仿生机器鱼研究进展及发展趋势

随着海洋资源开发和利用的深入,仿生机器鱼已成为水下机器人研究的热点问题。文中介绍了仿生机器鱼的分类,分析了各类型的游动特点。对鱼类游动机理和仿生机器鱼的研究现状进行了综述,总结了仿生机器鱼研究的关键技术和未来发展趋势。     

3 自由度仿生机器鱼尾鳍试验装置

3自由度仿生机器鱼尾鳍试验装置是专门用于模拟、演示3自由度仿生机器鱼尾鳍运动姿态和测量尾鳍力能参数的装置.针对工作环境和设计要求,综合运用生物仿生学、机器人学、机构学、工程力学及数控技术等理论和技术,探讨了3自由度仿生机器鱼尾鳍试验装置的原理及设计方法.该试验装置为各种形式仿生机器鱼的研制开发提供了一个模拟运动状态和测量力能参数的试验平台,对仿生机器鱼技术的研究具有重要意义.     

柔性机器鱼的仿生运动拟合控制研究

基于一种新型弹性钢片尾部的仿生机器鱼机构,结合鱼类的运动学模型以及弹性钢片受力变形特性,得出机器鱼尾部的运动控制模型。通过实验验证了该运动控制模型能逼真地模仿鱼类的游动姿态。     

基于单染色体量子进化算法的轨迹生成机构优化设计

单染色体量子进化算法(SQIEA)较传统量子进化算法(CQEA),具备更快的收敛速度和全局寻优能力,并有效地克服了早熟的现象.将单染色体量子进化算法应用于四杆机构轨迹综合优化设计,实现了机构运动轨迹最佳逼近某一给定运动轨迹,解决了四杆机构的复杂非线性优化问题,并验证该方法的可行性和有效性.     

基于改进量子进化算法的测试优化选择

基于相关模型的测试优化选择是复杂电子系统测试性设计中的一个重要问题.文中首先建立了测试优化选择的数学模型,然后提出一种改进的量子进化算法对其求解.算法核心在于根据测试选择的特点设计了一种新的适应度函数,同时改进了基本量子进化算法的旋转角确定方法,既能防止算法限于局部极值,又能加快收敛速度.为了充分验证算法的有效性及先进性,将其应用于大量仿真实例.结果表明,与现有测试选择算法相比,该算法在求解精度和收敛速度方面均优于已有算法,因而适合于复杂电子系统的测试优化选择问题求解.     

仿生机器鱼的运动学参数及实验研究

研究了尾鳍运动参数对推进速度的影响，进行了2关节仿生机器鱼与单关节尾鳍摆动式水下推进器的对比实验，给出了实验结果。实验结果表明2关节仿生机器鱼比单关节尾鳍摆动式水下推进器在相同实验条件下具有更高的推进速度。该仿生机器鱼可以实现对水下运动装置的推进，并且具有噪声低、对环境扰动小等特点。     

基于量子进化算法的SoC测试结构优化

本文针对SoC测试结构的特点,采用多进制的编码方式,建立改进的量子进化算法数学模型。通过选取合适的模型参数,以缩短测试时间为目标,完成对群体的观测,确定IP核在测试访问机制上的分配以及当前群体中的最佳个体,实现基于量子进化算法的片上系统芯片的测试结构优化。针对国际标准片上系统芯片验证表明,量子进化算法可应用于多扫描链IP核构成的包含多条TAM的SoC测试,与同类算法相比,该算法能够获得较短的测试时间。     

仿生虎鲸负载特性数值模拟及可靠性灵敏度分析

仿生虎鲸作为仿生机器鱼的一种,在海洋开发和科学考察研究中具有重要的作用.基于扑翼运动原理,对仿生虎鲸的运动机理进行分析,利用Matlab对其瞬时负载进行了数值模拟.基于应力-强度干涉理论,建立了仿生虎鲸直行和转弯运动负载可靠性分析的状态函数,计算得到了仿生虎鲸直行和转弯运动负载的可靠性指标和可靠度,结合可靠性灵敏度分析...     

一种摆动式柔性关节的遥控仿生机器鱼

该文提出一种波壳伸缩式摆动式柔性关节 ,突出了由弯曲关节构成的仿生机器鱼的设计。此关节采用板弹簧为柔性骨架 ,波壳弹性体受气压后轴向膨胀作为肌肉动力。文中给出了柔性关节的简单结构、仿生机器鱼的基本构造、接受与控制系统的硬件组成以及驱动系统的原理     

仿生机器鱼系统设计研究

介绍了鱼类推进理论及仿生机器鱼的系统设计研究,重点叙述了机器鱼系统设计中的机械结构设计、硬件电路设计和软件设计.     

基于改进遗传算法的电机公差优化设计

为提升电机装配质量,降低总成本,需对形成电机定、转子间气隙的关键零部件组成环公差进行优化设计.以加工成本和质量损失成本为目标函数,以各关键组成环的公差值为设计变量,以装配功能和经济加工能力为约束条件,建立了多目标多约束的电机装配径向公差优化数学模型.基于改进的遗传算法对模型进行求解,得到电机总成本最低时的各关键组成环公差.通过Cetol 6σ仿真验证,结果表明:采用优化后的设计公差值,电机装配合格率提升了约55.7％,总成本下降了约45.2％.     

