学术活动报告
航天学院飞行器设计专业
研究生姓名：刘焕民
学号：06S018111
导师签字：
Harbin Institute of Technology
学术活动报告之一
并联机器人应用
时间： 20xx年4月
地点： 卫星技术研究所5楼会议室
报告人：刘磊
参加人：刘焕民
学号： 06S018111
刘磊现在的研究课题就是利用六自由度并联机器人的构造应用到航天上面，以达到精确减振的目的。本次报告他主要介绍了并联机器人的研究进展与应用背景。现代精确航天器需要很高的定位精度及稳定度，如空间激光通信平台，天基干涉仪，空间激光武器，空间望远镜等等，同时这些航天器的柔性逐渐变大，展开式大柔性结构如大型太阳帆板，天线，行架平台等，这些柔性结构使得振动影响表现的更为突出，为满足这些要求，基于Stewart Platform (Hexapod)的6自由度主动隔振及精确定向平台得到了大量研究。另一方面，精密航天器对发射过程中的震动环境也提出了很高的要求，利用Stewart Platform对星箭主动隔振研究也很活跃。
讲座内容是刘磊根据他本人的研究和实参考国内外研究现状准备出来的，可以说是他长期从事并联机器人研究的精华所在。讲座内容翔实、图文并茂，讲解生动、深入浅出，尤其是其工整的板书和复杂数学公式的实际推导，使在座的师生产生了一种久违的感觉，无不赞叹其扎实的数学、力学基础和深厚的教学功底，听完讲座的师生均表示此次讲座使他们增长了知识、开阔了眼界，受益匪浅。 学术活动报告之一
学术活动报告之二
机器人发展的现状和趋势
时间： 20xx年12月13日18：30
地点： B12
报告人：蔡鹤皋
参加人：刘焕民
学号： 06S018111
机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。比如说日本，战后以后开始进行汽车的工业，那么这时候由于它人力的缺乏，它迫切需要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低人的劳动强度，这是从社会发展需求本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果。但另一方面，尽管人们有各种各样的好的想法，但是它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。
简单说，机器人有三个方面是我们必要去发展的理由:一个是机器人干人不愿意干的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳，一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；另一方面机器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。
那么什么是机器人呢?人们一般的理解，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置或者叫自动化装置，它仍然是个机器。它有三个特点：一个是有类人的功能：感知功能；行走功能；还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是它可以编程，改变它的工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。它是人造的机器或机械电子装置，所以这
个机器人仍然是个机器。人们提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。
真正机器人的发展是在19xx年，美国橡树岭国家实验室在研究核燃料的时候，大家知道核燃料，它有X射线对人体是有伤害的，必须有一台机器来完成像搬运和核燃料的处理这样的工作。在19xx年产生了世界上第一台主从遥控的机器人，那么19xx年以后，是计算机电子技术发展比较迅速的时期，因此各国已经开始利用当时的一些现代的技术，进行了机器人研究。
