基于T—S模型的倒立摆模糊控制

针对多变量、非线性的倒立摆系统,基于模糊控制技术,利用专家经验数据设计了基于T-S模型的模糊控制器.T-S模型相比Mamdani模糊模型减少了控制规则,降低了系统设计的难度和复杂度.计算机仿真实验证明,采用T-S模糊控制器系统响应时间快,超调量小,可以实现倒立摆的稳定控制.     

基于STM32的单级旋转倒立摆控制系统的设计与实现

对单级旋转倒立摆的控制系统进行了研究,提出了以STM32为核心的控制器设计,在控制策略上采用经典控制理论PID的控制算法,实现对单级旋转倒立摆旋转臂及摆杆的同时闭环控制,最终测试结果表明系统控制策略有效。     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足,课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换;采用修正的Kutzbach-Grubler公式对变径机构自由度进行了分析;利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解;利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型;最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理,运动平稳,具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

基于计算机视觉技术的皮革边缘抓取点的定位

皮革边缘抓取点的准确定位是实现皮革自动绷板的关键环节。在皮革自动绷板过程中，为了实现对形状不规则和摆放位置不固定的革坯准确抓取，提出了基于计算机视觉技术对于革坯边缘抓取点进行定位的技术思路。首先利用棋盘格对相机进行标定，通过对采集的图像进行预处理，提取图像单像素轮廓，然后运用坐标系转换和轮廓点—质心角度算法筛选出革坯目标抓取点，最后结合标定后的相机像素精度，计算抓取点和质心的实际距离。方法平均运行耗时32.48 ms，平均定位角度误差0.16°，平均定位距离误差0.56 mm，这表明本方法可以准确实现对革坯边缘抓取点的定位，满足革坯自动绷板定位的需求。     

4足机器人多步态规划与仿真

为了实现一种前膝后肘式4足机器人多步态稳定行走,课题组采用D-H法对机器人进行运动学建模,求解了其运动学正解和逆解。规划了不同步态的足端轨迹和质心位置,分析了静步态和动步态下支撑相和摆动相切换序列,通过平滑关节角过渡的方法使机器人从静步态过渡到动步态。将MATLAB中规划好的关节轨迹作为ADAMS驱动输入,实现了3种步态下的连续仿真。分析了平地行走步态、越障步态和对角小跑步态下机器人运动特性。结果表明规划的3种步态有效可行,静步态和动步态衔接平滑,为驱动元件选型和步态参数优化提供了参考。     

基于ADAMS的食道诊疗胶囊驱动机器人的动力学研究

为实现消化道类疾病检查中胶囊机器人的转动、前进等复合运动的驱动,课题组提出一种驱动食道诊疗胶囊的设计方案,用于控制食道诊疗胶囊在食道内的运动和定位。首先,利用UG软件建立驱动机器人三维数字化模型;其次,利用拉格朗日法建立驱动机器人的动力学模型;将三维模型导入ADAMS软件,根据设计要求添加运动约束;最后,通过ADAMS软件完成动力学建模与仿真分析,获得驱动机器人各关节的运动特征曲线,利用ADAMS仿真分析,验证了所设计的驱动机器人具有较好的动力学特性。建立的动力学方程为后续食道诊疗胶囊的驱动控制和多物理场仿真提供了参考依据。     

六足机器人全局运动动力学仿真

为改进所研制的六足步行机器人的机构和控制等设计,提高其步行运动的稳定性和精度,首先进行步态规划和求解各关节运动;其次将三维实体模型导入Adams软件,应用力约束建立腿与地面的动态接触碰撞模型,形成机器人的动力学全局仿真模型;然后采用HHT积分方法进行动力学仿真,对比研究了步行机器人做匀速运动和加速运动时地面对腿的冲击以及电机驱动力矩和关节约束力矩的变化情况．结果表明：采用不同的运动步态对动态性能影响较大,可以有效地改善运动稳定性．该方法对腿足式机器人设计及动态性能研究具有重要的指导意义．     

