機器人最新期刊目錄

分布式驅動-轉向多級鉸接移動機器人構形設計及控制方法————作者：胡喆熙;彭會帥;李浩語;楊毅;謝杉杉;

摘要：鉸接移動機器人平臺具有運載量大、模塊組合靈活等優點，但存在通過性差、內穩定性差等突出問題，極大限制了運載場景和效率。本文設計了一種搭載分布式驅動與轉向機構的多級鉸接移動機器人平臺與控制方法。首先，基于多級鉸接平臺的遞推運動學和動力學特征分析提出了前軸驅動、后輪轉向的全掛型掛車分布式轉向和驅動部署方案。而后，針對多級鉸接平臺轉彎掃掠面積大導致的通過性差問題，設計了基于運動學推演和坐標系變換的掛車后輪...

機器人末端自動化螺栓裝配執行器的設計與控制————作者：劉宗誠;馬鵬菲;彭海軍;

摘要：針對現有螺栓裝配機器人在狹小空間裝配操作的難題，設計了一種安裝在機器人末端的輕質小型自動化裝配執行器，并以STM32單片機作為控制器進行了電壓電流雙閉環控制系統設計。在實現螺栓的自動推進和自動復位的裝配過程中，控制系統可實時采集執行器工作所需的電壓、電流信號，經處理后由STM32單片機產生電壓信號，實現對執行器工作的精確控制。螺栓裝配過程的自動推進和自動復位減輕了攜帶執行器的機械臂的運動控制難度；...

RefN-SLAM：反射場景下的神經SLAM方法————作者：胡佳豪;尚偉偉;湯新勝;張飛;

摘要：傳統的同步定位與地圖構建（SLAM）方法依賴光度一致性假設，往往無法處理復雜光照變化的場景。為此，提出了一種基于神經輻射場的反射場景映射方法 RefN-SLAM。具體來說，使用2個神經輻射場對場景的高光和低光部分分別建模，并通過與固定色調映射系數加權相加，得到最終場景的顏色表示。與此同時，結合表面感知采樣和透視感知采樣，進一步增強了場景的深度感知，并通過由粗到精的優化提升了重建精度和計算效率。最終...

陸空兩棲多模態可變形機器人————作者：魏慧;張斌;黃伯超;徐浩桐;羅楊;許諾;臧金良;祝俊怡;

摘要：針對抵近偵察任務中，空基無人機噪聲大、旋翼氣流干擾大，陸基機器人難以跨域操控等突出問題，提出一種陸空兩棲機器人。機器人具備空中飛行、陸地行駛多模式。空中飛行模式下可快速抵達，陸地行駛模式下可低噪聲抵近偵察。提出了輕量化機臂可變形自鎖機構設計，飛行時無須額外機械裝置即可確保旋臂處于安全鎖定狀態，行駛時基于位置誤差實現狀態保持，提升機器人的狹窄空間通過能力。提出結構化機體順槳機構，槳葉可自動歸中，有效...

無人機遮擋目標檢測與協同跟蹤方法————作者：崔陽潔;屠展;楊彬淇;任文婧;向錦武;董鑫;

摘要：無人機常因受低空復雜環境中的障礙物遮擋而導致所跟蹤的目標丟失。分析其原因：一是在感知階段，目標被遮擋導致無人機無法準確識別；二是在跟蹤階段，單一無人機的視野范圍有限且觀察角度無法快速調整。為實現高效穩定的目標跟蹤，本文首先針對遮擋目標檢測，提出了一種輕量化的基于Transformer網絡的目標跟蹤方法，該方法摒棄傳統Transformer中冗余的解碼器結構，構建純編碼器視覺模型，實現了對遮擋目標的...

基于高程圖可著陸性分析的無人機可靠自主著陸與避險方法————作者：王寧寧;仲訓昱;謝涵;徐智凌;劉強;

摘要：無人機在未知環境中自主著陸是一項極具挑戰性的任務。為解決這一問題，構建了安全高效的激光著陸系統。該系統基于激光和慣性測量單元（IMU）的感知信息獲取定位數據，將點云投影到高程地圖坐標系，并利用貝葉斯廣義核高程推理法和改進的動態點更新算法，對稀疏的高程地圖進行預測、填充和動態更新，從而生成稠密且信息全面的高程地圖。隨后，通過分析高程地圖的地形幾何參數，如傾斜度、粗糙度和階躍度，生成可著陸性分析地圖。...

微型撲翼飛行器的動態建模與高機動控制————作者：劉志杰;王文龍;張建輝;黃海豐;賀威;梁論飛;

摘要：針對無尾翼的撲翼飛行器的軌跡跟蹤問題，提出了一種基于準穩態模型的耦合軌跡跟蹤控制器。首先，結合準定常模型和葉素法對飛行器的氣動特性進行建模與分析，構建飛行器的準穩態氣動力模型。其次，采用四元數描述飛行器的姿態，建立了撲翼飛行器的耦合動力學模型，以全面反映飛行器的運動特性。在控制器設計階段，基于未解耦的飛行器動力學模型，引入中間控制量，設計了基于模型的位置―姿態雙環耦合控制方案，以實現高精度的軌跡跟...