在20世纪70年代到20世纪80年代初期，工业机器人变成产品以后，得到全世界的普遍应用以后，那么很多研究机构开始研究第二代具有感知功能的机器人，同时我们也看到机器人的应用在不断拓宽，它已经从工业上的一些应用，扩展到了服务行业，扩展了它的作业空间，向海洋空间和服务医疗等等行业的使用。 那么总结一下，我们认为，机器人有三个发展阶段，那么也就是说，我们习惯于把机器人分成三类，一种是第一代机器人，那么也叫示教再现型机器人，它是通过一个计算机，来控制一个多自由度的一个机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令，这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果，再现出这种动作，比方说汽车的点焊机器人，它只要把这个点焊的过程示教完以后，它总是重复这样一种工作，它对于外界的环境没有感知，这个力操作力的大小，这个工件存在不存在，焊的好与坏，它并不知道，那么实际上这种从第一代机器人，也就存在它这种缺陷，因此，在20世纪70年代后期，人们开始研究第二代机器人，叫带感觉的机器人，这种带感觉的机器人是类似人在某种功能的感觉，比如说力觉、触觉、滑觉、视觉、听觉和人进行相类比，有了各种各样的感觉，比方说在机器人抓一个物体的时候，它实际上力的大小能感觉出来，它能够通过视觉，能够去感受和识别它的形状、大小、颜色。
那么第三代机器人，也是我们机器人学中一个理想的所追求的最高级的阶段，叫智能机器人，那么只要告诉它做什么，不用告诉它怎么去做，它就能完成运动，感知思维和人机通讯的这种功能和机能，那么这个目前的发展还是相对的只是在局部有这种智能的概念和含义，但真正完整意义的这种智能机器人实际上并没有存在，而只是随着我们不断的科学技术的发展，智能的概念越来越丰富，它内涵越来越宽。
目前我们国家比较有代表性的研究，有工业机器人，水下机器人，空间机器人，核工业的机器人，都在国际上应该处于领先水平，总体上我们国家与发达国家相比，还存在很大的差距，但是在上述这些水下、空间、核工业，一些特殊机器人方面，我们取得了很多有特色的研究成就。
接下来我们谈谈智能机器人。人工智能，它是计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发，人工智能是研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人们智能的科学。要准确地预测人工智能的未来是不可能的。但是，从目前的一些前瞻性研究可以看出未来人工智能可能会向以下几个方面发展: 模糊处理、并行化、神经网络和机器情感。目前，人工智能的推理功能已获突破，学习及联想功能正在研究之中，下一步就是模仿人类右脑的模糊处理功能和整个大脑的并行化处理功能。人工神经网络是未来人工智能应用的新领域，未来智能计算机的构成，可能就是作为主机的冯·诺依曼型机与作为智能外围的人工神经网络的结合。研究表明: 情感是智能的一部分，而不是与智能相分离的，因此人工智能领域的下一个突破可能在于赋予计算机情感能力。情感能力对于计算机与人的自然交往至关重要。人工智能一直处于计算机技术的前沿，人工智能研究的理论和发现在很大程度上将决定计算机技术的发展方向。今天，已经有很多人工智能研究的成果进入人们的日常生活。将来，人工智能技术的发展将会给人们的生活、工作和教育等带来更大的影响。
展望21世纪机器人将是一个与20世纪计算机的普及一样，会深入地应用到各个领域，所以很多专家预测，在21世纪的前20年是智能机器人发展的一个关键时期，目前国际上很多国家，也对机器人对人类社会的影响的估计提出了新的认识，同时，我们也可以看到机器人技术，涉及到多个学科，机械、电工、自动控制、计算机测量、人工智能、传感技术等等。
学术活动报告之三
卫星自主导航及姿态确定技术研究
时间： 20xx年8月2日9：00
地点： 哈工大科学园B3栋小卫星技术研究中心513会议室
报告人：王鹏
参加人：刘焕民
学号： 06S018111
浩瀚星空，星罗棋布，无边无际的太空自古至今都吸引这人类，19xx年10月4日，前苏联成功地发射了人类第一颗人造地球卫星，开辟了人类进入空间时代的新纪元，标志着航天技术取得了划时代的成果。近半个世纪以来，航天技术取得了前所未有的巨大成就，同时也成功的在社会生活、国民经济、科学技术、国防建设等各个领域为人类来带来了巨大的社会效益和经济效益。当今世界，航天技术已是一个国家综合国力及科学技术发展的重要标志，也是保卫国家安全必不可少的工具，世界各军事大国都把发展航天技术放在重要位置。