基于模型预测控制的桥式起重机荷载消摆控制研究

针对桥式起重机荷载运动的模型,采用一种线性时变模型预测控制方法。通过建立桥式起重机荷载运动三维模型,对模型进行线性化处理得到系统线性化方程,设计线性时变模型预测控制器,对加入预测控制前后的荷载运动的轨迹跟踪效果、系统控制量、状态量的变化进行对比分析,研究其消摆控制效果。仿真分析表明,荷载的运动轨迹能快速且平稳的跟踪上参考轨迹,从而实现消摆控制。     

基于2 UU-UPU并联机构的4足机器人设计

针对串联4足机器人负载能力低及由误差累积导致的控制精度低的问题,课题组采用2UU-UPU并联机构作为4足机器人大腿基本构型,并在动平台上添加一长杆作为小腿结构设计了新型4足机器人.首先基于修正的Kutabach-Grübler公式计算单腿机构的自由度并进行验证;其次利用几何关系求解该结构的逆解表达式;然后基于结构的约束...     

基于弹簧-质点模型的单贾卡经编鞋材三维仿真

为实现单贾卡经编间隔提花鞋面织物结构的可视性，改善三维形变仿真效果，基于鞋材织物分区功能设计原理，研究单把贾卡梳生产间隔鞋材织物的提花原理与设计方法，利用二次Bezier曲线建立线圈单元三维几何结构模型。基于传统二维弹簧-质点模型的结构与应用原理，提出适用于三层间隔鞋材织物的三维弹簧-质点模型，建立三维空间线圈粒子集合体。根据牛顿第二定律，建立线圈粒子运动形变位移动力学方程，并采用显式中点法求解质点受力位移与速度，确定质点运动轨迹和状态。针对形变仿真过程中易出现的超弹现象，采用调整质点位移、弹簧端点的分速度、弹簧-质点的组成结构等措施，以达到更真实的模拟效果。借助JavaScript和C#计算机程序设计语言，实现了单贾卡经编间隔鞋材的三维仿真，并与实物图对比，验证力学模型的科学有效性。     

变绳长三维吊车系统动力学模型构建

建立了桥式起重机变绳长三维吊车系统的动力学数学模型.该模型在桥式起重机设立坐标系时,选取系统目标控制变量作为坐标系的变量值,运用运动学基本原理分析小车的坐标位置,通过拉格朗日方程建立模型.该模型不仅将模型变量与控制目标变量对应起来,而且将系统的三维运动以及由这些运动导致的抓斗摆角的变化考虑其中.仿真结果表明,模型具有简单、直观、效果好等特性.     

基于三维模型的食品分拣机器人抓取控制方法

目的:解决现有串类水果在机器人分拣中存在的准确性差、分选效率低等问题。方法:基于高速并行食品分拣系统结构,将改进的SURF算法与改进的RANSAC算法相结合用于食品分拣机器人抓取点定位,建立三维抓取模型实现串类水果的自动稳定抓取。以葡萄为例,通过试验验证了所提方法的优越性和准确性。结果:所提方法与常规方法相比,平均抓取成功率提高15.00%左右,平均抓取时间缩短0.101 s。结论:该食品分拣机器人可有效提高串类水果抓持点定位的准确性,具有较高的成功率。     

TQLZ型往复振动筛动力学模型与虚拟样机仿真

为预测TQLZ型往复振动筛的振幅和运动轨迹,在建立振动筛动力学模型和确定橡胶弹簧刚度的基础上,基于刚体动力学分析软件ADAMS建立振动筛的虚拟样机模型,通过动力学理论模型计算和虚拟样机仿真得到振动筛的振幅和运动轨迹。结果表明:振动体质心振幅和振动方向角的理论计算结果与虚拟样机仿真结果基本一致;激振力作用线通过振动体质心时,振动体各点振幅基本相同,振动体沿振动方向做往复直线运动而无绕质心转动。研究结果可为分析激振力偏移质心式振动筛和优化振动筛工作性能提供依据。     

