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航天器微低重力模拟及试验技术
被引量:
11
1
作者
齐乃明
孙康
+4 位作者
王耀兵
刘延芳
霍明英
姚蔚然
高鹏
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期770-779,共10页
针对国内外不同类型的微低重力模拟机理、应用方法及特点进行了介绍。综述了基于气悬浮技术的多自由度模拟器的关键技术以及组合应用方法;对各种复杂航天器(包括大型空间机械臂)在微低重力模拟环境下进行的展开、编队、抓捕对接、分离...
针对国内外不同类型的微低重力模拟机理、应用方法及特点进行了介绍。综述了基于气悬浮技术的多自由度模拟器的关键技术以及组合应用方法;对各种复杂航天器(包括大型空间机械臂)在微低重力模拟环境下进行的展开、编队、抓捕对接、分离以及在轨服务等典型试验应用进行了系统介绍,同时总结了针对宇航员模拟训练的微低重力环境的实现手段及其特点。最后,展望了微低重力模拟及试验技术的发展前景,并提出了多项亟待突破的关键技术。
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关键词
微低重力模拟
气悬浮技术
多自由度
模拟
器
航天器地面试验
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职称材料
弱引力环境四足机器人的强化学习姿态机动控制
2
作者
高海波
齐骥
+3 位作者
苏桓立
霍明英
于海涛
邓宗全
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期1676-1684,共9页
针对四足机器人在小天体表面跳跃巡游探测过程中的空中姿态控制问题,提出了一种基于强化学习的无模型控制方案。在小天体的弱引力环境下,机器人单次跳跃的滞空时间很长,机器人需要利用这段时间修正起跳带来的姿态偏差以实现安全着陆,或...
针对四足机器人在小天体表面跳跃巡游探测过程中的空中姿态控制问题,提出了一种基于强化学习的无模型控制方案。在小天体的弱引力环境下,机器人单次跳跃的滞空时间很长,机器人需要利用这段时间修正起跳带来的姿态偏差以实现安全着陆,或改变偏航角以改变未来行进方向。提出的基于近端策略优化(PPO)算法训练的控制器以猫落反射为启发,无需引入额外的姿态控制执行器。仿真结果表明,训练得到的控制器可通过控制四足机器人摆动腿部关节实现三轴姿态机动。设计并搭建了四足机器人气浮微重力模拟试验平台,通过样机试验,控制策略模型的有效性得到了验证。
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关键词
星球探测机器人
小天体探测
强化学习
微低重力模拟
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职称材料
悬吊式微低重力环境模拟技术研究现状与展望
被引量:
14
3
作者
高海波
牛福亮
+2 位作者
刘振
于海涛
李楠
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期73-92,共20页
宇航空间中的微低重力环境使得所处其中的航天器和宇航员表现出与在地面重力环境下不同的受力状态和动态性能,因此需要在地面对这种微低重力环境进行模拟。综述了目前常用的几种微低重力模拟方法,其中悬吊法因为模拟时间长、模拟范围大...
宇航空间中的微低重力环境使得所处其中的航天器和宇航员表现出与在地面重力环境下不同的受力状态和动态性能,因此需要在地面对这种微低重力环境进行模拟。综述了目前常用的几种微低重力模拟方法,其中悬吊法因为模拟时间长、模拟范围大、不引入附加惯量的优势被广泛采用。从微低重力模拟原理角度对现有的悬吊式微低重力模拟系统研究成果进行了分类和国内外研究现状的综述。根据微低重力模拟的需求归纳了悬吊式微低重力模拟系统的2条设计准则和3个关键技术,详细综述了这3个关键技术的研究现状。探讨了未来悬吊式微低重力模拟系统设计方面和3个关键技术方面的发展趋势。
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关键词
悬吊装置
微低重力模拟
恒拉力系统
恒力机构
二维随动跟踪
位置测量
原文传递
面向空间航天器机器人学习算法研究的高保真仿真平台
被引量:
1
4
作者
杜德嵩
宋以拓
+2 位作者
刘延芳
王旭
齐乃明
《空间控制技术与应用》
CSCD
北大核心
2023年第3期10-17,共8页
针对空间航天器失重服役环境下样本数据少、实验测试难等问题,构建了一个面向空间航天器的机器人学习算法研究的高保真仿真平台.该平台依照机器人学习领域标准的数据交互模式,支持直接调用各类主流机器人学习算法库,以及按照Gym交互模...