现代航天技术的发展，对导航与姿态系统的精度、可靠性等提出了越来越高的要求，同时，卫星微小型化技术和小卫星应用技术的发展，要求导航与姿态系统一体化、低成本化。为了准确、可靠地对航天器进行预定或既定航迹的导航与制导，必须为整个系统提供足够精确和可靠的全部导航及姿态参数信息，因此，精度和可靠性是衡量一个导航与姿态系统的重要准则。在过去的几十年中，仅仅依靠某单一传感器的导航与姿态系统已经远远不能满足当前用户多方面的需求，而以将多种类型的传感器进行优化配置、性能互补的组合导航与姿态系统模式逐步成为现代航天技术发展的必然趋势。
随着航天技术及其应用的迅速发展，我国以陆海测控为主的卫星在未来面临着非常严峻的挑战：（1）现代航天应用技术的发展，使空间运行的人造地球卫星数量大大增加，信息传输量急剧增加，完全依靠地面站测控，会引起测控系统的信息阻塞和地面站负担过重。据统计，目前每天来自地球应用卫星的各种数据约为1015，这种迅速增加的数据使得地面测控站的负担越来越重，出错的概率和测控成本也因此上涨；（2）对于军事应用，未来卫星尤其是军事侦察卫星、通讯卫星，由于过于依赖地面站的监控，其在战争状态下的安全性令人担忧。一旦地面测控系统遭受攻击，整个天基系统将陷入瘫痪，很难维持正常的信息获取和分发，完全失去空间优势；（3）对于民用卫星，我国地面站较少，随着卫星数目的不断增加，数量和种类有限的地面站不能满足卫星导航的要求，而增设新的地面站需要更多的人力、物力和财力，这将大大增加卫星的运营成本。（4）随着我国神舟六号载人飞船的成功发射，“嫦娥工程”的全面启动，地面站的跟踪不能完全满足远距离载人航天器和深空探测的导航精度与可靠性要求，宇航员和探测器不依赖地面测控站自主确定其位置的能力是非常必要的；（5）由于受到地理条件的限制，对于中低轨道卫星，我国地面站存在着测控弧段很短和测量目标较多的难处，而我国不可能像美国那样可以全球布点建设，所以难以实现整个轨道的定位导航和姿态确定。
由此可见，卫星自主运行是提高卫星任务应用效益和提高卫星在轨运营管理效率的重要方面。卫星自主运行是指在不依赖地面设施的条件下，在轨完成飞行任务所要求的功能及其操作。卫星要实现自主运行，首先要求实现自主导航技术。卫星自主导航即仅依靠星载设备和技术实时在轨地为卫星提供精确的轨道与姿态参数。实现卫星自主导航，将为卫星带来巨大的优势：（1）地面操作人员只需定期检查卫星工作状态，免除了复杂的导航计算任务，从而极大地降低了对于人力和地面设施的要求，也降低了航天计划的成本；（2）在战时，地面系统可能遭到敌方的破坏，而实现卫星自主导航使其在与地面通信联络完全中断的情况下，仍能够完成轨道确定、轨道保持等日常功能；（3）降低了卫星运行对地面站的依赖作用，提高了生存能力，即使出现地面跟踪测量在一段时间内被迫中断的恶劣情况，仍可保持飞行任务的连续性。（4）实现自主导航可以扩大航天器在空间的应用潜力，比如载人航天、深空探测、卫星星座和编队飞行等新技术的发展都需要以自主导航作为其前提条件之一。（5）鉴于我国地理条件的复杂性和特殊性，自主导航缓解了因国土资源限制造成地面站布控困难，实现卫星在不能测控的轨道弧段仍可自主运行。
所以，卫星自主导航技术无论是在军用还是在民用中都具有十分广阔的发展前景和重要作用，具有非常重要的理论意义及工程应用价值。这一工作不仅为提高卫星系统的精度和可靠性等能提供技术基础，而且为改进和推动卫星系统各方面性能和应用水平提供理论依据，使卫星具有较强的自主运行、自主管理和在轨生存能力，是未来卫星技术发展的一种必然趋势。
通过本次报告，我对卫星自主导航等内容从概念到理论到实践方案等内容都有了深刻的了解。
学术活动报告之四
月球探测和月球车
时间： 20xx年12月3日18：30
地点： A11
报告人：刘暾教授
参加人：刘焕民
学号： 06S018111
12月3日晚18:30，航天学院小卫星论坛第四期在A11教室举行。这次论坛的主题为“月球探测和月球车”，航天工程系刘暾教授为到场的近三百名同学做了精彩的演讲。
“大家晚上好！我今天为大家作关于月球探测和月球车的演讲。”和蔼的笑容，富有磁性的嗓音立刻让大家感受到了刘暾教授作为一个学术大家的平民风范。身为中国空间学会理事，空间飞行器控制等领域的学术权威，简单的开场词后，刘教授立刻进入到了演讲的主要内容——月球探测上，引领大家进入了一个倍感新奇的世界。