基于特征匹配的三维试衣效果

 基于特征匹配的方法实现了三维试衣效果的展示。该方法基于双二次Bezier曲面局部拟合服装模型和人体模型的网格顶点及其邻近点,估算出人体和服装模型网格顶点的高斯曲率和平均曲率,然后提取出人体和服装模型两点集的特征匹配点。为了减少误匹配和避免多重对应关系,使用曲率约束关系或通过少量交互操作得到了正确的关键特征匹配点对,并运用最小距离目标函数得到两模型匹配的三维坐标变换矩阵,实现服装与人体模型的粗匹配,再对服装模型进行缩放和二次匹配,实现服装模型和人体模型的精确匹配。实验结果表明该算法方便、有效。     

基于调制函数的振动力学模型全参数估计

为提高振动力学模型的精度,课题组对振动力学参数展开研究。基于经典系统力学模型通过在定义域内进行级数展开,重构动力学模型;应用分部积分法及引入调制函数将微分问题转化为关于加速度的积分方程,以便于获取加速度信息作为输入;采用最小二乘法估计刚度、阻尼值,应用雅克比正交级数来表示未知力,从而实现动力学模型全参数的估计。通过估计值和真实值对比验证了课题组所提出的估计方法的准确性。该方法可实现未知参数下的动力学建模,具有一定工程应用价值。     

四足机器人跳跃控制规划及仿真分析

为增强四足机器人的运动性能,通过对四足动物的跳跃运动分析研究,提出了一种基于运动学、动力学的跳跃控制方法。首先,分析跳跃过程肌肉作用机理以确定腿部关节以及机身拓扑结构,利用SolidWork建立四足机器人运动模型。然后,对跳跃过程分段进行轨迹规划,借助D-H(Denavit-Hartenberg)坐标转化法分析其正逆运动学,求解出关节角度驱动函数;再基于Lagrange法以及D'Alembert's原理对跳跃过程做运动学分析,推导出力矩驱动函数。最后利用ADAMS与MATLAB联合仿真,对比理论轨迹规划和仿真结果的一致性,验证了控制规划的有效性、鲁棒性、稳定性,为后续控制策略选择提供借鉴。     

3DVIA Composer——快速制作产品技术文档的利器

以国内某特大型骨干企业中锻压操作机的升降、摆移和缓冲装置的三维模型为实例,介绍了3DVIA Composer在重型加工制造业上的应用。     

基于粒子群优化算法的直升机粘弹减摆器模型参数优化计算

在时域内基于热不可逆原理建立了直升机粘弹减摆器的模型。通过模型参数绘制出粘弹减摆器在受剪力作用时的应力应变关系,并对模型参数进行了粒子群优化计算。结果表明:所建立的模型能够很好地反映粘弹减摆器的非线性特性,通过粒子群优化算法求解的模型参数使剪切应力应变关系曲线的总体误差更小,更能反映实际的变化关系。     

阀体搬运自动导向车轨迹跟踪控制

为解决阀体搬运自动导向车AGV在移动过程中,由于质心偏移而出现移动偏离既定轨迹的问题,课题组在建立AGV运动学模型的基础上,基于改进切换函数,设计了滑模变结构轨迹跟踪控制器;在此基础上,引入了基于Lyapunov函数的反馈控制律,得到了一种新型轨迹跟踪控制器.仿真结果表明:所设计的控制器在对目标轨迹实现精确跟踪的同时,...     

移动机械臂牵引卷装纱线的动态建模与控制

随着纺织工业的智能化转型需求,应用于纺织产业的工业机器人技术不断发展。针对在复杂的纺织加工环境下,机器人对柔性纱线直接操纵存在的纱线形态感知困难与空间局限性,以移动机械臂对织造领域整经纱架上卷装线头的牵引操纵为例,提出一种集成机器人避障运动规划策略的卷装纱线牵引操纵控制框架。构建了卷装纱线系统的动力学模型,解析了机器人与纱线间的运动耦合关系和机器人牵引纱线的运动控制方程,提出了基于纱线轴向应变约束的改进自适应引导快速扩散随机树算法,保障机器人避障运动的同时防止纱线被过度拉伸。通过数值仿真验证了该控制框架的有效性,实现了机械臂对卷装纱线从起点到目标点的无碰撞柔顺牵引操纵。