基于意圖推理的城市環境下低空飛行目標軌跡預測方法————作者：陳宇燊;白成超;顏鵬;鄭紅星;郭繼峰;

摘要：針對城市低空飛行目標異構性、高密度化帶來的軌跡預測難題，提出一種融合意圖推理與局部規劃的分層軌跡預測框架，通過融合貝葉斯推理與深度學習的混合推理機制，實時估計飛行器目的站點的概率分布，根據估計結果進行局部軌跡規劃，提升長期軌跡預測的準確性。首先，將城市區域離散化為若干通行區塊，利用LSTM（長短期記憶）網絡從歷史軌跡中學習軌跡轉移概率模型，通過區域離散化降低了直接預測坐標的困難；其次，基于貝葉斯理...

復雜環境下基于TCP-DQN算法的低空飛行器動態航路規劃————作者：許振陽;陳謀;韓增亮;邵書義;

摘要：針對深度強化學習算法在解決低空飛行器動態航路規劃時出現的訓練效率低、收斂速度慢以及航路可飛性差等問題，提出了一種基于目標導向課程學習和優先經驗回放策略的深度Q網絡（TCP-DQN）動態航路規劃算法。首先，在強化學習算法框架中引入課程學習機制，通過設置目標引導機動策略，在提高算法訓練速度的同時優化所規劃航路的可飛性。其次，構建訓練組合獎勵函數以解決DQN獎勵值稀疏問題，并通過優先回放低空飛行器避障經...

面向沼澤濕地環境采樣的空中作業機器人變剛度柔順控制————作者：陳彥杰;沈蒙召;施瑋恒;鐘杭;繆志強;王耀南;

摘要：針對空中作業機器人在沼澤濕地環境下執行采樣任務時的柔順操縱和精確控制問題，提出了一種變剛度柔順控制框架。首先，設計了一種基于能量罐的變剛度導納控制方法，實現空中作業機器人的柔順采樣。其次，提出了一種邊界自適應方法，有效解決了因變剛度柔順性引發的能量罐能量不足的問題，提升了空中作業機器人采樣過程的安全性。然后，利用規定時間控制方法設計了干擾觀測器和位姿控制器，改進了空中作業機器人的干擾估計，提升了軌...

張拉整體跨域機器人的設計與控制————作者：陶子辰;劉松源;桂昀;郝思遠;方浩;楊慶凱;

摘要：為實現跨域能力的深度融合，提出了一種創新的空地跨域機器人設計，融合了可變形的六桿張拉整體結構與四軸八旋翼無人機，利用張拉整體結構的柔性特性，不僅賦予了機器人較強的環境適應能力，還有效降低了飛行過程中的碰撞損傷風險，從而顯著提升了抗沖擊能力和結構穩定性。相比于傳統跨域機器人簡單拼接地面和飛行模塊的方式，本文通過模塊間的深度融合，使機器人能夠在地面移動和空中飛行之間靈活切換。該機器人設計的核心創新在于...

基于視覺語言模型的多模態無人機跨視圖地理定位————作者：陳鵬;陳旭;羅文;林斌;

摘要：無人機跨視圖地理定位通過在衛星拒止條件下匹配機載圖像與地理參照圖像實現自主定位，主要挑戰在于跨視圖圖像間的顯著外觀差異。現有方法多局限于局部特征提取，缺乏對上下文關聯和全局語義的深入挖掘。為此，本文提出了一種基于視覺語言模型的多模態無人機跨視圖地理定位模型。利用CLIP(contrastive language-image pre-training)模型構造了一個視圖文本描述生成模塊，將CLIP模...

基于子母式多無人機協同的多目標追蹤————作者：王翰章;張雪濤;劉一莎;張雪波;莊嚴;

摘要：針對多無人機多目標追蹤中存在的障礙物分布隨機、多目標分布分散且易脫離傳感器感知范圍等問題，提出了一種基于子母式多無人機系統的多目標聯合覆蓋與追蹤方法。首先利用Welzl算法生成的最小包圍圓引導母機規劃追蹤軌跡以覆蓋更多的目標；然后根據母機對多目標位置的預測結果調度子機抵近目標進行一對一追蹤；最后子母機通過在線協同追蹤來實現對區域內多目標的持續穩定觀測。仿真實驗結果表明所提方法能夠有效提升多無人機對...

