基于MYO的无线肌电控制鼠标

为了解决手部残疾人无法正常操作电脑鼠标这一实际困难,本文基于肌电信号采集模块MYO和STM32微控制器,设计了一款可穿戴的肌电控制鼠标。由置于上臂的MYO模块、陀螺仪、STM32模块、蓝牙组成。其中,MYO模块用来实时采集使用者的肌电信号,并进行信号模拟调制;STM32进行信号AD转换、特征分析,解析出手臂用力模式;陀螺仪发送手臂实时移动位置信息来控制光标移动;蓝牙模块实时发送手臂用力模式及光标移动信息给上位机,从而控制上位机光标的点击、拖动、移动动作。该鼠标具有功耗低、体积小、无线传输、信号精度高、控制灵敏度高、稳定可靠等优势,可以很好地解决手部残疾人操作和控制电脑鼠标问题。     

管道机器人电缆恒张力控制系统的研究

为保证管道机器人能在管道内顺利地自由移动,对以AVR单片机为核心的电缆恒张力控制系统进行了研究,实现系统自动收放线功能。该控制系统包括硬件系统设计和软件系统开发两方面。其中硬件系统包括作为上位机的主控箱、作为下位机的绞盘和爬行器3个主要功能模块。软件系统开发基于一主二从的通讯模式,实现了基于AVR单片机的下位机与上位机的串行通信、绞盘电动机的恒转矩输出,从而保证爬行器运行时绞盘电缆一直处于恒张力状态。实验表明,该方法性能稳定可靠,控制精度高,有较大的推广应用价值。     

基于STM32的管式热处理炉温控制系统设计

热处理炉温控制的好坏将直接影响到热处理产品的质量。在管式热处理炉设备的改造中,设计了一套基于STM32的炉温控制系统。系统采用STM32F103C8T6微处理器为下位机、中达优控触摸屏为上位机、K型热电偶温度传感器和Max31855温度转换模块。上位机负责设定温度、显示温度、显示温控曲线。下位机根据设定的温度利用增量式PID控制算法对炉温进行控制。实验结果表明,热处理炉温稳定在设定温度(800±1)℃,上位机触摸屏可精确地显示温度值与温控曲线变化趋势。整套控制系统满足管式热处理炉温的控制要求。     

基于CAN总线的智能家居监控系统设计

设计基于CAN总线的智能家居控制系统,硬件以STM32F103为核心,包括以太网接口、CAN总线接口、串口调试模块等,下位机使用RT-Thread物联网实时操作系统作为系统软件平台;同时通过MQTT协议将数据上传上位机,对智能家居系统进行远程控制。该系统具有成本低、功耗小和实时性强等特点,可满足多个控制及采集节点的需求。     

平面五杆并联机器人控制系统设计

介绍了平面五杆并联机器人控制系统设计,控制系统采用PC机为上位机、MC206X运动控制器为下位机的硬件结构和基于Windows操作系统的MotionPerfect2的软件系统．此控制系统由两个伺服电机驱动五杆机构,使平面五杆并联机器人具有更大的柔性和应用潜力．     

飞船飞行试验中故障诊断与辅助决策系统研究

在对目前国外载人飞船的设计与故障特点分析的基础上,得到了载人飞船飞行试验复杂大系统的一般层次分析结构,建立了该大系统的简化模型和辅助决策框架,介绍了相应软件系统的组成.对故障分析、试验前仿真、试验中辅助决策等具有参考意义.     

基于CDC技术的微小电容测量系统

为了解决电容层析成像技术中的微小电容检测问题,设计了一种以电容数字转换器(CDC)芯片Pcap01为核心,以STM32F103为控制芯片,以PC机为上位机的微小电容测量系统.采用CDC芯片将被测电容转换为成比例的数字信号,通过I2C总线传给STM32F103,使用STM32F103对数据做初步处理,并通过串口传递给上位机.上位机使用Qt软件平台进行数据的读取、处理、显示和存储.实验结果表明,该系统具有精度高、抗杂散能力强和实时性好等优点,可以满足电容层析成像系统中对微小电容在线测量的要求.     

