科研项目
多杆接卸式星壤钻探机器人
加杆循环作业样机执行过程剪影
面向地外深层取样任务，独立完成控制系统构建、运动规划、力学建模、深度学习四领域全栈研发，通过实验端到端验证。
- 角色 — 项目主持人 · 硕士课题 · 杰青项目
- 实验室 — 广东工业大学仿生与智能机器人实验室
- 时间 — 2023.06 – 至今
核心贡献
- 控制系统 — 构建9自由度钻探机器人 EtherCAT + Modbus 双总线测控平台，上位机实现5线程并行架构 + 7态FSM流程管理 + 安全防护
- 运动规划 — 将钻杆协同作业建模为RCPSP问题，使用 Petri 网 + MILP + CP-SAT 求解多根钻管全局最优排序（提升 ≥4.9%）
- 力学建模 — 提出多分量耦合机土力学模型（Janssen + Terzaghi + PFRT + Coulomb），实验验证预测偏差 ±18%，解决跨重力难题
- 深度学习 — 构建物理引导的深度学习分类模型，引入物理先验力比特征，跨域迁移识别准确率 F1 = 0.736（对比基线 +16.7pp）
左：双总线测控系统架构 · 右：PRFINet 深度学习模型
技术栈 — EtherCAT Modbus Qt / C++ PyTorch OR-Tools Petri Net SQLite Optuna
成果 — 样机1台、发明专利2项（授权1）、软著1项、ICIEA会议论文1篇、SCI论文2篇
真空低温钻具测温系统
集成热电偶的水冰钻样机
左：螺旋钻头热电偶嵌入 · 右：多通道温度巡检仪
承接航天院所委托，完成−190 °C 真空环境下月球水冰钻测温系统的方案设计、硬件软件开发与机械改造全链路交付。
- 角色 — 系统总设 · 项目主持人
- 委托方 — 北京卫星制造厂（529厂）
- 时间 — 2025.07 – 至今
核心贡献
- 方案设计 — 针对真空低温极端工况，提出10路极微热电偶嵌入缠绕复合方案，配套滑环电连接与防磨结构
- 硬件开发 — 基于 STM32G030 + ZAM6218 设计多通道温度巡检仪，Modbus / RS-485 通信
- 软件开发 — 跨平台采集软件，支持100 Hz高频采集、500万数据点处理、多点校准拟合与CSV导入导出
- 热学校核 — 基于热阻-热容等效原理构建钻具热模型，配合 SolidWorks Simulation 完成热-结构耦合校核
技术栈 — STM32 ZAM6218 Modbus RTU RS-485 Tauri Web Serial API 热阻-热容建模
成果 — 测温水冰钻样机1套、测温系统1套、软著1项、发明专利1项
紧凑型 EtherCAT 伺服驱动器
左：三相逆变器 PCB · 右：装配完成的驱动器（含EtherCAT模块）
面向无刷电机的紧凑型高性能伺服驱动器，作为多杆钻探机器人的执行器控制单元。实现FOC矢量控制与EtherCAT实时通信，支持多轴协同运动。
- 角色 — 硬件与固件开发
- 时间 — 2024.09 – 至今
- 平台 — STM32、三相MOSFET逆变器、磁编码器（SPI）、EtherCAT从站模块
核心贡献
- 硬件设计 — 设计紧凑型4层PCB，集成三相逆变器、电流采样、磁编码器接口、EtherCAT通信模块与OLED显示
- FOC算法 — 实现Park/Clarke变换的磁场定向控制，20 kHz PWM电流环，支持力矩/速度/位置级联控制模式
- EtherCAT集成 — 通过SPI接口的EtherCAT从站实现确定性实时通信，支持钻探机器人多轴同步运动
- 标定与诊断 — 开发电机参数自识别、编码器标定程序，以及命令行调试终端
技术栈 — STM32 FOC EtherCAT FreeRTOS SPI CAN PCB设计
成果 — 功能驱动板1块，已集成至钻探机器人控制系统
航天员便携折叠式手持钻机
面向航天员取芯作业的可折叠手持钻台，具备自动进给、紧凑三折结构和极端环境耐受能力。
- 角色 — 机械设计与驱动系统选型
- 委托方 — 北京卫星制造厂（529厂）
- 时间 — 2025.03 – 2025.06
- 关键工作 — 绳驱自动进给模块、三折式架体设计、电机/驱动选型（Maxon + Elmo）、仿真强度与刚度校核
- 成果 — 工程样机1台，通过地面测试验证
实习经历
中国空间技术研究院 · 北京卫星制造厂（529厂）
工程系统研发实习生 · 2025.06 – 2025.09
- 承担钻具在真空低温环境下的测温系统软硬件开发
- 独立设计热电偶集成方案并完成真空罐实验装调
- 编写上位机采集软件，支持多通道实时可视化
- 负责三维建模、试验协调及技术文档撰写
广州质量监督检测研究院 · 机电消防检验部
质量检测部门实习生 · 2023.08 – 2023.09
- 使用光学测厚仪测量电缆绝缘与护套材料厚度
- 按国标进行拉伸、抗开裂、热老化及延展性等性能测试
- 在标准环境下测量电阻，整理实验数据并参与质检报告撰写