基于改进遗传算法的掘进机截割机构的多目标优化设计

掘进机截割机构的综合性能是由截割粉尘、截齿消耗量、截割比能耗、载荷波动及生产率决定的,基于改进的遗传算法,将截割机构的结构参数和运动参数作为设计变量,对截割机构的综合性能进行多目标优化设计。优化结果表明,掘进机截割粉尘、截齿消耗量、截割比能耗和载荷波动都相应有所下降,且生产率有着明显提高,有效地提升了掘进机的整机性能,符合了当今及未来掘进机的发展趋势。     

基于粒子群算法的后桥可靠性稳健优化设计

为提高车辆零部件的安全性和稳健性,应用可靠性稳健优化设计理论和多目标决策方法,将车辆后桥的可靠性稳健优化设计转化为多目标优化问题.通过模糊多目标粒子群算法求出所有满足约束性条件的pareto解集,结合实际情况,依据pareto解集确定零部件的设计规格.实验表明,所提方法能迅速有效地获得可靠性稳健设计的信息.     

基于遗传算法的三肢体功能仿生机器人步态能量优化

针对实验室研究设计的三肢体功能仿生机器人所要实现的基本行走功能而提出五种基本行走步态:平行交叉行走步态、翻转行走步态、高姿爬行行走步态、低姿爬行行走步态和两肢体行走步态。在分析了机器人运动学和动力学模型的基础上,给出了生成机器人基本行走步态各关节轨迹的计算方法。随后针对这五种基本行走步态提出一种以步行速度和能量消耗为目标函数的步态优化方法。该方法采用遗传算法进行优化,并通过最佳保留、对操作结果的取舍和动态调整变异概率三项措施有效地避免了其早熟的问题,得到了较为可靠的结果。最后提出嵌套优化的策略,在消耗时间相同的前提下,提高了遗传算法的计算精度。两组随机试验结果的对比表明了该嵌套优化策略有效地提高了优化结果的质量。     

随机杆系结构的概率优化设计

对随机参数结构在随机载荷作用下的结构分析、可靠性分析和优化设计等问题进行研究。以衍架结构为对象进行结构分析，分别或同时考虑结构材料的物理参数、构件的几何尺寸和作用载荷幅值等的随机性。应用代数综合法对结构响应(位移、应力)随机变量的数字特征计算表达式进行推导。在结构可靠性分析的基础上，构建以杆件截面积为设计变量，使结构重量极小化为目标函数，同时具有应力和位移可靠性约束的优化设计数学模型。对模型中的可靠性约束进行等价显示化处理；对结构响应进行基于可靠性的灵敏度分析，导出结构响应可靠性约束的灵敏度计算公式。通过算例验证了文中提出的基于概率的结构分析和优化设计模型与方法的合理性与可行性。     

基于改进粒子群算法的同步器多目标参数优化

为兼顾变速器中同步器更短同步时间和更高寿命的要求,基于牛顿第二定律和粘着磨损理论、M-B分形接触模型分别建立以同步时间和同步器寿命为目标的数学模型,运用理想点法构造评价函数进而建立以二者为目标的多目标参数优化模型,利用层次分析法确定各目标在多目标优化模型中所占权重值,并借助改进粒子群算法对多目标参数优化模型进行优化求解。结果表明:优化后与优化前相比同步时间减少了8%,同步器寿命增加了9%,二者得到较好的改善。改进粒子群算法的使用使同步器性能得到较好的提升,而理想点法的运用有效的避免了多目标优化中大数量级目标支配优化结果的问题。     

基于改进粒子群算法的内啮合齿轮泵优化设计

为减小内啮合齿轮泵的流量脉动,以PGH型渐开线内啮合齿轮泵为研究对象,建立流量脉动率和齿形参数的数学模型,分析了齿轮泵在外齿圈和小齿轮满足不同啮合关系时的瞬时流量,并据此建立齿轮泵的优化数学模型;将遗传算法中的遗传和变异操作引入到粒子群算法中得到改进粒子群算法,通过此算法对齿轮分度圆压力角、变位系数、齿顶高系数和齿数等参数进行优化,得到了齿轮泵流量脉动率最低时的齿形参数;通过Matlab仿真验证,结果表明:齿轮泵的流量脉动率和齿形参数呈非线性变化关系;在满足结构要求和合理传动等条件下,经过该方法优化以后,齿轮泵的流量脉动率降低了7. 27%,实现了内啮合齿轮泵流量脉动的降低。     

基于遗传算法的产品意象造型优化设计

提出基于遗传算法的产品意象造型优化设计方法,运用语意差异法提取内隐的用户意象语意信息,以及多维度尺度法、形态分析法分析产品造型特征,再由数量化一类方法求取造型特征与感性意象之间量化关系,最终依层次分析确定的目标函数进行遗传优化得到设计方案.试验结果表明该方法对于意象造型设计的优化具有很好的适用性.     

基于非概率可靠性的连续体结构拓扑优化设计

研究区间参数的连续体结构在区间载荷作用下的拓扑优化设计问题.构建区间载荷作用下区间参数连续体结构的拓扑优化设计数学模型,以结构的形状拓扑信息为设计变量,结构总质量均值极小化为目标函数,满足单元区间应力非概率可靠性为约束条件.基于区间因子法,导出应力响应的均值和离差的计算表达式.采用双方向渐进结构优化(bi-directional evolutionary structural optimization, BESO)的求解策略与方法.通过两个算例验证文中模型及求解策略与方法的合理性和方法的有效性.     

基于模糊可靠度的深海高压密封舱优化设计

为了减轻深海高压密封舱的重量,提出基于模糊可靠度的优化设计方法.该方法采用最小强度和最大工作应力模糊可靠度计算理论, 以密封舱的可靠度为1和最小壁厚为优化设计目标,通过有限元计算求取密封舱工作时最大应力隶属函数曲线的分布参数,根据材料的变异特性求取密封舱最小强度隶属函数曲线的分布参数.理论计算和实验结果表明,采用该方法可以有效减轻密封舱的重量.