针对空间航天器失重服役环境下样本数据少、实验测试难等问题,构建了一个面向空间航天器的机器人学习算法研究的高保真仿真平台.该平台依照机器人学习领域标准的数据交互模式,支持直接调用各类主流机器人学习算法库,以及按照Gym交互模式开发的控制/学习算法;利用微重力模拟系统的实验数据,采用数据驱动的方式构建航天器动力学模型,用于仿真平台中的状态更新;以航天器位置姿态稳定任务为例,在所构建的仿真平台中完成了主流强化学习算法Soft Actor-Critic的训练和测试,验证了所构建的仿真平台用于机器人学习算法研究的可行性.
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关键词
空间机器人
机器人学习
微
低
重力
环境
模拟
硬件在环仿真
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职称材料
一种悬吊式恒拉力系统的间接力控制策略设计与仿真验证
被引量:
1
5
作者
刘振
孙光耀
+1 位作者
高海波
牛福亮
《载人航天》
CSCD
北大核心
2019年第4期496-500,共5页
针对现有恒力控制常用的直接力控制策略对拉力波动较为敏感系统稳定性差且在大冲击下力误差会显著增大的问题,基于建立的恒拉力系统动力学模型,提出了一种间接力控制策略,控制电机保证恒拉力机构的输入端转角对输出端转角的跟随,从而间...
针对现有恒力控制常用的直接力控制策略对拉力波动较为敏感系统稳定性差且在大冲击下力误差会显著增大的问题,基于建立的恒拉力系统动力学模型,提出了一种间接力控制策略,控制电机保证恒拉力机构的输入端转角对输出端转角的跟随,从而间接的实现吊索力的恒定控制,外界的冲击扰动则由恒拉力机构缓冲抑制。MATLAB和ADAMS的联合仿真验证了控制算法的可行性和抗扰动特性。
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关键词
恒拉力机构
恒拉力系统
间接力控制
微低重力模拟
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职称材料
题名
航天器微低重力模拟及试验技术
被引量:
11
1
作者
齐乃明
孙康
王耀兵
刘延芳
霍明英
姚蔚然
高鹏
机构
哈尔滨工业大学航天学院
北京空间飞行器总体设计部
北京卫星制造厂有限公司
出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第6期770-779,共10页
基金
国家自然科学基金(U1737207,11672093)。
文摘
针对国内外不同类型的微低重力模拟机理、应用方法及特点进行了介绍。综述了基于气悬浮技术的多自由度模拟器的关键技术以及组合应用方法;对各种复杂航天器(包括大型空间机械臂)在微低重力模拟环境下进行的展开、编队、抓捕对接、分离以及在轨服务等典型试验应用进行了系统介绍,同时总结了针对宇航员模拟训练的微低重力环境的实现手段及其特点。最后,展望了微低重力模拟及试验技术的发展前景,并提出了多项亟待突破的关键技术。
关键词
微低重力模拟
气悬浮技术
多自由度
模拟
器
航天器地面试验
Keywords
Micro/low gravity simulation
Air suspension technology
Multi-DOF simulator
Ground experiment of spacecraft
分类号
V47 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
弱引力环境四足机器人的强化学习姿态机动控制
2
作者
高海波
齐骥
苏桓立
霍明英
于海涛
邓宗全
机构
哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室
哈尔滨工业大学航天学院
出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期1676-1684,共9页
基金
国家自然科学基金(52175011,U22B2013,12272104)
中国航天科技集团有限公司第八研究院产学研合作基金(SAST2022-014)
中央高校基本科研业务费专项资金资助(HIT.DZJJ.2023071)。
文摘
针对四足机器人在小天体表面跳跃巡游探测过程中的空中姿态控制问题,提出了一种基于强化学习的无模型控制方案。在小天体的弱引力环境下,机器人单次跳跃的滞空时间很长,机器人需要利用这段时间修正起跳带来的姿态偏差以实现安全着陆,或改变偏航角以改变未来行进方向。提出的基于近端策略优化(PPO)算法训练的控制器以猫落反射为启发,无需引入额外的姿态控制执行器。仿真结果表明,训练得到的控制器可通过控制四足机器人摆动腿部关节实现三轴姿态机动。设计并搭建了四足机器人气浮微重力模拟试验平台,通过样机试验,控制策略模型的有效性得到了验证。
关键词
星球探测机器人
小天体探测
强化学习
微低重力模拟
Keywords
Planet exploration robots
Small bodies exploration
Reinforcement learning(RL)
Micro/low gravity simulation
分类号
V47 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
下载PDF
职称材料
题名
悬吊式微低重力环境模拟技术研究现状与展望
被引量:
14
3
作者
高海波
牛福亮
刘振
于海涛
李楠
机构
哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室
