一种视觉引导的作业型飞行机器人设计

针对作业型飞行机器人执行抓取、投放等作业任务时飞行机器人与被抓取目标之间难以相对定位的问题,提出了一种视觉引导的作业型飞行机器人设计方法.首先,介绍作业型飞行机器人系统的整体机构设计,建立飞行器和空中作业装置的运动学和动力学模型.然后,根据针孔成像模型,在ArUco标记尺寸已知的前提下,通过机载的单目摄像头检测被抓目标上的ArUco标记,利用n点透视(PnP)算法解算摄像头位姿,进而利用摄像头位姿信息对飞行器和作业装置进行分级控制.最后,通过静止实验和户外悬停实验验证了位姿估计算法的有效性,并通过自主抓取直径2 cm、质量100 g的管状物体进一步验证视觉引导的有效性和合理性.     

基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模

对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现，是数字矿山建设的重要内容，矿山地下巷道的三维建模及可视化又是数字化再现的核心内容。针对传统巷道三维建模方法效率低下、成本高昂的不足，提出了基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模方法。该方法主要采用近景摄影测量立体像对的前方交会原理，使用相机在不同空间位置获得一组同一目标的图像，通过计算图像间的几何约束关系来得到目标表面的三维坐标信息，从而构建拍摄目标的三维模型。该方法首先利用低成本的智能手机照相机对巷道进行多视角近景照片采集；然后利用数字图像建模Context Capture软件对图像数据进行空中三角测量解算，并生成地下巷道点云数据；最后对获取的像片进行特征提取和影像匹配，完成地下巷道三维模型构建。以河南理工大学地下防空洞巷道为试验对象，拍摄了566张像片，像片间的旁向重叠度约80%。试验结果显示，所拍摄目标物的三维模型结构完整，纹理清晰，表明利用近景摄影测量技术构建巷道三维模型具有可行性。     

机械转动惯量电模拟控制方法的比较研究

针对在角加速度控制法和扭矩控制法下测功电机的动态模型,根据转动惯量的物理定义提出等效惯量作为电模拟系统控制方法的评价依据,频域对比分析表明:在测功电机及其驱动控制系统特性相同的情况下,角加速度控制法的模拟精度和响应速度优于扭矩控制法,信号延迟对惯量电模拟的精度和响应速度有明显影响,且扭矩控制法对延迟更为敏感。     

光纤陀螺温度漂移的多尺度集成建模研究

为了逼近光纤陀螺(FOG)温度漂移的复杂非线性关系,提出一种基于有界整体经验模态分解(BEEMD)和极限学习机(ELM)的多尺度集成建模方法(SE-BEEMD-ELM)。采用样本熵(SE)分析BEEMD分解得到的本征模态函数(IMF)序列,根据SE值变化趋势和大小得到漂移数据的多个尺度分量。分别以温度梯度变化和单一尺度分量训练ELM子模型,累加生成的多个子模型得到FOG温度漂移的集成模型。实验结果表明,基于SE-BEEMD-ELM的多尺度集成建模方法,建模精度较基于BEEMD-BP以及BEEMD-ELM的单一模型提高2个量级。     

物联网环境下的机器人技术研究

详细介绍了物联网基本原理、关键技术和主要的应用领域,叙述了物联网环境下机器人控制以及机器人系统结构设计等技术。     

基于小波域平稳子空间分析的风力发电机齿轮箱故障诊断

风力发电机齿轮箱故障信号为非平稳瞬态微弱信号,容易被齿轮啮合信号及其他噪声淹没。提出一种融合连续小波变换(Continuous wavdot transform,CWT)和平稳子空间分析(Startionary subspace analysis,SSA)的信号分解方法并应用于风力发电机齿轮箱故障诊断中。平稳子空间分析作为一种盲源分离技术可将高维数据分解成平稳源部分和非平稳源部分,对待分析信号各分量间的独立性没有要求且不需要任何先验信息。连续小波变换则可利用其所具有的多尺度分析特性把一维时间序列转换为不同尺度下的多维时间序列。对观测得到的一维时间序列数据进行连续小波变换得到多维时间序列作为平稳子空间分析的输入,利用平稳子空间分析方法将该多维时间序列分解为平稳源信号分量和非平稳源信号分量,对非平稳源信号进行包络谱分析得到齿轮箱故障的特征频率。该小波域平稳子空间分析方法被应用于一个实际风力发电机齿轮箱振动信号的分析,试验结果表明该方法可有效地诊断出齿轮箱中的轴承故障。     

虚拟人群仿真的路径规划新算法

提出了一种用于虚拟人群仿真的路径规划新算法.该算法由全局路径规划模块和局部避碰模块组成.全局路径规划模块利用具有最短距离约束的Delaunay三角形方法分割虚拟环境,并由具有距离信息的单元入口图进行表示;局部避碰模块利用相互速度障碍物方法,并加入了停止规则.实验结果表明:通过对具有距离信息的单元入口图的遍历可获得并存储具有最短距离值的路径,个体通过查询该图即可获得有效全局疏散路径从而实现全局导航;相互速度障碍物方法实现了虚拟人之间,虚拟人与静态障碍物之间的避碰,而停止规则的运用彻底消除了抖动现象.该路径规划新算法实时模拟了人群疏散的运动过程,较真实地再现了疏散特性.     

ST16C554D在微控制器串口扩展中的应用

以ST16C554D的内部结构和各种寄存器为基础,设计出ST16C554D在微控制器AT89S52多串口通信系统中的硬件应用电路,以及相关的初始化程序.并在工程实际中通过配置一路RS232标准的串行通道,和一路RS422标准的串行通道,验证了系统的可行性、稳定性以及实用性.     

基于CPA方法的串联工业机器人运动学标定精度试验研究

几何参数误差是影响工业机器人定位精度的主要误差源,约占总误差的80%以上。基于圆点分析法(circle points analysis,CPA)所标定的几何参数与机器人的实际结构相关,并且能够将几何参数误差与其他误差源解耦。研究表明CPA方法的测量策略对其标定精度具有较大影响。针对基于CPA方法的串联工业机器人运动学标定技术的测量策略展开试验研究,分别对各轴测量角度范围、各轴测量步长、初始位姿构型、靶球安装位置等因素进行了分析,并得出一个优化的测量策略。实验结果表明该测量策略能够有效地提升CPA方法的标定精度,误差减少了43.99%,明显优于其他测量方案。通过与误差模型方法对比,经CPA方法标定的机器人具有更好的全局定位精度。     

一种双倾斜式全驱动六旋翼无人机的建模与控制

常规旋翼无人机大都采用共线设计,只能产生竖直方向的推力,极大地限制了旋翼无人机在涉及物理交互任务时的应 用。 针对此问题,研究了一种双倾斜式全驱动六旋翼无人机,采用旋翼转轴非共线的设计方法,可以实现位置与姿态的独立控 制。 提出了一种抑制抖振的改进型积分滑模控制器,并与 PID 控制器、积分反演控制器和传统积分滑模控制器进行对比。 仿真 结果表明,所提出的改进型积分滑模控制器能够实现旋翼无人机位置与姿态的独立控制,并能够有效克服自身模型参数的不确 定性以及外部的风场扰动完成定点悬停与复杂的轨迹跟踪。 实物样机实验结果表明,该设计的全驱动旋翼无人机在长距离横 向运动时能够保持水平姿态, 俯仰角和滚转角误差控制在±2°以内。