基于ZigBee和GPRS的高寒地区鳄鱼养殖环境监控系统设计

为解决因北方环境导致养殖鳄鱼困难的问题,提出了一种基于ZigBee和GPRS的鳄鱼养殖环境监控系统的设计方法.该系统由SHT20传感器对室内温湿度信号进行采集,利用ZigBee技术将各传感器节点采集数据信息汇总,由STM32控制器读取温湿度传感器的值,数据转化后通过GPRS数据传输模块发送到上位机以具体数值形式进行显示.利用上位机Win CC 7.0软件设计远程界面,根据用户起初设定好的操作指令,通过GPRS发送给下位机执行相应操作.该系统实现了北方鳄鱼养殖池温度、湿度、光照、通风、喷水等参数的数据采集、存储以及对网络节点的远程控制,采用无线传输方式使鳄鱼养殖区监控范围广,实时处理性强,节约了大量人力.     

基于STM32F0的多功能数据采集控制板系统设计

基于以STM32F0单片机为核心的多功能数据采集板,可以采集8路模拟量,并提供8路开关量输入和8路开关量输出,采集板通过串口RS-232C将采集的数据传给上位机。本文首先介绍了STM32F0处理器的特点,然后介绍了数据采集板的硬件原理,并对硬件设计方面的难点做了详细分析,接着介绍了系统所使用的串口通信协议,最后根据实际应用效果对该数据采集板的应用前景做了分析和展望。     

重力不同引起的载人月球车操纵差异分析

为分析月球与地球重力差异对驾驶员所带来的操纵影响,推导了载人月球车操纵动力学方程.基于径向基神经网络和间接逆模型的训练方法,建立以行驶轨迹为输入、驾驶员操纵转角为输出的载人月球车操纵动力学逆系统.采用两种不同类型的间接对比形式,包括地球重力条件下重复月面行驶的轨迹路线和月球重力条件下重复地面行驶的轨迹路线.将正弦函数和斜坡阶越函数作为驾驶员操纵输入,获得月球或地球重力条件下的行驶轨迹,并利用逆系统求解得到不同重力条件下行驶相同轨迹时驾驶员的操纵转角.结果表明,驾驶员在月球重力条件下需要做出更大的操纵转向角度、更快的操纵转向速度、更高的操纵转向变换频率,并且在月球重力条件下更不容易重复地球重力条件下的相同行驶轨迹.这说明载人月球车在月球重力条件下的操纵性能较差.     

两轮并列式月球车的性能及其稳定性分析

随着国内外新一轮探月高潮的掀起,新型的月球车越来越受到人们的关注.文章提出了一种两轮并列式月球车结构以适应月球探测的特点和要求,并对两轮车的驱动原理和性能进行分析,为月球车的应用提供理论基础和参考依据.两轮车行走中箱体平台的稳定性是其在视觉导航及多车对接应用中的关键环节,针对箱体平台的稳定性对两轮车系统进行建模仿真并提出了两轮车系统的模拟控制方案.仿真结果表明采用状态反馈控制可以有效的实现两轮车系统的稳定性控制.两轮并列式月球车的特点和稳定性分析为新型探月车的研究提供新思路.     

分箱式月球车的预测控制

设计了适应月球探测的分箱体可折叠的月球车移动机构.具有很大的柔性和很强的环境适应能力.为解决该移动系统的控制复杂性.基于一定的规则对复杂的月球车非线性模型进行建模,采用有控制约束的准Min-Max模型预测控制,实现从一个位置到另一个位置的运动.通过求解线性矩阵不等式(LMI)的凸优化获得状态反馈控制律,而LMI的可行性保证了闭环系统的稳定性.仿真表明在满足控制约束的条件下,采用预测控制实现对月球车移动系统目标探测是可行的.     

六圆柱-圆锥轮式月球车多轮协调运动控制研究

月球车的运动控制是月球车完成探测任务的前提.为实现月球车前进、后退和转向等基本运动功能,对六圆柱-圆锥轮式月球车的多轮协调运动控制进行了研究.根据六圆柱-圆锥轮式月球车的机构原理和结构特点,给出了月球车车轮的运动学约束条件,建立了月球车的运动学约束模型,针对月球车的基本运动要求,推导了月球车六轮协调运动的控制模型,并基于实时Linux和PC104总线计算机的车载计算机运动控制系统,对月球车的运动控制进行了实验研究.研究结果证实了六轮协调运动控制模型的正确性,为月球探测车的运动控制系统设计及月球车的自主避障功能等奠定了理论基础.     

