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[发明专利]一种空间多臂机器人捕获非合作目标的智能协同控制方法和系统-CN202310948682.8在审
发明人：魏承;赵梓良;谷海宇;刘天喜;曹喜滨 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-07-31 - 公布日： 2023-10-03 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：一种空间多臂机器人捕获非合作目标的智能协同控制方法和系统，涉及空间双臂机器人智能捕获控制领域。解决了经典控制方法在处理复杂的机器人非线性系统以及不确定或动态变化的任务环境时表现出适应能力不足的问题。所述方法包括：构建空间双臂机器人状态空间和动作空间；根据所述空间双臂机器人状态空间和动作空间构建空间双臂机器人以期望轨迹捕获目标的奖励函数；根据所述奖励函数建立基于DDPG的神经网络模型；训练所述基于DDPG的神经网络模型，获取优化模型；根据所述优化模型控制空间双臂机器人对非合作目标进行捕获。本发明应用于航天领域。
一种空间多臂机捕获合作目标智能协同控制方法系统

[发明专利]一种六杆张拉整体机器人-CN202310785106.6在审
发明人：王陆飞;李政徽;徐海奥;许乐;谷海宇 -专利权人：哈尔滨张拉科技有限公司
申请日： 2023-06-29 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： B25J9/10 文献下载
摘要：本发明提供的一种六杆张拉整体机器人包括：六根杆件和使六个所述杆件相互连接的二十四根牵拉绳，所述杆件和所述牵拉绳共同组合出二十个三角状接地面；每根所述杆件的两端内均设置有动力机构，可拉紧或放松牵拉绳。杆件使用炭纤维管，强度较高质量较轻，不易出现应力集中点，受力健康。其次，使用直流无刷减速电机，卷扬控制绳长从而控制移动，更加节省空间质量，更易进行运动解算。第三，绳间连接采用弹簧压拉器，解决由于地形等其他因素导致的牵引绳受到较大外力时拉簧出现的塑性形变问题。
一种六杆张拉整体机器人

[发明专利]针对空间目标消旋捕获与灵巧操控的空间筷子工具-CN202310468195.1在审
发明人：魏承;李小锋;谷海宇;曹喜滨 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2023-04-27 - 公布日： 2023-07-21 - 主分类号： B64G4/00 文献下载
摘要：本发明提出了针对空间目标消旋捕获与灵巧操控的空间筷子工具，属于空间消旋机构技术领域。解决了现有技术中高速翻滚非合作目标复杂未知状态条件下的空间操作问题。其机械臂结构与卫星基体的基座连接，筷子机构与机械臂结构的末端连接，筷子机构通过有俯仰和偏航两个方向的对称式支点调节变刚度关节与机械臂结构连接，筷子机构包括阻力杆段、可伸缩套筒段和毛刷段，阻力杆段和套筒段之间通过折叠关节连接，套筒段和毛刷段之间产生伸缩运动，筷子机构根据接触力调整长度与构型以适应不同的非合作目标形状，毛刷段为柔性结构，接触刚度较低，用于消章消旋。本发明使用了附有柔性毛的筷子型机构，具备质量轻、可伸缩、高可控性、柔性操作等特点。
针对空间目标捕获灵巧操控筷子工具

[发明专利]一种基于静电吸附的碎屑收集装置-CN202310104851.X在审
发明人： 谷海宇;刘育强;刘华伟;连晓斌;黄倬然;魏承 -专利权人：哈尔滨工业大学;中国空间技术研究院;上海卫星工程研究所
申请日： 2023-02-13 - 公布日： 2023-04-28 - 主分类号： B65G47/92 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于静电吸附的碎屑收集装置，属于吸附抓取设备技术领域。解决了飞机油箱内部狭窄空间中存在的碎屑的清理需求的问题。它包括静电吸盘、机械臂和多组自动开合收纳机构，所述多组自动开合收纳机构沿圆周方向均匀设置在静电吸盘的外侧，所述静电吸盘顶部设置有支撑柱，所述支撑柱的顶端面与机械臂连接，所述自动开合收纳机构包括线性滑轨、板簧和收纳指，所述线性滑轨的一端倾斜设置在静电吸盘顶部的外侧，所述线性滑轨上滑动设置有滑块，多个收纳指沿圆周方向均匀设置在静电吸盘的外侧，所述滑块与收纳指一侧的内壁固接，所述机械臂底部的外侧与收纳指顶部一侧通过板簧连接。它主要用于飞机油箱内部碎屑的清理。
一种基于静电吸附碎屑收集装置

