基于虚拟显微镜技术的微操作工具Z方向定位方法研究

在前期研究工作的基础上提出了在微操作的拟实环境中基于虚拟显微镜技术用“试探法”求解微操作工具Z方向高精度定位问题,并针对其三个关键点－确定合理的模糊度判据、噪声处理、确定定位部位,进行了理论分析和实验验证,证明了该方法是可行的。     

无人旋翼机线性自抗扰航向控制

研究无人旋翼机器人在干扰情况下的航向控制问题.无人旋翼机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合,难以建立精确的数学模型,并且易受外部扰动影响,很难达到良好的控制性能.针对这一问题提出基于线性自抗扰控制(linear adaptive disturbance rejection control,LADRC)的航向控制方法,通过设计扩张线性状态观测器对未知模型和外界干扰进行实时估计并进行在线补偿.以自主研制的无人旋翼机为例,建立其航向动力学方程,把通道间的交叉耦合影响视为不确定扰动,将其与外部干扰作为扩张状态,利用观测器带宽确定观测器增益,设计线性扩张状态观测器来跟踪各阶扩张状态变量,为说明LADRC的有效性,选用PD控制为非线性状态误差反馈控制律实现航向控制.仿真以及试验结果表明在外部扰动或模型结构参数发生变化时控制器仍可获得理想的动态性能,具有很好的适应性和鲁棒性.     

基于DSP的机载跟踪控制器设计

文中介绍了机载跟踪控制系统组成以及该系统实现的功能;详细地阐述了基于数字信号处理器(DSP TMS320LF2407F)所进行的机载跟踪控制器硬件系统的设计;描述了基于控制器实现低空跟踪控制的软件编程.经过三个阶段的实验、调试和不断改进,跟踪图像稳定、清晰,无滞后和拖尾现象;当目标突然加速和减速时,仍能稳定跟踪,无目标丢失现象,得到了较为满意的跟踪效果     

摄像机标定中的直接线性变换法

介绍了直接线性变换法，该方法通过求解线性方程组求出摄像机模型的参数，并方便地引入非线性畸变因素，快速、简便地完成摄像机标定任务。实验分析证明了该理论的正确性和可行性。     

机器人仿生双眼的运动控制系统建模与仿真

首先分析人眼眼球的运动的特点和形式,然后,根据控制眼球运动的神经回路,建立了可实现人眼功能的机器人仿生双眼的数学模型.在生理学实验相同的条件下对该模型进行了仿真实验.仿真结果与生理学实验结果对比表明,该模型可实现平滑追踪、前庭动眼反射、视动反射、异向运动及复合运动.     

拟实环境辅助微操作工具Z方向定位研究

针对微操作系统中微操作工具相对于被操作对象Z方向精确定位难问题,提出了利用拟实环境辅助定位的方法,将定位问题转化为如何确定模糊图像模糊度问题。首先在拟实环境中精确定位,在实际操作中由高精度步进电机直接驱动操作臂使微操作工具到达被操作对象所处焦平面,既克服了“爬山”现象对定位精度的影响,又不受物镜景深的限制。     

一种混合驱动柔索并联仿生眼的轨迹规划

在与眼球运动相关的解剖学和运动学的基础上,设计了一种符合Listing定理的基于混合驱动柔索并联机构的3自由度机器人仿生眼.通过矢量封闭方法建立了逆运动学模型,求解出柔索并联机器人的雅可比矩阵和结构矩阵.利用达朗贝尔定理建立柔索并联机器人的力矩平衡方程组,采用广义逆矩阵的相关理论,以柔索张力矢量的2范数最小为目标进行张力优化.用蒙特卡洛方法计算出仿生眼球可达工作空间.最后,在Simulink环境下进行仿真,规划运动轨迹并得到柔索并联机器人运动特性的仿真结果,证明了本文设计的机构符合Listing定理.结果表明:基于混合驱动柔索并联机构的机器人仿生眼结构合理,数学模型正确.     

双眼运动控制生理神经回路功能图谱的创建

机器人视觉系统在较恶劣的实际环境中应用时,往往不能平滑稳定地跟踪目标,会出现跟踪视频图像的跳动、跟踪目标的丢失以及图像模糊等。面对存在的问题,视觉专家从图像处理和运动控制的角度对这些视觉技术进行了研究,一定程度上解决了视觉中的基本问题,但专家们尚无本质上的解决方法。文中试图从人眼的生理学解剖学研究角度,通过对运动神经回路的分析,建立双眼球运动控制的生理神经回路及其各个神经环节的功能图谱,为演化出仿生机器人双目运动控制模型提供生理学基础,从而从本质上解决上述问题。     

多轴激光加工机器人光路几何误差建模方法研究

本文提出了一种激光光路几何精度建模的方法,用于多轴激光加工机器人光路几何误差的建模。在每个反射镜上定义一个与其固连的笛卡尔坐标系,用齐次列阵表示激光光路特征点(光源、入射点和激光光线末端点)和光线矢量在坐标系中的位置坐标和姿态方位,将激光光束在理想条件下和实际条件下的传输过程用4×4阶齐次方阵运算来实现,在此基础上提出光线几何误差反射传递函数,清楚地反映了各误差源对末端误差的影响情况,从而完整的描述了光束在传输过程中的实际误差。本文以五轴数控激光加工机器人为例,建立其光路传输路径和几何误差模型,试验结果表明了该方法的有效性。     

多环闭链可展机构尺寸调整方法

由于存在加工误差等因素,可展机构各连杆实际加工长度与理论计算长度往往不同,需要在装配时对其调整。多环闭链可展机构具有闭环多、环约束互相耦合、参数关系复杂等特点。为解决在尺寸调整时存在的高非线性、强耦合等问题,以均方根形式定义多环闭链机构的综合调整量,并以调整结构势能最小作为目标函数,推导出多环闭链可展机构尺寸调整的基本数学模型。根据实际调整方式,提出单向调整和双向调整两种计算模型。在此基础上,对多构态下多环闭链可展机构的尺寸调整方法进行研究。通过算例对上述方法和模型进行验证。结果表明,利用该方法得到的调整结果能满足可展机构多构态、多约束、多种调整方式的要求。研究成果有助于降低多环闭链可展机构的装配和加工难度。