“人类为什么要探测月球？”这个显得颇有些哲学意味的问题，在刘暾教授那里，有他独特的见解。“月球上有丰富的矿藏，可供地球使用约7000年，特别是最重要的He-3，月球上的储量相当可观。”“对月球的探索，不仅可以为我们提供观测宇宙空间的平台，而且对研究月球、地球、太阳系，甚至是宇宙的起源都有至关重要的价值。”刘教授一边说着，一边为大家展示了一些关于月球、宇宙空间的图片。“更重要的是，对月球的探索可以带动一系列的科学技术进步，并具有极大的军事和政治意义，”刘教授说到这里，停顿了一下，“美苏争霸时期的太空竞赛，当前各国对太空领域的垂涎，都无一例外的说明了，对太空的控制至关重要，月球探索是其中重要的一环。”
随后，刘教授对我国的探月计划作了简单的介绍。原来，我国的探月计划分为“绕”、“落”、“回”三个阶段。第一期是绕月工程，明年，我国将发射第一颗月表探测卫星“嫦娥”一号。第二期的目的是选择降月地址，时间大约在20xx年到20xx年左右。这期间，将以软着陆的方式，使用月球车、月球探测机器人等方式对月表进行探索。第三阶段将进行月面巡视勘查和采样返回，时间大约为2012
年到20xx年。从刘教授的言谈中，看得出来，他对我国的探月计划包含期望、充满信心。
接下来，刘教授详细向大家介绍了如何将飞行器从地球发送到月球的技术问题。期间，刘老对一些基本概念、定义，以及飞行器在地月之间飞行的物理机理，结合图片做了翔实而又简明的讲解。一些原本晦涩的概念，在刘老声情并茂、图文结合的解说中，变得是那么的容易理解。在场的同学不时被刘老精辟的解说所打动，发出啧啧的赞叹，“真不愧是学术名家！”
在讲到月球表面的环境时，刘教授使用了“死亡的地球”这个概念来描述月球当前的状况。无大气、无磁场，白天平均气温130摄氏度，夜晚平均气温零下160摄氏度，这样的环境下，我们的月球车将面临怎样的环境？刘教授笑着说：“月球车不仅要能力强，重量轻，还要能适应这样的恶劣环境。所以说，月球车的设计是一项重要而又艰巨的任务。”
刘老关于月球车的介绍就更加精彩了。在对月球车的机电结构系统、大范围场景识别系统、路径规划系统、道路障碍识别和运动规划系统作简要介绍后，刘教授结合我们学校的研究成果和精彩的试验视频，向大家展示了真实的月球车原形及其运动过程。这些精彩的图片和视频，在给我们一个感性认识的同时，又极大地增添了同学们对我国航天事业，特别是探月事业的信心。期间，刘暾教授的讲解生动活泼，口语化、形象化的表述不时出现，让同学们叹为观止。大家都为能在轻松的气氛中接受知识而感到无比的愉快。
讲座的最后，是提问环节。同学们踊跃发言，争先恐后，气氛热烈。同学们的问题包括“怎样看待美国登月事实”，“我国的月球车研究现状”等宽泛的问题，也包括“如何改进试验方案”，“如何进行道路识别”等技术性较强的问题，刘暾教授针对这些问题，都做出了令人信服的答复，让大家暗暗佩服。
在同学们热烈的掌声中，这次讲座结束了。望着窗外的明月，令人不禁想到了千百年来关于明月的美丽传说，嫦娥、玉兔、桂树、吴刚……。真期待着有一天，中国人、工大人自己制造的月球车，能在月面上自由地驰骋，为千百年来关于明月的故事，又添上富有时代意义的一笔。
学术活动报告之五
支持向量机简介
时间： 20xx年12月27日晚
地点： 哈工大科学园B3栋小卫星技术研究中心513会议室
报告人：赵石磊
参加人：刘焕民
学号： 06S018111
系统故障诊断某种程度上可以理解为模式识别过程。设被测对象全部可能发生的状态（正常和故障状态）组成状态空间S，它的可测量特征的取值范围的全体构成特征空间Y。当系统处于某一状态s时，系统具有确定的特征y，即存在映射g：S?Y；反之，一定的特征也对应确定的状态，即存在映射 f：Y?S。
故障诊断的目的在于根据可测量的特征向量来判断系统处于何种状态，也就是找出映射f。
若系统可能发生的状态是有限的，例如可能发生n故障，这里假设系统正常状态为s0，各个故障状态为s1，s2，?sn。当系统处于状态si时，对应的可测量特征向量为Yi=(yi1，?，yim)。故障诊断过程就是由特征向量y=(y1，?，ym)，求出它所对应的状态s的过程。这样，故障诊断过程就变成了按特征向量对被测系统进行状态分类的模式识别问题。
基于智能信息处理的故障诊断过程可以概括为三个步骤：检测系统的特征信号；从检测到的特征信号中提取征兆；根据征兆来识别系统的状态。
故障诊断通常不具备大量的故障样本，是个典型的小样本问题，给svm提供了用武之地。
通过听本次报告，是我了解了另一种故障诊断的方法，获益匪浅。