[发明专利]一种柔性薄膜在轨服务航天器-CN202211682362.4在审
发明人：魏承;黄倬然;郭金生;谷海宇;曹喜滨 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-12-26 - 公布日： 2023-03-31 - 主分类号： B64G1/22 文献下载
摘要：本发明涉及航天设备技术领域，具体涉及一种柔性薄膜在轨服务航天器，包括：支撑结构，支撑结构上设有驱动结构和燃料贮箱、以及推力器；柔性薄膜结构，绕支撑结构设置，且柔性薄膜结构具有折展状态和收拢状态；通信天线和太阳帆板，通信天线设于柔性薄膜结构的内壁上，太阳帆板设于柔性薄膜结构的外壁上；柔性灵巧臂，设于柔性薄膜结构的内壁上，且柔性灵巧臂与驱动结构连接，驱动结构驱动柔性灵巧臂带动柔性薄膜结构在这展状态和收拢状态之间切换。该柔性薄膜在轨服务航天器具有较强的轨道机动能力，可实现面向空间碎片的包络捕获、拖曳离轨。同时薄膜航天器可以进一步依靠柔性臂完成面向空间合作目标的协同操控。
一种柔性薄膜服务航天器

[发明专利]一种螺旋碟片式柔性关节-CN202211557550.4在审
发明人： 谷海宇;刘华伟;刘育强;郭力绅;魏承 -专利权人：哈尔滨工业大学;中国空间技术研究院
申请日： 2022-12-06 - 公布日： 2023-03-03 - 主分类号： B25J17/02 文献下载
摘要：本发明提出了一种螺旋碟片式柔性关节，属于机器人机械系统设计领域。解决了现有的足式机器人足端与地面交互过程中不能进行缓冲和足底姿态自适应调整的问题。它包括两个连接座、正螺旋碟片以及反螺旋碟片，正螺旋碟片和反螺旋碟片交叉设置，相互交叉设置的正螺旋碟片和反螺旋碟片为一组，正螺旋碟片和反螺旋碟片的螺旋起始端安装在其中一个连接座上，正螺旋碟片和反螺旋碟片的螺旋终止端安装在另一个连接座上。它主要用于机器人关节。
一种螺旋碟片柔性关节

[发明专利]一种充气展开式小行星着陆吸附机构及工作方法-CN202211438410.5在审
发明人： 谷海宇;黄倬然;桑毅;胡海东;魏承 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-11-16 - 公布日： 2023-02-03 - 主分类号： B64G1/62 文献下载
摘要：本发明涉及小行星充气式着陆器的机械系统技术领域，具体涉及一种充气展开式小行星着陆吸附机构及工作方法；充气展开式小行星着陆吸附机构，包括：探测器主体；吊舱，吊舱设于探测器主体的底部，且在吊舱内设有多个辊筒，多个辊筒首尾连接；充气臂，缠绕在辊筒上，充气臂具有收卷状态和从吊舱伸出的展开状态，充气臂包括支撑气囊和充气夹环，充气夹环设于支撑气囊上；充气罐，设于吊舱内，充气罐与充气臂连接；驱动机构，与辊筒连接，驱动机构驱动辊筒转动，以驱动充气臂在收卷状态和展开状态之间切换。探测器主体可以实现稳定的着陆，即使在小行星表面环境复杂的情况下，也可以实现该探测器主体的稳定着陆。
一种充气展开式小行星着陆吸附机构工作方法

