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。     

面向虚拟装配系统的模型数据库构建

针对虚拟装配系统中三维模型数据量大的特点,提出在采用关系数据库表达层次模型的基础上,基于Oracle数据库的LOB(大的二进制对象)来实现三维模型及装配信息的存储与读取功能。应用VC++构建了虚拟装配系统软件平台,实现了三维模型文件在虚拟装配系统中的显示与管理。     

基于ADAMS的球形机器人的运动学分析

利用Pro/E建立了带臂球形机器人的虚拟样机模型,并结合ADAMS仿真软件对带臂球形机器人进行了运动学分析,包括机器人的圆周运动和爬坡运动,以此测出各驱动力矩的数值,为后期制作物理样机电机提供选型依据.     

一种球形探测机器人运动控制系统的设计

针对球形探测机器人,设计了一种运动控制系统。系统中远程操作计算机提供任务规划服务,并实时监控机器人的运动状态。球载控制系统解析运动控制指令,并驱动控制机器人运动。试验验证了本文所设计的运动控制系统的可行性。     

增强现实机械装配环境中装配过程的研究

分析增强现实装配中虚实零件装配过程。研究虚实装配方式、运动路径规划、装配中碰撞检测和力反馈输出。通过规划虚拟零件运动路径,采用六自由度运动方式实现虚实相对运动和装配;提出一种新颖的碰撞检测方法即：壳体检测法,通过虚拟构造虚实零件碰撞点和区域来定义碰撞检测;利用力反馈设备,实现虚拟零件坐标采集和力反馈输出。实验结果证明壳体检测法具有一定通用性,可以快速、准确地实现虚实物体间碰撞检测和力反馈输出。     

啮合式磁阻电动机结构参数的优化设计

研究啮合式磁阻电动机(Geared reluctance motor,GRM)结构参数的设计原则和自动优化问题.在文献[11]给出的GRM参数化模型基础上,通过研究平均转矩随结构参数改变而呈现的变化趋势,提出各个参数的设计原则.为减少人工设计工作量和寻找全局最优点,提出基于遗传算法的GRM自动优化设计方法,充分考虑优化过程中各参数的约束条件,以及各参数之间的互约束关系,详细研究摆线齿轮的强度约束、齿形约束和齿数圆整问题.然后利用提出的优化算法对一台样机进行优化设计,使平均转矩提高了35％左右.最后用有限元法对优化后的GRM转矩特性进行了验证,结果表明优化设计的理论转矩比有限元验证值误差在3％以内,证明了优化算法的正确性.     

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。