关键词： 水下机器人   动力学模型   模型简化   计算流体力学(CFD)  

摘要： 为了降低水下机器人动力学模型的复杂性,提升计算效率,基于最小绝对值收敛和选择算子(LASSO)算法的特征选择方法,通过去除潜艇标准运动方程中影响较小的水动力系数实现动力学模型简化。简化后动力学模型的拟合结果与计算流体力学(CFD)仿真计算结果高度一致。结果表明,简化动力学模型可有效提升计算效率。研究成果可为水下机器人的动力学建模及模型简化提供一定参考。

关键词： 巷道掘进   双悬臂截割机器人   力位混合控制   相对动力学   相对雅可比矩阵  

摘要： 双悬臂截割机器人可解决传统单臂掘进机在截割大尺寸断面时效率低下的难题,但其与煤岩的动态交互影响控制性能。现有研究以双臂接触同一对象形成运动闭链为前提,无法满足双悬臂截割机器人双臂运动及末端截割头输出力的控制要求。针对该问题,设计了一种基于机器人相对动力学模型的力位混合控制系统。建立双悬臂截割机器人运动学和动力学模型,基于机器人的相对雅可比矩阵及虚位移与虚功原理推导出机器人的相对动力学模型,通过单一变量同时描述机器人双臂的运动状态,将机器人双臂独立的动力学模型整合为一个整体。基于机器人的相对动力学模型,设计了机器人双臂力位混合控制系统,通过李雅普诺夫函数验证了系统的稳定性和可行性。仿真结果表明:双悬臂截割工艺较单悬臂截割拥有更大的工作空间,具有一次性实现大断面截割的能力;双悬臂截割机器人力位混合控制系统能够完成对期望相对位置和期望相对力的同步跟踪,对截割头期望位置跟踪的绝对误差在0.3132 m以内,均方根误差为0.1447 m。

关键词： 空间机器人   空间桁架   在轨插孔   模糊变结构  

摘要： 研究了空间机器人在轨组装空间桁架操作的抑振阻抗控制问题.首先,利用Lagrange方法建立了载体姿态受控形式的空间机器人系统动力学模型;通过对系统进行动力学分析,推导了相应的机械臂末端和桁架插头在基连坐标系下的运动雅可比关系;结合阻抗控制原理,根据插头位姿与其输出力之间的动态关系建立了二阶线性阻抗模型.然后,设计了标称PD(Proportional Derivative)的控制器,并引入滑模变结构控制器来实现对建模不确定项的精确补偿,以提高力/位的控制精度.考虑滑模控制器固有的抖振,结合模糊控制原理,采用将滑模面作为输入,补偿控制增益作为输出的控制方案来提高抑振效果.该控制策略不依赖滑模面微分信号,计算量少,鲁棒性强,且无需复杂的模糊专家规则库.通过Lyapunov原理证明系统是一致渐进稳定的.基于Matlab仿真结果分析,验证了所提控制策略的有效性和抑振性能.

关键词： 多终端应用   竞赛管理系统   前后端分离模式  

摘要： 为满足中小学教育机器人创客竞赛中的报名数据管理、实时成绩登统、竞赛成绩公示,即时统计项目获奖情况等实际需求,努力实现多终端协同处理和查询数据。结合中小学教育机器人创客竞赛项目的业务流程,提出了构建基于MySQL数据库、DIOCP三层模式、DIOCPRPC及前后端分离模式的竞赛管理系统。实践结果表明,该系统适用于Web平台、移动端设备、桌面端等多终端应用,高效解决了中小学教育机器人创客竞赛的统分与数据管理问题。

关键词： 动力学参数辨识   工业机器人   非线性摩擦力模型   最小二乘法   布谷鸟算法  

摘要： 为了实现对工业机器人的高精度控制,需要一个高精度的动力学模型,因此要对动力学参数进行精准辨识。提出一种基于非线性摩擦力模型和加权最小二乘法与布谷鸟算法(WLS-CS)结合的动力学参数辨识方法。首先通过Newton-Euler法进行机器人的动力学建模,结合非线性摩擦力模型,完成机器人全动力学模型的建模。设计5阶有限项傅里叶级数作为激励轨迹,并优化激励轨迹参数。使用加权最小二乘法对动力学参数进行初步辨识。辨识结果作为布谷鸟算法的初始解范围,结合Levy飞行与巢穴的优胜劣汰机制,寻找到动力学参数辨识的全局最优解。更换轨迹对机器人全动力学模型进行验证,计算机器人的仿真力矩,并与实验力矩反馈值进行对比。结果表明上述方法辨识的动力学参数辨识精度的残差方根(RMS)值下降8.6%,可以建立精确度较高的动力学模型。