[发明专利]基于粉体静电吸附的主动变刚度关节及机器人-CN202210633476.3在审
发明人： 谷海宇;裴儒桢;魏承;黄倬然;孙晟昕 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-06-07 - 公布日： 2022-09-02 - 主分类号： B25J17/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于粉体静电吸附的主动变刚度关节及机器人，属于变刚度关节技术领域。解决了变刚度关节结构复杂、承载能力较低的问题。它包括切口式柔性结构、带电粉体、静电吸盘、静电屏蔽外网、静电屏蔽内网和外层隔膜，在切口式柔性结构的两端各连接一个凸台结构，在每个凸台结构的圆周面上均匀设有若干静电吸盘，在切口式柔性结构上套设静电屏蔽内网，在静电屏蔽内网外部套设静电屏蔽外网，在静电屏蔽内网和静电屏蔽外网之间设置带电粉体，在静电屏蔽外网外套设外层隔膜，带电粉体包括若干半导体颗粒，在关节内流动，通过控制两侧的静电吸盘形成静电场改变半导体颗粒间的流动性从而改变关节的刚度。本发明适用于机器人或可穿戴式外骨骼。
基于静电吸附主动刚度关节机器人

[发明专利]一种绳驱蛇形机械臂路径规划首尾运动跟随方法、装置、计算机及存储介质-CN202210092850.3在审
发明人： 谷海宇;黄倬然;向阳;刘鹏;魏承 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2022-01-26 - 公布日： 2022-06-10 - 主分类号： B25J9/06 文献下载
摘要：一种绳驱蛇形机械臂路径规划运动跟随方法、装置、计算机及存储介质，属于路径规划领域。解决了传统机械臂不能在复杂环境下进行探索的问题。所述绳驱蛇形机械臂包括n个锥节和关节组成，所述n大于3，所述方法包括：根据臂体末端点空间位置、末端点下一时刻空间位置及末端关节空间位置获取下一时刻臂体末端关节空间位置和角度；根据下一时刻臂体末端关节空间位置和关节跟随运动规划条件获取第i个关节的下一时刻位置及角度，直至获得第2关节下一时刻空间位置和角度；根据第2个关节空间位置及角度获取第1个关节空间位置及角度；获取所有关节的角度，完成绳驱蛇形机械臂路径规划运动跟随。适用于狭窄复杂的空间环境的路径规划。
一种蛇形机械路径规划首尾运动跟随方法装置计算机存储介质

[发明专利]一种航天器可维修性智能建模方法-CN202011084775.3有效
发明人：赵文锐;谷海宇;王东辉;魏承 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-10-12 - 公布日： 2022-05-24 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：本发明是一种航天器可维修性智能建模方法。本发明涉及航天器可维修性判定技术领域，本发明提出了航天器可维修性智能建模方法。首先对复杂航天器进行可维修性分解，得到多个可维修层架，每个可维修层级包含多个可维修模块。利用多层BP神经网络的反向传播算法，通过模糊专家控制和多体动力学仿真系统建立神经网络的训练模型的训练集。利用训练集数据对多层BP神经网络进行不断的训练从而直至得到最大的迭代次数。此时多层BP神经网络即为航天器可维修性计算模型，其作用等效为公式。
一种航天器维修智能建模方法

[发明专利]一种绳驱蛇形机械臂及其绳索故障状态下的控制方法-CN202011090130.0有效
发明人： 谷海宇;魏承;陈世伟;高林涛;赵阳 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-10-13 - 公布日： 2022-04-08 - 主分类号： B25J9/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种绳驱蛇形机械臂绳索故障状态下的控制方法。列举绳驱蛇形机械臂运动方程；判断绳索出现故障否，若出现则跳转至确定绳索编号，若没出现则结束；确定绳索编号后判断绳索破断否，若未破断则求解绳索长度后信号故障；若破断则判断绳索卡滞否，若卡滞则求解绳索长度，若未卡滞则信号故障；根据绳索卡滞求解绳索长度后则信号故障结束；避障求解过程值，并判断是否满足条件1，若满足则动力不足结束，若不满足则判断是否满足条件2，若满足则动力不足结束，若不满足则判断是否满足条件3，若满足则运动干涉结束，若不满足则正常运动结束。本发明为最大程度地发挥机械臂的性能，更好地利用绳驱蛇形机械臂的冗余特性。
一种蛇形机械及其绳索故障状态控制方法