基于 PID 控制的月面巡视探测器坡度行驶仿真分析

通过月面巡视探测器爬坡轮与地面的相互作用分析,建立月面巡视探测器坡度行驶地面力学模型。根据双闭环直流调速系统工作原理,采用位置式PID控制算法编写了电机驱动仿真模块,并将电机驱动仿真模块融合到月面巡视探测器多体动力学仿真体系中,构建了完整的月面巡视探测器动力学仿真系统。对月面巡视探测器坡度行驶工况进行仿真分析,初步实现了对月面巡视探测器动力学模型的验证,为月面巡视探测器驱动控制算法、运动规划和路径规划仿真提供技术支持。     

月球车弹性筛网轮的研制

为研究适应松软地形,且质量小、功耗低、驱动力大的月球车车轮,在单轮驱动功率和扭矩计算的基础上,选取了电机和减速器,进行初步的弹性筛网轮的结构设计,对初步设计中主要零件进行了受力分析及详细的结构设计,最终加工出两种不同尺寸的弹性筛网轮,对车轮性能进行了测试.通过弹性筛网轮的研制,综合考虑体积、传递效率及功率等技术因素,实现了车轮的驱动、传动一体化设计,为设计真正的月球车车轮奠定了技术基础;解决了钛合金轮圈的加工工艺问题,为今后研制不同形状的钛合金轮圈奠定了技术基础.     

Kinematic modeling and analysis of novel eight-wheel lunar rover

A new kind of eight-wheel lunar rover is developed, which is a complex closed-chain system and has good capabilities of climbing slope, surmounting obstacles and adapting to uneven terrain. In this paper, the mechanical structure of the novel eight-wheel lunar rover is introduced, forward and inverse kinematic models of the rover are established according to the closed-chain coordinate transformation and instantaneous coincidence coordinate. Based on structural characteristics, its kinetic characteristics are analyzed. Wheel slippages are separated and calculated, and a method for closed-loop control modification using wheel slip estimation during the model establishment is proposed. The results can be applied to the motion control of lunar rover.     

行星轮式月球车车轮与地面间的动载荷分析

为提高行星轮式月球车的行驶平顺性和操纵稳定性,尽量减小车轮与地面之间的相对动载荷,建立了七自由度月球车的振动系统模型,并给出了月球车振动系统的振动微分方程和频率响应函数的计算方法,在确定月球车的路面输入谱密度的基础上推导了车轮与地面之间相对动载荷均方根值的计算公式,用M at-lab软件进行编程和计算,确定了悬挂系统的扭杆弹簧刚度和减振器阻尼的合理数值范围.     

基于ADAMS的六轮月球车动力学建模与仿真

针对月球的复杂地形环境,利用ADAMS软件建立六轮摇臂-转向架式月球车的三维仿真模型,对其进行动力学仿真分析,获得了月球车各部件和整车的动力学特性曲线,为月球车控制系统的设计与数值计算提供了理论依据.     

月面巡视探测器的图像分割及识别方法

针对月面巡视探测器的识别技术,通过彩色图像识别的办法解决了在月面环境存在较强阴影区域对月面巡视探测器识别带来的影响,进行了多种彩色图像分割方法的比较,提出了多通道彩色分量融合的图像分割方法,并用线性分类器的模式识别理论对其原理进行了分析,用形态学滤波方法对分割后的图像进行了滤波,并用分割区域标识算法进行了识别区域的标识。试验表明,该方法能够适应各种光照条件的影响,具有较强的鲁棒性,对各种噪声有明显的抑制作用。该方法使彩色图像分割技术变得简单、可靠,并具有一定的通用性,可以应用到未来的月球探测中去。     

基于刚柔耦合模型的月球车振动特性仿真

为了分析月球车在月表环境下的振动特性,将其作为一个刚柔耦合多体系统,基于三维实体造型和多体动力学分析软件建立了刚柔耦合动力学模型。根据美国国家航空航天局的研究,建立了月球表面位移功率谱数学模型,结合谐波叠加法获得了月表不平度。以六轮月球车样机JLUIV-6为研究对象,通过典型越障工况试验验证了所建模型的可靠性。以月面不平度作为振动激励对所建立的动力学模型进行了仿真,分析了月球车车体的振动响应及振动加速度幅频特性。结果表明,月球车在0.8～1.8Hz处存在明显的共振区域,为月球车系统设计及优化提供了依据。