小型球形水底观测机器人设计分析与实现

面向水底信息获取和环境观测需求,基于球状壳体抵抗水压能力强,转动水阻力小,便于姿态控制特点,提出球形水底观测机器人构型,由螺旋桨推进、姿态调节和复合滚动装置组成欠驱动六自由度水下移动平台,球壳作为密闭舱保护内部电子器件,结合重摆以滚动形式实现水底滚动。通过对机器人流体力学仿真计算出水动力系数并建立水下动力学方程,进一步对机器人的螺旋桨推进、飞轮转向和球壳滚动进行分析,得出球壳优化尺寸以及飞轮匹配惯量和球壳滚动特性。基于球形机器人水下移动平台和地面监控软件的水底观测系统架构,研制出球形水底观测机器人原理样机,结合机器人的构型和运动特点制定出降落、滚动和调姿三段式水底运动观测策略,水池试验表明设计的球形水底观测机器人水中推进速度可达到1.4m/s,水底移动速度可达到0.5m/s,姿态调节速度可达到30°/s,能够实现水底图像采集,辅助岸上科研人员执行水底观测任务。     

基于惯性测量单元的欠驱动球形机器人惯性参数辨识

针对欠驱动球形机器人,提出基于惯性测量单元的惯性参数辨识方法。首先,根据Kane方法建立欠驱动球形机器人的动力学模型;其次,利用该模型中的三个欠驱动方程推导出球形机器人惯性参数辨识模型;最后,以一种新型的球形机器人为实验平台,根据安装在球形机器人框架上的惯性测量单元实测信息,对本文方法进行实验验证。实验结果表明,辨识结果具有合理性。该方法简单可行,为其他欠驱动机器人惯性参数辨识提供了一种新的思路。     

水下球形机器人BYSQ-2的原理与动力学分析

提出了一种新型水下球形机器人BYSQ-2的结构构型,其内部转向机构与螺旋桨推进器配合可完成基于惯性系的水下六自由度运动。由于外形的球对称性,BYSQ-2的运动方程较为简单,且流体动力学计算没有耦合项。由于配重在运动过程中绕水下球形机器人中心旋转,因此分别研究配重和其它部件的动力学特性,便于系统的建模分析和控制研究。     

基于分层着色Petri网的增强现实装配系统建模

为弥补场景图在增强现实装配应用中的不足,提出一种将层次着色Petri网与图灵机模型结合的方法,建立了增强现实装配环境系统模型。该模型借鉴图灵机的思想,以虚拟手的手势代号及位姿矩阵作为输入,输出具体操作事件更新场景图,记录系统的当前内部状态并根据用户输入给出下一步的操作响应。相对于单一的碰撞检测方法,该方法能更好地满足增强现实装配系统的动态实时响应等性能要求。开发建立了该模型的原型系统,并通过网络状态生成图分析验证了模型实时响应的能力。     

一种基于接触力分析进行对接的控制策略

为实现空间机械臂在舱体表面爬行过程中机械臂末端与指定对接口的对接任务,设计了一种针对整体对接过程的控制策略。首先根据接触点的个数对可能出现的接触情况进行分类,然后根据六维力传感器传递的实时接触力数据进行接触力分析,确定不同接触力数据对应的不同对接情况,并针对不同类型的对接情况设计对应的对接控制策略。该整体控制策略简单明了,易于工程实现。     

关于一种模块化机器人的简化运动学反解

结构不同的机器人其运动学反解方法也有一些不同的特点,针对9自由度模块化机器人提出了一种新颖简化的运动学反解思想,它可以针对机器人的结构而灵活应用,并且在很大程度上减少了反解的思考时间,简化了反解的计算过程和减少了反解计算量.     

基于DSP的双路RDC角位置检测系统的设计

要实现对转动机器人的精确控制,必须进行高精度的角位置检测。本文设计了一个多极旋变-RDC轴角检测的解算系统,重点介绍了RDC19222构成的解算电路以及基于DSP的粗、精通道耦合解算算法。该系统外围器件少,解算精度高。     

具有冗余度的三分支空间机器人逆运动学分析

为了给运动学优化、动力学优化与容错控制提供理论基础,利用旋量理论对具有冗余度的三分支空间机器人进行了逆运动学分析,并建立了统一的逆运动学模型。对于各分支具有球腕的三分支空间机器人,基于腕关节的封闭解,给出了简化的逆运动学模型。最后以每个分支有5个旋转关节的三分支空间机器人为例进行了计算机仿真,仿真结果证实了所提逆运动学模型的正确性。     

单螺杆挤出机生产率精确控制的研究

研究了单螺杆挤出机生产率的精确控制问题。首先建立了被控对象的数学模型，并分析了被控对象的特性。然后通过对控制过程进行仿真，得出了时间滞后是影响控制质量的最主要因素这一结论。要克服时间滞后的影响，单一的PID反馈控制不能解决问题，因此提出了前馈与反馈相结合用于生产率控制的控制方法，并证明了即使不太精确的前馈环节也能较好地发挥削弱生产率波动的作用。     

自平衡两轮机器人的控制系统设计

介绍了基于LF2407A DSP的两轮机器人控制器的设计，以及电机控制PID算法。利用这个控制器实现了对两轮机器人样机的轨迹控制。