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代表性研究成果

 

 

 

 

1.运动仿生学方向

成果1:仿人机器人全身协调运动规划与控制

仿人机器人是一个强耦合、非线性的复杂多刚体动力学系统,使仿人机器人实现复杂运动是一项极具挑战性的难题。

提出了基于人体运动规律的仿人机器人复杂动作匹配和映射方法,解决了仿人机器人复杂运动规划的核心问题。

成果2:仿人机器人人性化情感交互理论和方法

仿人机器人还难以适应复杂环境,难以自主感知决策完成复杂的作业任务,这些局限成为仿人机器人发展和应用的亟待解决的瓶颈。

提出了仿人机器人表情主动驱动点建模、形体与表情协同运动的情感表达与评价方法,解决了仿人机器人情感感知、情感交互和表达的基础问题。

 

2.生物感知与交互机理方向

成果1:光电成像系统的微型化、智能化及网络化研究

以仿生机器人与系统为背景,系统研究了光电成像系统微型化、智能化及网络化中的基础性、关键性问题。

提出了一种复合孔径系统子孔径曲面正交多项式设计及优化方法,实现了一种单通道、双波段(0.4μm-1.0μm8μm-14μm)成像光学系统。

研制了一种宽波段智能成像系统(重量65.0g,电路体积42.0×42.7×49.0mm,融合速度23.7f/s),具有红外、可见光、红外-可见光融合三种图像输出能力及自适应智能反馈控制能力。

系统开展了人体通信的理论、仿真与实现研究,提出一种基于Mach-Zehnder电光调制的静电耦合型人体通信方法。

成果2: 新型光电精密测试技术

针对干涉测量易受环境振动干扰精度难以提升的瓶颈问题,提出基于主被动结合随机移相及时频域双重分析抗振干涉方法,该方法与现有典型抗干扰干涉技术在理念上有根本不同,具有无需专门的移相量精密测量装置,适用于任何形式的双光束干涉仪以及机械/变频等不同移相方法等优点,是一种高性价比、高精度的抗干扰干涉测量方法。

针对光学非球面及自由曲面测量难题,提出基于部分补偿及数字莫尔移相干涉的检测方法,克服了现有零补偿法补偿镜或计算全息元件设计加工难、成本高、周期长的缺点,同时,同一部分补偿镜可测量一定参数范围内不同非球面,增强了检测系统的通用性;利用数字莫尔移相技术,增强了干涉仪抗干扰能力,使得目前暂无可溯源计量标准的非球面测量实现溯源成为可能。

 

3.仿生控制与系统集成方向

成果1:适应特种环境的机器人操控技术

提出了基于生物动力学的大型空间机械臂的力柔顺控制方法,解决了空间机械臂从事空间装配、维护和对接任务时的复杂控制问题。

提出了核电机器人高可靠性机构设计技术与冗余容错控制技术,解决了核电站机器人的高可靠性与安全性的难题。

提出了探测机器人在复杂环境区域中的快速部署方式、遥操作与半自动运动结合的控制方法,解决了探测机器人抗冲击机构、姿态调整与保持和智能决策的基础问题。

成果2:智能体的自主与协同控制技术

智能体是驻留在某一环境下,能持续自主地发挥作用,具有驻留性、反应性、社会性、主动性等特征的计算实体。智能体的主要特性包括:自治性、反应性、主动性、社会性和进化性。单智能体的自主行为控制和多智能体的协同控制都是智能体控制亟待解决的难题。

在单智能体的自主控制方面,提出并实现了三维激光雷达和视频融合的非结构化路面障碍物检测,以及基于自监督学习算法的可行驶区域识别技术,为无人平台越野环境行驶提供了技术支持。

 

针对仅能利用局部信息进行拓扑连通性保持条件下的多智能体协同控制的难题,建立了面向具体任务的多智能体层次型拓扑结构模型,实现了对大规模群体系统的特性抽象描述与合理角色划分。进而以层次模型为基础,以目标任务为指向,结合非光滑控制与领航跟随控制思想设计出分布式蜂群跟踪控制协议,实现了有限时间条件下的骨干子网与非骨干子网之间的跨层协调控制,有效的解决了复杂群体系统的协同控制与连通性保持之间的冲突消解问题。