基于数据驱动的微操作机器人动态不确定性建模与补偿技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61473187
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F03.自动化
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The rapid progress of micro-nano technology has pushed many research fields, e.g., mechatronic, manufacturing, material science, biology and medical science into the micrometer/nanometer scale level. The micro-manipulation robot is the key equipment widely used in various fields of the micro-nano technology. To image and manipulate the micro-nano object, the accurate modeling of the micro-manipulation robot system is very important for the accurate and fast positioning and control. However, various uncertain dynamics existing in the system make the first-principle based modeling very difficult. Until now, there are no mature modeling approaches for this class of systems. This project is focused on the modeling of various uncertain dynamics in the micro-manipulation robot system. By analyzing the characteristics of the uncertain dynamics and also considering a priori system knowledge, the data-driven modeling and compensation approaches for uncertain dynamics are proposed for the micro-manipulation robot system. To compensate the nonlinear, spatio-temporal coupled uncertainties and inaccurate system parameters of the micro-cantilever, an intelligent spatio-temporal modeling approach is proposed. To compensate the multi-feature coupled uncertainties on the creep, vibration and hysteresis of the piezo-actuator, a multi-feature integration modeling approach is proposed. To compensate the nonlinear, stochastic and time-varying uncertainties of the thermal drift, a probabilistic modeling approach is proposed. This project will provide the systematic modeling theory and approach for the accurate and fast positioning and control of the micro-manipulation robot. The theory and approach will be applied on the typical micro-manipulation robots.
微纳技术的快速发展将机电、制造、材料、生物和医学等许多领域的研究推进到微纳量级。微操作机器人是微纳技术在各领域中广泛应用的关键装备。为观察和操控微观目标,建立微操作机器人准确的系统模型对其精确快速的定位和控制至关重要。然而,由于系统中存在的各种动态不确定性,使得基于机理的建模非常困难,目前这类系统的建模还没有成熟的方法。本课题针对微操作机器人系统中的各种动态不确定性,通过对特征深入分析,结合先验系统知识,提出基于数据驱动的不确定性建模与补偿方法。针对微悬臂非线性、时空耦合和参数不确定性问题,提出微悬臂智能时空建模方法。针对压电驱动器蠕变、振动和磁滞多特征耦合不确定性问题,提出压电驱动多特征集成建模方法。针对热漂移非线性、随机和时变不确定性问题,提出热漂移概率建模方法。本研究将为微操作机器人系统的精确快速定位和控制提供系统化的建模理论和方法,结合典型的微操作机器人,形成理论和方法的应用技术。

结项摘要

微操作机器人是微纳技术在各领域中广泛应用的关键装备。为观察和操控微观目标,建立微操作机器人准确的系统模型对其精确快速的定位和控制至关重要。本课题针对微操作机器人系统中的各种动态不确定性, 提出基于数据驱动的不确定性建模与补偿方法。针对微悬臂非线性、时空耦合和参数不确定性问题,提出微悬臂智能时空建模方法。针对压电驱动器蠕变、振动和磁滞多特征耦合不确定性问题,提出压电驱动多特征集成建模方法。针对漂移非线性随机不确定性问题,提出漂移概率建模方法。本研究为微操作机器人系统的精确快速定位和控制提供系统化的建模理论和方法。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
空间双臂机器人运动学及动力学分析与建模研究
  • DOI:
    10.19328/j.cnki.1006-1630.2017.03.011
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    上海航天
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴长征;刘殿富;岳义;韦宝琛
  • 通讯作者:
    韦宝琛
Contact stiffness and damping identification for hardware-in-the-loop contact simulator with measurement delay compensation
具有测量延迟补偿的硬件在环接触模拟器的接触刚度和阻尼识别
  • DOI:
    10.1016/j.actaastro.2016.03.013
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
    Acta Astronautica
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Qi Chenkun;Zhao Xianchao;Gao Feng;Ren Anye;Sun Qiao
  • 通讯作者:
    Sun Qiao
A neural network-based distributed parameter model identification approach for microcantilever
基于神经网络的微悬臂梁分布参数模型辨识方法
  • DOI:
    10.1177/0954406215615626
  • 发表时间:
    2016-12-01
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART C-JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING SCIENCE
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Qi,Chenkun;Gao,Feng;Deng,Liming
  • 通讯作者:
    Deng,Liming
An incremental Hammerstein-like modeling approach for the decoupled creep, vibration and hysteresis dynamics of piezoelectric actuator
用于压电执行器的解耦蠕变、振动和磁滞动力学的增量 Hammerstein 建模方法
  • DOI:
    10.1007/s11071-015-2302-z
  • 发表时间:
    2015-08
  • 期刊:
    Nonlinear Dynamics
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Qi Chenkun;Gao Feng;Li Han-Xiong;Li Shaoyuan;Zhao Xianchao;Dong Yi
  • 通讯作者:
    Dong Yi
Contact stiffness identification for hardware-in-the-loop contact simulator with delay and structural compensation
具有延迟和结构补偿的硬件在环接触模拟器的接触刚度识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Intelligent & Robotic Systems
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Ren Anye;Qi Chenkun;Gao Feng;Zhao Xianchao;Sun Qiao
  • 通讯作者:
    Sun Qiao

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其他文献

人形机器人建模与步态规划
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 作者:
    唐策;赵现朝;齐臣坤
  • 通讯作者:
    齐臣坤
开放式步行机器人实时控制系统研究
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械设计与研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓黎明;赵现朝;齐臣坤;高峰
  • 通讯作者:
    高峰
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
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    田兴华;高峰;陈先宝;齐臣坤
  • 通讯作者:
    齐臣坤
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    10.13952/j.cnki.jofmdr.2019.0180
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    机械设计与研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦勤;赵现朝;齐臣坤;高峰
  • 通讯作者:
    高峰
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  • DOI:
    10.13952/j.cnki.jofmdr.2017.0143
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    机械设计与研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔立;赵现朝;齐臣坤;高峰
  • 通讯作者:
    高峰

其他文献

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齐臣坤的其他基金

空间机械臂接触作业动力学过程半实物模拟的误差补偿与控制方法研究
  • 批准号:
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    2019
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    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于时空多模型的分布参数系统建模与空间状态重构
  • 批准号:
    61004047
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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