基于机器视觉与单片机结合的机械臂抓取系统

抓取规划和控制是机械臂抓取系统中的难点。为了有效的解决这两个问题,本文提出一种基于机器视觉和单片机相结合的机械臂抓取系统。首先利用前期视觉测量成果对目标定位,然后设计了一种软件接口将目标表面三维信息进行可视化,并通过人为经验手动选择一个良好的抓取点;再结合逆运动学求解和轨迹规划算法,利用单片机驱动舵机使机械臂末端执行器移动到抓取点并完成抓取任务。实验结果表明,该系统成本低、并且目标形状不受限制,达到了预期效果。     

Decentralized Dynamic Event-Triggered Communication and Active Suspension Control of In-Wheel Motor Driven Electric Vehicles with Dynamic Damping

This paper addresses the co-design problem of decentralized dynamic event-triggered communication and active suspension control for an in-wheel motor driven electric vehicle equipped with a dynamic damper. The main objective is to simultaneously improve the desired suspension performance caused by various road disturbances and alleviate the network resource utilization for the concerned in-vehicle networked suspension system. First, a T-S fuzzy active suspension model of an electric vehicle under dynamic damping is established. Second,a novel decentralized dynamic event-triggered communication mechanism is developed to regulate each sensor's data transmissions such that sampled data packets on each sensor are scheduled in an independent manner. In contrast to the traditional static triggering mechanisms, a key feature of the proposed mechanism is that the threshold parameter in the event trigger is adjusted adaptively over time to reduce the network resources occupancy. Third, co-design criteria for the desired event-triggered fuzzy controller and dynamic triggering mechanisms are derived. Finally, comprehensive comparative simulation studies of a 3-degrees-of-freedom quarter suspension model are provided under both bump road disturbance and ISO-2631 classified random road disturbance to validate the effectiveness of the proposed co-design approach. It is shown that ride comfort can be greatly improved in either road disturbance case and the suspension deflection, dynamic tyre load and actuator control input are all kept below the prescribed maximum allowable limits, while simultaneously maintaining desirable communication efficiency.     

基于能量法的悬索桥主索鞍顶推计算方法

为了确保悬索桥的主塔在加劲梁吊装过程中始终处于安全受力状态,合理确定主索鞍顶推量和顶推阶段至关重要.基于能量原理,应用Rayleigh-Ritz法推导了主塔最大容许偏位计算公式.从主塔塔顶偏位和塔底应力2个角度提出优化主索鞍的顶推方法,最后通过有限元法验证近似公式的精度.研究结果表明：推导的公式计算结果与有限元计算结果相差3.4%,考虑P-△比不考虑P-△效应的塔顶偏位相差为4.6%,主塔的最大容许偏位随着加劲梁的不断吊装而逐渐增大,增幅可以达到19.9%,同时,可增加主索鞍顶推量和顶推时间间隔,减小顶推次数,从而解决悬索桥主索鞍顶推问题,使得主塔受力处于最优状态.     

卫星太阳翼板面水平展开试验方法

为减少卫星姿态翻转,确保卫星光学载荷指向精度,提出卫星太阳翼板面水平展开试验方法.采用多自由度配重悬挂法抵消太阳翼水平展开试验过程中的重力,开展运动学及动力学分析、试验误差分析,完成卫星太阳翼板面水平展开试验验证.试验结果表明:相比传统展开试验方法,能够更真实的模拟太阳翼在轨展开运动;对太阳翼配重质量偏差、太阳翼吊挂质心偏差及系统摩擦力控制要求高.验证模型和试验方法的正确性,满足卫星太阳翼展开试验要求.     

