弹跳/空中抓握动力学模型的可行性。

关键词： 串联机器人   动力学参数辨识   激励轨迹规划   改进粒子群算法   权重矩阵迭代  

摘要： 准确的动力学模型参数是机器人轨迹跟踪与基于力的阻抗控制等研究的关键。为此本文提出了一种基于权重迭代算法的机器人动力学参数辨识方法，通过迭代优化关节采样数据的权重矩阵来避免异常观测值干扰辨识计算。本文优化了关节摩擦模型以更精确地拟合实际的关节摩擦，并采用动态调整惯性权重与学习因子的方式来改进粒子群算法，以求解激励轨迹规划问题。最终用某型六自由度串联机器人验证了辨识算法，结果表明：相比加权最小二乘法，根据本算法的辨识结果来预测关节驱动力矩，残差平均降低约16.45%，有效提升了动力学参数的辨识精度。

关键词： 介入机器人   流固耦合   血流动力学   计算流体动力学   粒子图像测速  

摘要： 采用考虑血液流动和血管变形的双向流固耦合方法,并结合机器人管内脉动流体流场测量系统,研究了介入机器人在血管内不同高度移动时的血流特性。结果表明:脉动血流中,介入机器人管内运行高度对血流流线、血压和管壁剪切应力等影响较小,但均远大于无介入机器人时的参数值。弹性血管模型的血流动力学参数均小于刚性血管模型的对应参数。机器人介入时,最大血流速度为0.48 m/s,最大血压为119.3 Pa,数值计算结果与实验测量结果的分布趋势相似。

关键词： 参赛项目   中小学信息技术   参赛选手   创新与实践   机器人   走向胜利   指导老师   操作失误  

摘要： 一进高中,我们就加入了学校的机器人社团,跟随指导老师王昭宁学习机器人的搭建与编程。一段时间后,王老师让我们边学习,边为2023年全国中小学信息技术创新与实践大赛做准备。这是我们第一次参加大型比赛,我们选择的参赛项目是智能餐饮。初登赛场,我们有些蒙,脑子一片空白。看见其他参赛选手都在紧张地忙碌着,我们才调整情绪,强行让自己进入比赛状态。然而,由于操作失误,我们的比赛失利了。走出赛场的那一刻,我们感觉既无颜面对老师,又无法向其他社员交代。

关键词： 半被动双足机器人   脉冲推力   周期步态   分岔  

摘要： 为了提高半被动双足机器人在水平地面上行走的稳定性,研究一种脉冲推力作用下半被动双足机器人的行走动力学行为.以最简单的特殊行走模型为动力学模型,采用支撑腿脚后跟脉冲推力作为双足机器人行走动力源.鉴于系统模型的高度非线性,将连续阶段的非线性微分方程线性化;利用角动量守恒和脉冲推力构造一个二维离散映射;采用离散映射的不动点及其特征值分析系统周期步态的存在性和稳定性;接着讨论系统的倍周期分岔.在理论分析的基础上,通过Matlab软件对半被动双足机器人的行走动力学进行仿真实验.仿真结果表明,在水平地面上行走的半被动双足机器人具有稳定的周期-1步态和周期-2步态.