张学贺科研成果

基本信息 科学研究 论文著作 招生信息 新建主栏目 基本信息 名称 哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室 哈尔滨市南岗区一匡街2号哈工大科技创大厦K614 zhangxuehe@hit.edu.cn 工作经历 名称 2024.04 哈尔滨工业大学 机械工程 博士生导师 2020.12 哈尔滨工业大学 机械电子工程 副研究员 2020.07- 至今 哈尔滨工业大学 机械电子工程 硕士生导师 2016.07-2020.11 哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室 助研 2011.09-2016.07 哈尔滨工业大学 机器人技术系统国家重点实验室 博士研究生 研究领域 名称 机器人视觉（环境感知、建模、目标识别分类等） 移动机器人SLAM（几何+语义+拓扑）； 人机协作机器人技能学习（强化学习、深度学习、技能泛化与迁移）； 机械臂碰撞检测与轨迹规划算法研究（干涉预测、避障、实时轨迹规划）； 每年招收硕士生2-3名 博士生1-2名 科研项目 项目名称 基于多模态感知与自然语言理解的机器人自主任务规划方法研究 项目来源 国家自然科学基金面上项目 开始时间 2024.01 结束时间 2027.12 项目经费 50万元 担任角色 负责 项目类别 纵向项目 项目状态 进行中 简单介绍 本项目以机器人自主完成类人化精细操作的人机交互需求为牵引，探索机器人智能化自主作业方法与技术，围绕“3D视觉与主动触觉多模态环境感知建模”、“基于自然语言理解的机器人任务建模及规划”、“视触融合的机器人技能学习与迁移”三个基础科学问题，重点突破基于3D视觉的场景精细语义分割与精准几何信息获取、基于强化学习的主动触觉感知的操作对象物理信息获取、多模态特征数据库的在线构建及更新、基于自然语言理解的机器人顶层任务规划、任务及环境约束下的机器人在线规划、面向任务的视觉-触觉的多模态表示学习、视觉-触觉多模态表示下的机器人技能学习及技能迁移等关键技术。在机器人自主操作基础理论、方法及应用层面形成技术积累，为机器人自主操作技术向复杂精密装配等领域的应用拓展提供有力的支撑。 项目名称 基于多模态感知融合的机器人自主任务规划方法研究 项目来源 黑龙江省自然科学基金优秀青年基金 开始时间 2023.07 结束时间 2026.07 项目经费 10万元 担任角色 负责 项目类别 纵向项目 项目状态 进行中 简单介绍 本项目以多模态感知的机器人自主任务规划及操作方法为研究对象，重点突破基于3D视觉的场景语义分割与几何信息提取、物体点云精细化匹配与位姿估计、基于主动触觉感知的多模态信息提取与融合及任务及环境约束下的机器人在线规划等关键技术。最终，面向3C复杂零部件装配、柔性可变形物体分类等对机器人精细化作业能力要求高的任务场景，开展功能演示与技术验证，检验所提方法的有效性及可靠性。 项目名称 废液贮槽项目作业机器人控制系统 项目来源 中核武汉核电运行技术股份有限公司 开始时间 2023.08 结束时间 2024.12 项目经费 115万元 担任角色 负责 项目类别 横向项目 项目状态 进行中 简单介绍 随着核工业的迅速发展，未来有大量的核设施—废液贮罐亟需退役，在对这些核废液贮罐退役处理前，需要对其内部进行有效的去污，以减少后续退役处理工序对切割解体作业机器人、无人工程机器人和各种作业工具，以及作业人员的受照风险。然而这些待退役的废液贮罐由于存在高核辐照放射性剂量，导致人员无法进入内部进行清洗等工作，因此需要设计一款可进入核废液贮罐内部空间，替代人工进行清洗去污作业的机器人装备，保障人员的安全并提升作业效率。该作业机器人装备的上部配置有一个液压机械臂，设计液压机械臂的末端可携带更换不同的作业工具，以实现打磨、高压水去污等功能，同时该机械臂安装在一个可以升降的支撑机构上，可以根据作业位置需求调整机械臂的基座高度，以实现对大高度变化范围的内壁清洗去污作业。另外该作业机器人装备底部设置配置四组可展开/缩回的支腿，使机器人装备具有在贮罐内的地面上进行移动功能，并且其支撑腿部可以水平摆动与竖直升降，使其可以在移动过程中避开地面上的管线障碍。 项目名称 复杂环境下基于视觉的移动机器人同时定位与建图关键技术研究 项目来源 国家自然科学基金青年基金 开始时间 2019.01 结束时间 2021.12 项目经费 28.74 担任角色 项目类别 项目状态 简单介绍 环境实时建模技术是移动机器人在线感知环境信息的重要研究领域，目前国内外在相关领域已经有了不少的研究方法，主要可以分为基于滤波和基于图优化的两大类方法。但是当前的这些研究方法都主要集中于几何的环境感知建模，相对于语义的环境感知技术建模研究较少，难以满足移动机器人的实际任务需求，是该领域的研究难点和新兴研究热点。 以上述技术需求为切入点，本项拟从以下几个方面开展研究：研究复杂动态环境下移动机器人语义环境感知建模技术，建立移动机器人语义环境感知建模的框架，针对基于视觉的复杂环境定位建图和语义环境感知技术融合等关键问题，研究基于语义信息的重定位及回环检测技术等可行的理论算法、优化算法，最终制作移动机器人样机验证所提方法的有效性及可靠性。 复杂动态环境下移动机器人自主导航的实现，对于移动机器人的推广应用，如服务机器人、协作机器人和无人驾驶等高精度地图构建等领域都有着重要的战略意义，研究新一代的环境智能感知技术为机器人进一步的自主作业提供坚实技术支撑具有广泛的应用价值。 项目名称 模块化高机动型机器人通用底盘研究 项目来源 国家重点研发计划 开始时间 2019.12 结束时间 2022.12 项目经费 190万元 担任角色 项目类别 项目状态 简单介绍 针对易腐蚀、易爆、高温等极端恶劣工况，综合考虑温/湿度场、应力场对机器人移动底盘的影响，揭示其作业系统失效机理，研究防爆、耐高温等系统防护与性能加固技术；结合机器人整体应力、应变分布状况，建立多目标优化数学模型，开展静动态力学分析；突破机器人尺度、结构及功能的模块化设计与优化技术，研究其高机动性、高稳定性运动控制算法，研制强环境适应性的模块化高机动性防爆机器人移动底盘。 