出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期73-92,共20页
基金
“111”创新引智计划(B07018)
国家自然科学基金创新研究群体项目(51521003)
国家自然科学基金(51975140)。
文摘
宇航空间中的微低重力环境使得所处其中的航天器和宇航员表现出与在地面重力环境下不同的受力状态和动态性能,因此需要在地面对这种微低重力环境进行模拟。综述了目前常用的几种微低重力模拟方法,其中悬吊法因为模拟时间长、模拟范围大、不引入附加惯量的优势被广泛采用。从微低重力模拟原理角度对现有的悬吊式微低重力模拟系统研究成果进行了分类和国内外研究现状的综述。根据微低重力模拟的需求归纳了悬吊式微低重力模拟系统的2条设计准则和3个关键技术,详细综述了这3个关键技术的研究现状。探讨了未来悬吊式微低重力模拟系统设计方面和3个关键技术方面的发展趋势。
关键词
悬吊装置
微低重力模拟
恒拉力系统
恒力机构
二维随动跟踪
位置测量
Keywords
suspension devices
micro-low gravity simulation
constant-force systems
constant-force mechanisms
two-dimensional tracking systems
position measurement
分类号
V19 [航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
原文传递
题名
面向空间航天器机器人学习算法研究的高保真仿真平台
被引量:
1
4
作者
杜德嵩
宋以拓
刘延芳
王旭
齐乃明
机构
哈尔滨工业大学
出处
《空间控制技术与应用》
CSCD
北大核心
2023年第3期10-17,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(52272390和12272104)
黑龙江省自然科学基金优秀青年项目(YQ2022A009)。
文摘
针对空间航天器失重服役环境下样本数据少、实验测试难等问题,构建了一个面向空间航天器的机器人学习算法研究的高保真仿真平台.该平台依照机器人学习领域标准的数据交互模式,支持直接调用各类主流机器人学习算法库,以及按照Gym交互模式开发的控制/学习算法;利用微重力模拟系统的实验数据,采用数据驱动的方式构建航天器动力学模型,用于仿真平台中的状态更新;以航天器位置姿态稳定任务为例,在所构建的仿真平台中完成了主流强化学习算法Soft Actor-Critic的训练和测试,验证了所构建的仿真平台用于机器人学习算法研究的可行性.
关键词
空间机器人
机器人学习
微
低
重力
环境
模拟
硬件在环仿真
Keywords
space robot
robot learning
micro-low gravity environment simulation
hardware-in-the-loop simulation
分类号
V448.25 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
一种悬吊式恒拉力系统的间接力控制策略设计与仿真验证
被引量:
1
5
作者
刘振
孙光耀
高海波
牛福亮
机构
哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室
出处
《载人航天》
CSCD
北大核心
2019年第4期496-500,共5页
文摘
针对现有恒力控制常用的直接力控制策略对拉力波动较为敏感系统稳定性差且在大冲击下力误差会显著增大的问题,基于建立的恒拉力系统动力学模型,提出了一种间接力控制策略,控制电机保证恒拉力机构的输入端转角对输出端转角的跟随,从而间接的实现吊索力的恒定控制,外界的冲击扰动则由恒拉力机构缓冲抑制。MATLAB和ADAMS的联合仿真验证了控制算法的可行性和抗扰动特性。
关键词
恒拉力机构
恒拉力系统
间接力控制
微低重力模拟
Keywords
constant-force mechanism
constant-force system
indirect force control
micro-gravity simulation
分类号
V21 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
TH11 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
航天器微低重力模拟及试验技术
齐乃明
孙康
王耀兵
刘延芳
霍明英
姚蔚然
高鹏
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
11
下载PDF
职称材料
2
弱引力环境四足机器人的强化学习姿态机动控制
高海波
齐骥
苏桓立
霍明英
于海涛
邓宗全
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
3
悬吊式微低重力环境模拟技术研究现状与展望
高海波
牛福亮
刘振
于海涛
李楠
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
14
原文传递
4
面向空间航天器机器人学习算法研究的高保真仿真平台
杜德嵩
宋以拓
刘延芳
王旭
齐乃明
《空间控制技术与应用》
CSCD
北大核心
2023
1
下载PDF
职称材料
5
一种悬吊式恒拉力系统的间接力控制策略设计与仿真验证
刘振
孙光耀
高海波
牛福亮
《载人航天》
CSCD
北大核心
2019
1
下载PDF
职称材料
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