[发明专利]一种小行星探测机动巡视装置-CN202011090129.8有效
发明人： 谷海宇;陈世伟;姜佳勃;魏承;赵阳 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-10-13 - 公布日： 2022-04-05 - 主分类号： B64G1/16 文献下载
摘要：本发明是一种小行星探测机动巡视装置。本发明涉及小行星探测技术领域，一种小行星探测机动巡视装置，所述装置包括：探测器本体、太阳能帆板和三条腕足；所述太阳能帆板对称安装在探测器本体的两侧，所述探测器本体下部安装有三条腕足，所述太阳能帆板将太阳能转化为电能，并为探测器本体和三条腕足供电，所述三条腕足与地面接触用于支撑探测器本体并实现微重力环境下的爬行；本发明可以调节机构与地面之间的相互作用力，从而大范围调节地面摩擦力。保证机构在微重力环境下提供足够的动力。
一种小行星探测机动巡视装置

[发明专利]一种蛇形机械臂视觉反馈与自主回零的方法-CN202010431920.4在审
发明人：魏承;张泽铭;谷海宇;姚程 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2020-05-20 - 公布日： 2021-11-30 - 主分类号： B25J9/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种蛇形机械臂视觉反馈与自主回零的方法。步骤1：通过ArUco辨识方法测量关节角，利用相机外参数与关节角之间存在的关系，利用ArUco关节角辨识方法测量蛇形机械臂每一个关节的实时关节角；步骤2：通过ArUco辨识方法测量关节角后，测得的实时关节用于蛇形机械臂自主回零。本发明解决传统蛇形机械臂任意位置回零困难的问题，进而提出基于ArUco标识的蛇形机械臂关节角辨识方法，能够测量机械臂关节角，从而用于蛇形臂的自主回零过程。
一种蛇形机械视觉反馈自主方法

[发明专利]一种含绳孔间隙的绳驱蛇形机械臂运动数据处理方法-CN202110179166.4有效
发明人：张越;谷海宇;王东辉;李文博;张海博 -专利权人：西安电子科技大学;哈尔滨工业大学
申请日： 2021-02-08 - 公布日： 2021-10-26 - 主分类号： B25J9/06 文献下载
摘要：本发明属于机器人控制技术领域，公开了一种含绳孔间隙的绳驱蛇形机械臂运动数据处理方法，将蛇形机械臂上的绳孔和绳索分类，并由实际绳索长度与理想绳长的关系定义间隙系数；然后利用切比雪夫多项式拟合间隙系数；再利用间隙系数由绳索实际长度求解关理论绳索长度，并由理论绳索长度求解关节运动状态，以及由关节空间求解工作空间状态进行正运动学求解；再由工作空间状态求解关节状态，以及由关节角算理论绳长，并利用间隙系数计算实际绳长进行逆运动学求解。本发明方法运算简单，能够使含绳孔间隙的绳驱蛇形臂的控制精度提高，相比未考虑绳孔间隙的传统方法，本发明方法能够有效提高含绳孔间隙的绳驱蛇形臂的控制精度20％。
一种含绳孔间隙蛇形机械运动数据处理方法

[发明专利]变刚度绳驱蛇形机械臂的空间目标捕获方法-CN202110701589.8在审
发明人：孙晟昕;刘扬;谷海宇 -专利权人：哈尔滨工业大学
申请日： 2021-06-23 - 公布日： 2021-08-24 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种变刚度绳驱蛇形机械臂的空间目标捕获方法，包括：在空间机器人上均匀安装三条绳驱蛇形机械臂；利用机器人D‑H坐标系描述每条绳驱蛇形机械臂，分别确定每条绳驱蛇形机械臂的位姿；基于轨道坐标系确定目标航天器的位姿；当空间机器人捕获目标航天器产生碰撞力时，建立空间机器人的动力学模型，利用纯力控求解满足机构位移与刚度需求的绳索拉力，再利用力控混合控制求解绳索期望速度；根据伸缩拉力和绳索期望速度确定每条绳驱蛇形机械臂的控制模式，根据控制模式调节碰撞力捕获目标航天器。该方法可实现对目标的接触式捕获，且可以主动调节捕获过程中的接触刚度，避免因碰撞力过大而导致目标脆弱部位的破裂。
刚度蛇形机械空间目标捕获方法

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