钢主缆与CFRP主缆悬索桥力学性能及极限跨径研究

运用解析法研究了在现有材料强度的基础上,钢主缆和CFRP主缆悬索桥的极限跨径。结果表明,跨径超过4 500 m后,钢主缆悬索桥的主缆直径将急剧增大,恒载所占比重超过全桥总荷载的95%,不宜采用;而CFRP主缆悬索桥在跨径超过5 000 m后,主缆面积仍能保持平稳增长,且远小于相同跨径下钢主缆所需面积,可行性高。此外,分别对主跨为1 500、2 000、3 000、4 000和5000m的钢主缆和CFRP主缆单跨悬索桥进行试设计,并对主缆、锚锭及桥塔受力、活载作用下的加劲梁挠度等力学性能进行了对比分析。得出:2 000 m以下的悬索桥钢主缆具有优势,而3 000 m以上的悬索桥采用CFRP主缆是可取的。     

三塔自锚式悬索桥经济性能研究

在统计国内外部分已建成的自锚式悬索桥材料用量的基础上,基于银川滨河黄河大桥,研究三塔自锚式悬索桥的经济性能,建立各构件材料用量与结构参数、受力的关系,并以此为基础分析加劲梁材料、矢跨比和边中跨比等参数对造价的影响。研究得出:改变加劲梁的材料,对三塔自锚式悬索桥造价的影响较大;矢跨比的增加可以大幅减少主缆的造价;当桥梁总长一定时,边中跨比合理的范围内应选取较大值。     

基于地貌与运动学特征的古滑坡群成因分析

针对四川省雷波县马湖古滑坡群规模的新发现,对其地貌与运动学特征进行详细分析,以期研究该滑坡群的成因.依据钻孔及超声波所测量的马湖湖底地形确定古璜琅河河床特征、古滑坡群平面范围和深度;在古滑坡外形、结构及地质环境现场调查的基础上,重点进行地貌分析、古滑坡群分期和确定各期运动轨迹;运用能量守恒方程计算滑坡速度,辅助确定古滑坡群的形成机制.结果表明:滑坡群规模巨大,面积达18.2 km2(包括湖底部分),体积约20×108 m3;滑坡群按照岩性和结构可以分为3区,形成过程分为4期;古滑坡群为多期地震诱发的顺高陡地层界面的高大、高速、远程滑坡;地貌和运动学分析可作为确定古滑坡成因的一种方法.     

基于目标轨迹的SCARA机器人电机参数预估

针对机器人伺服电机选型问题,以SCARA机器人模型为研究对象,提出1种基于目标轨迹的伺服电机参数预估方法。通过D-H法建立SCARA机器人的运动学正逆解模型,运用Lagrange法建立刚体逆动力学模型,为实现机器人点到点的精确运动和预估电机参数提供理论依据。基于选定的运动规律和设定的路径,分析驱动关节的转速和驱动转矩特性,初步选取驱动关节处的伺服电机型号。在Solidworks Motion中进行运动仿真分析,验证了所选伺服电机的合理性。     

齿轮参数激光测量系统运动学分析与仿真

齿轮参数激光测量系统的运动平稳性和可靠性是保证测量精度的重要因素。为了了解该测量机构的运动特性,通过使用Solidworks软件对齿轮参数激光测量系统进行实体建模,采用D-H法对该测量系统各个运动关节建立了坐标系并进行了正运动学分析。利用MATLAB中Robotics Toolbox工具箱,对该测量机构建立了运动学模型并对其进行了运动学仿真,对运动关节进行了轨迹规划仿真。通过运动仿真结果,可以更加清楚地了解测量系统在测量过程中的运动过程,对轨迹规划的仿真验证了运动机构的可靠性和平稳性。     

电流变客车减振器的力学分析与最优控制

在减振器中采用电流变液,通过控制电场实时响应路面激励,提高客车对振动响应的智能性。基于车辆1/4动力学模型的分析表明,在0～25 Hz路面激励下,车身加速度、相对动载、悬架动挠度的共振响应峰值分别减小52.9%、52.6%、60.0%。线性二次型最优控制理论的仿真结果表明,主动悬架系统的车身振动加速度减小0.37 m/s2,悬架动挠度值减小4.3 mm,轮胎变形量基本不变(仅约0.1 mm),实现了良好的减振性能,从而提高了行驶平顺性、被动悬架系统稳定性。不同路面状况下所需的场强幅值为3.5 kV/mm、能耗约为225 W,为配套电源的设计提供了依据。