面向時變觀測噪聲的無人機光電系統對地目標的無源定位方法————作者：閆嘯家;孫世巖;胡清平;應文健;石章松;

摘要：針對無人機光電系統在多目標無源定位中面臨的時變觀測噪聲問題，提出一種聯合自適應擴展卡爾曼濾波（JAEKF）算法來實現對地面目標的無源地理定位。該算法采用3級遞階處理架構：第1級構建經典擴展卡爾曼濾波框架，實現目標地理坐標的基線估計，有效抑制靜態觀測噪聲干擾；第2級通過動態殘差協方差矩陣的實時分析，自適應調節觀測模型中預測值與測量值的權重分配；第3級設計時變遺忘因子的調節機制，使觀測協方差的預測值能...

基于改進阿爾法進化算法的共享無人機配送調度優化————作者：沈丹陽;趙浩然;

摘要：無人機配送作為低空經濟的核心應用場景，其共享模式在降低物流企業初期投入的同時，還面臨訂單收益動態平衡、設備投資回收周期壓縮與客戶服務率提升的三重經營挑戰。為突破現有調度策略在時空資源利用效率上的局限，本文創新性地構建了融合完全時間柔性指標的共享無人機配送調度模型，通過量化訂單時間窗彈性特征實現配送任務的智能組單。針對模型強整數約束特性，提出改進的阿爾法進化算法：設計了基于全訂單遍歷的可行解構造機制...

基于變權重改進鴿群優化的無人機集群圍捕控制————作者：劉航;袁洋;段海濱;鄧亦敏;

摘要：針對無人機集群編隊在跟蹤圍捕運動目標過程中，編隊的大小和高度不能自適應變化易使目標逃出包圍圈的問題，提出了一種基于改進鴿群優化（PIO）算法的運動目標圍捕控制框架。通過觀察分析自然界生物的協同捕獵行為，提出了跟蹤圍捕變速運動目標的變編隊圍捕控制策略；為使基于方位信息的分布式控制參數最優，針對PIO算法容易陷入局部最優的缺陷提出了改進PIO算法。仿真測試結果表明，在本文圍捕控制框架下無人機集群能在完...

基于模型校正MPC和PID混合控制的傾轉旋翼無人機過渡模態飛行控制方法————作者：賀光;黃華平;王祥科;余立;

摘要：針對傾轉旋翼無人機過渡模態的高度和姿態控制問題，將MPC（模型預測控制）方法引入旋翼控制器的高度和姿態控制回路，設計了一種模型校正MPC和PID混合控制算法，通過迭代優化來修正MPC控制器及其比重，提升過渡模態的動態特性。首先，建立了一種多槳傾轉旋翼無人機的動力學模型，將旋翼/機翼干擾、模型動態變化等建模為不確定動態；而后，對不確定動態進行離線估計，結合基于模型校正的MPC控制器，完成了過渡模態的...

基于深度強化學習的四旋翼無人機雙向推力控制————作者：李曉信;劉志宏;王冠政;王祥科;

摘要：目前四旋翼無人機控制技術主要采用電機正向推力的思路，限制了雙向轉動電機的應用潛力。為了提高四旋翼無人機的機動性，擴展其動作空間，實現機動飛行和快速控制，提出一種基于深度強化學習的四旋翼無人機雙向推力控制方法。該方法首次將深度強化學習與四旋翼無人機雙向推力控制相結合，在雙向推力的旋翼無人機動力學模型的基礎上，設計基于深度強化學習的神經網絡控制器，控制無人機底層的4個電機的期望推力，實現了無人機在劇烈...

基于梁單元的曲面軟體機器人簡化力學模型————作者：程屹濤;楊煥煜;劉珂;

摘要：針對一種可進行曲面自由變形的軟體機器人，提出了一種基于梁單元和非線性有限元理論的簡化力學模型。首先，使用特定的梁單元對曲面軟體機器人進行有限元離散。其次，使用牛頓―拉弗森迭代法對非線性變形過程進行求解，同時推導出給定全局幾何特征時逆向求解各個驅動器收縮量的映射關系。數值計算和仿真結果表明，該簡化力學模型為曲面軟體機器人的建模、仿真以及控制提供了一個高效的計算平臺

基于時間干擾的家鴿機器人轉向行為調控————作者：殷濤;槐瑞托;田鴻超;楊俊卿;汪慧;邵峰;

摘要：動物機器人運動行為調控中廣泛使用植入式電極刺激，該方法在電極植入和行為調控刺激階段易造成腦組織損傷。本文利用時間干擾（TI）刺激方法（一種可聚焦到深部腦區的非侵入式神經調控方法），通過在顱骨固定電極，開展了對家鴿機器人的轉向行為調控研究。首先，基于構建的鴿腦物理模型進行仿真測試，分析電場分布情況，并確定電極排列位置及刺激強度大小；然后，通過行為學實驗進一步驗證該刺激方法對家鴿機器人行為調控的有效性...

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