关键词： 多臂机器人   约束   滑模   模糊控制   力/位  

摘要： 面向运动竞赛机器人领域,研究选择灵活性更佳的多机械臂机器人进行研究。针对受约束多机械臂系统的力/位混合控制问题、受摩擦力等不确定因素影响的多机械臂系统的力/位混合控制问题,分别建立对应的动力学模型,并以自适应滑模算法为基础,结合降阶方法、模糊算法、鲁棒算法来实现对机械臂的力/位混合控制,增强系统鲁棒性和稳定性。实验结果表明,模型的稳定性和准确性分别达到了98.47%和99.98%,其响应时间仅0.87 s。综上可知,研究提出的基于降阶约束与模糊控制的自适应滑模算法,能够实现较好的机器人控制效果。

关键词： 人形机器人   烈火烹油   市场氛围   融资  

摘要： 2024年以来,在大模型和具身智能等概念带动下,人形机器人进入高光时刻。激烈的市场氛围如烈火烹油,一些新玩家也接连出现。据不完全统计,2024年上半年,全球人形机器人领域共完成22起融资,总金额超70亿元。其中,中国人形机器人领域完成融资13起,总融资金额超25亿元。

关键词： 低血压   低血压预测指数   机器学习   血流动力学管理   病例报告  

摘要： 目的:分析在机器人辅助腹腔镜膀胱切除术患者应用低血压预测指数(HPI)进行术中血流动力学管理的经过,为同类型大手术的麻醉监测和血流动力学管理提供参考。方法:回顾性分析1例采用HPI进行术中血流动力学管理的接受机器人辅助腹腔镜膀胱切除术患者的临床资料、术中血流动力学资料、血管活性药物用法用量和临床效果,并结合相关文献进行分析。结果:患者,女性,72岁,因肉眼血尿5个月伴尿痛3个月入院。膀胱镜检查,膀胱三角区右侧可见7 cm×7 cm×5 cm肿物,近膀胱颈可见大小约4 cm×3 cm×3 cm肿物。正电子发射/计算机断层扫描(PET/CT)检查,膀胱右后壁增厚伴高代谢,初步诊断为膀胱恶性肿瘤。进行麻醉前评估后拟行机器人辅助腹腔镜膀胱切除术。患者入室后常规监测,同时采用搭载HPI软件的监护仪指导术中血流动力学管理。常规麻醉诱导后,使用可视喉镜进行气管插管。患者术中共发生低血压事件(IOH)6次,平均动脉压(MAP)<65 mmHg累计时间为13.7 min,占麻醉时长的4.4%,MAP<65 mmHg时间加权平均数为0.28 mmHg。HPI≥85的时间范围与MAP<65 mmHg大致重叠且包含后者。146个HPI≥85的时间点,68.5%(100/146)MAP>65 mmHg;47个MAP<65 mmHg的时间点,97.9%(46/47)均出现HPI≥85。患者术后第1天超敏肌钙蛋白I<0.01μg·L^(-1),未发生围术期不良事件,第8天顺利出院。结论:HPI可及时并准确地预警机器人辅助腹腔镜膀胱切除术患者IOH的发生。术中使用基于HPI的低血压纠正策略可将患者MAP<65 mmHg的时间加权平均数维持在较低水平。

关键词： 机器人学   宇宙大爆炸   《机器人学》   俱乐部   实验室   恶作剧   陨石   信件  

摘要： 序幕机器人俱乐部部长来信,让我撰写一部《机器人学》。我当时正在实验室研究一块来自遥远星系的陨石,这块陨石穿越上千万光年落在我手上,我准备解剖它,证明它是宇宙大爆炸时期最原始的那块石头。我从未想过撰写《机器人学》的艰巨任务会落到我身上。同事拿着信件走进办公室,一脸不可思议,又将信将疑。他完全没想到俱乐部部长会给我写亲笔信,信件递到我手上之前,他和部门里其他同事对信封上的印章研究了一番,企图从中挑出毛病,证明这是一场恶作剧。

关键词： 双足机器人   绳驱动   运动学   动力学   参数辨识  

摘要： 绳驱动机器人因具有高效力传导以及本质柔性的特点而受到广泛关注和应用,但也存在关节耦合、动力学模型复杂和参数辨识困难等问题。为此,针对绳驱动双足机器人,提出了一种基于传感器的整体辨识方法,用关节角度和电流信息克服传统力传感器的弊端,降低双足机器人整体开发的难度。首先,建立完整的绳驱动力学模型,并运用模式识别算法优化生成的激励轨迹;然后,在实物机器人上执行优化后的轨迹,并通过传感器采集关节角度和电流信息;最后,使用具有物理一致性的最小二乘法进行动力学参数估计。采用M02型绳驱动机器人双足部分进行动力学参数辨识试验,并将所提方法辨识得到的预测结果与实际结果进行了对比。试验结果表明,预测力矩和实际力矩之间的相对误差最小可以达到13.36%。这说明所提出的基于关节角度和电流信息的整体辨识方法可以有效应用在利用绳驱动的双足机器人上。