项目名称 基于智能感知的机器人轨迹路径自主规划与避障技术研究 项目来源 国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金项目 开始时间 2020.11 结束时间 2022.11 项目经费 25.0万元 担任角色 项目类别 项目状态 简单介绍 针对航空制造结构件复杂、零件繁多的特点，开展工业机器人状态感知技术研究，通过多传感器融合及状态感知，实时监控装配环境，指导机器人进行自主编程及轨迹规划，有效实现碰撞避让。通过基于内部传感数据进行机器人动力学模型建模，从而进行高效率的动态碰撞力检测；研究应对碰撞情况的安全反应策略，设计基于关节电流或力矩反馈的柔顺控制器；采用多传感器数据融合技术与动态包围体层次树碰撞检测算法，实现高精度的场景建模和机器人运动干涉预测，保证机器人安全作业；针对机器人轨迹规划问题，提出多目标约束的轨迹规划算法，在考虑关节空间和笛卡尔空间路径、速度、加速度、力矩等约束条件下，进行能量时间最优的轨迹规划，对生成的路径曲线和速度曲线进行优化，提升机器人轨迹运作效率；基于以上算法提出一种通用化的避障多目标最优的轨迹规划算法，并制定全面衡量该算法可靠性与实用性的标准评价指标。 科研项目 项目名称 面向典型任务的足臂交互与双臂协调作业关键技术 项目来源 国家重点研发计划 开始时间 2017.06 结束时间 2020.06 项目经费 85.86 担任角色 项目类别 项目状态 简单介绍 围绕排爆、驱离、攻击等反恐防爆任务需求，开展模块化灵巧双臂机构设计、运动规划与协调控制、基于关节力控制的安全作业研究；针对四足双臂机器人自由度多、操作复杂度高等问题，重点研究符合人类习惯的高性能多模式人机交互技术、灵巧作业高效操作技术，以及面向复杂作业任务的组合式动作集成与优化技术等内容，实现警用四足双臂机器人的自然交互与高效操作。1、足臂协作机器人的构型仿生与变刚度关节设计方法2、机器人与环境共享空间下足臂协作的高效性与安全性动态调控机制3、面向典型任务的足臂交互与双臂协调作业关键技术 奖项成果 奖项名称 移动操作机器人系统关键技术与应用 获奖时间 2016 完成人 杜志江、王伟东、高学山、张赫、董为、王珂、查富生、李戈、张学贺、赵立军、闫志远 所获奖项 黑龙江省技术发明一等奖 简单介绍 论文期刊 论文标题 Bidirectional visualtactile cross-modal generation using latent feature space flow model 作者 Zhang Xuehe, Fang Yu 发表时间 202312 期刊名称 NEURAL NETWORKS 期卷 172 (2024) 简单介绍 论文标题 High-efficiency inspecting method for mobile robots based on task planning for heat transfer tubes in a steam generator 作者 Zhang Xuehe, Xu Biying 发表时间 202306 期刊名称 FRONTIERS OF MECHANICAL ENGINEERING 期卷 Volume: 18, Issue: 2 简单介绍 论文标题 Feature Sensing and Robotic Grasping of Objects with Uncertain Information: A Review 作者 Zhang Xuehe, Wang Chao 发表时间 2020 期刊名称 Sensors 期卷 Volume: 20, Issu e: 13 简单介绍 论文期刊 论文标题 SIFT algorithm-based 3D pose estimation of femur 作者 张学贺 发表时间 2014 期刊名称 Bio-medical materials and engineering 期卷 24(6) 简单介绍 论文标题 Stereo Matching Algorithm Based on 2D Delaunay Triangulation 作者 张学贺，李戈。赵杰 发表时间 2015 期刊名称 Mathematical Problems in Engineering 期卷 简单介绍 论文期刊 论文标题 GPU based Real-Time SLAM of Six-legged Robot 作者 张学贺，赵杰等 发表时间 2016 期刊名称 Microprocessors and Microsystems 期卷 简单介绍 论文期刊 论文标题 New triangulation method for surface scattered points[C]//Mechatronics and Automation 作者 张学贺，赵杰等 发表时间 2014 期刊名称 2014 IEEE International Conference on. IEEE 期卷 2014: 541-546 简单介绍 招生信息 名称 招收以从事机器人视觉方向的研究生为主！ 要求为人踏实肯干，有上进心，有一定的钻研能力！ 每年招收硕士生2-3名； 本科生毕业设计1-2名； 2025年起招收博士生1-2名； 2022年优先招收想从事机械臂技能学习、人机协同装配方向的研究生，读博者优先！ 平台条件 名称 所属赵杰教授团队可提供的机器人样机及试验平台包括但不限于：单臂/双臂机器人（UR5、UR10、达明TM5、ABB Yumi，KUKA iiwa, kinova等等）、移动平台（turtlebot、MIR100等），深度学习服务器（NVIDIA DGX-1，1 PFLOPS），一体化关节、激光雷达、Kinect，RGBD深度相机等等！