基于MSP430F449单片机的掘进机器人悬臂转角检测

掘进机器人在掘进过程中悬臂转角的检测是掘进机自动控制的关键技术。利用掘进机在掘进过程中悬臂始终与竖直方向(或水平方向)成一定的角度,通过固定于悬臂上的三轴数字加速度传感器ADXL345的各个轴与重力方向之间的夹角就可以检测出掘进机悬臂的运动姿态,即可确定悬臂的转角。分析表明:与传统的利用线位移传感器检测液压油缸的行程来测量悬臂转角方式相比,采用三轴数字加速度传感器检测需要的传感器数量少,无需数模转换,使得检测电路简化,且检测结果不受掘进机器人在巷道中出现前后及左右倾斜的影响。     

一种差动轮式竞赛机器人的路径跟踪方法

两个编码器作为唯一的传感器对称地安装在差速轮式机器人的底盘上,通过采集编码器随机器人运动产生的脉冲可以换算出机器人的里程值。根据两个对称安装的编码器计算出机器人的实时角度,结合经典PID控制算法,对事先规划好的路径进行跟踪和准确停车定位。依据里程和角度进行直线跟踪和弧线跟踪就可以组成复杂的路径跟踪。测试结果表明控制方法简单实用,成本低,具有很好的使用价值。     

具有差动运动功能的管道机器人设计与分析

研制一种具有差动运动功能的环境自适应轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人,该机器人在通过弯管时可根据管道环境利用三轴差动机构自动调节各驱动轮的转速,从而提高机器人通过弯管时的运动柔顺性.为分析三轴差动式管道机器人的运行状况,通过建立机器人在弯管内运行的精确位姿模型,求得机器人驱动轮轮心以及驱动轮与管壁接触点的位置;以位姿模型为基础对机器人各驱动轮的速度进行分析,得到机器人过弯管时各驱动轮的理论速比关系.对机器人驱动轮与管壁的正压力进行分析,并建立机器人的牵引力模型.搭建管道试验环境进行机器人的差速试验和牵引力试验,测试值与理论分析基本一致,说明三轴差动式管道机器人具有良好的弯管通过性能,适合于在工程管道中应用.     

智能种菜机器人

提出了一种新型的种菜机器人。具有自动播种、自动浇水与施肥等功能。机器人主要分为机构部分和软件部分,机构部分采用的是一个三轴平台,该三轴平台可以让耕种头在X、Y、Z三个方向进行运动,耕种头设计为一个通用工具安装接口,可以根据不同的功能对耕种头进行更换,如松土、播种、浇水、施肥等功能都配置有相应的耕种头;软件部分又分为上位机及下位机,上位机主要作为人机交互的窗口,下位机对实际运动进行控制,同时下位机还利用湿度传感器对土壤湿度进行采集,然后反馈给机器人执行浇水动作;机器人由驱动系统、三轴平台、末端装置、传感器和控制系统五部分组成,其中的末端装置针对于种菜过程的不同作业设计,运用STM32控制器作为下位机对机器人的各种运动进行控制,上位机使用LabVIEW进行编程,同时上位机作为人机交互的界面,负责显示信息以及发送逻辑信号对下位机动作进行控制。     

基于工业机器人与机器视觉的红外传感器装配系统设计北大核心

针对红外传感器装配过程存在工件位置不准确等问题,设计了基于视觉定位技术的红外传感器自动装配系统。机械结构由工业机器人、供料单元、输送单元、视觉检测单元、快换工具单元和机器人第七轴等组成;利用视觉系统识别传感器端盖的位置和角度,并将结果换算到机器人世界坐标系,使机器人能够准确抓取到工件;搭建了基于以太网通信的PLC控制系统,完成红外传感器各零件的出料、输送、抓取及自动装配控制。实验表明,所设计的系统自动化程度高,运行可靠,具有较高的推广应用价值。     

可嵌入式多维柔性力/位传感器

针对目前柔性多维传感器集成性差、灵敏度低等缺点,提出了一种基于液态合金微通道的三维柔性力/位传感器。首先,提出了双层对称液态合金微通道结构,建立了输入输出数学模型,确定了传感器最优结构尺寸;其次,提出一种经济高效的微孔抽丝成型工艺来对传感器本体和内部微通道进行一体化成型,并通过该工艺制作了传感器实验样机;最后,通过标定实验和应用实验验证了该多维柔性传感器对三维位移和拉力测量的可行性、准确性和稳定性。实验表明,在线性范围内,该传感器作为位移传感器测量绕X、Z轴弯曲变形灵敏度分别为85.7、70.5 mV/rad,测量拉伸位移的灵敏度为441 mV/mm;作为力传感器测量沿Y轴拉力的灵敏度为175.8 mV/N。该传感器可灵活嵌入到软体机器人内部或附着在待测物体表面进行力位混合测量,以实现对软体机器人的自感知反馈控制,提高软体机器人系统的集成度。     

提高机器人末端姿态检测精度的数据融合算法

为了实现基于多传感器技术的机器人末端姿态的精确检测,通过对多传感器数据融合算法进行研究,提出构建基于九轴无线姿态传感器(LPMS-B)及相关数据融合算法的检测方法。该方法首先提出一种改进的高斯牛顿算法(IGN)实现了对加速度计和磁强计采集的数据的姿态四元数寻优估计,其次,通过更新的四元数算法对陀螺仪采集的数据求取四元数,最后,将改进的高斯牛顿算法和更新的四元数算法得到的四元数进行互补滤波,求取精度更高的四元数,解算出姿态角,并在OTC机器人平台上进行试验。试验研究结果表明,该检测方法使得姿态检测精度相比于四元数法、卡尔曼滤波和实际测量值有着较大的提高,能更准确的获得机器人末端精度。     

农用机器人运动控制系统

为实现农用机器人对大棚蔬菜病害信息的实时采集,设计了农用机器人运动控制系统。该系统以单片机为核心,以金属传感器作为检测器件,在单片机的控制下,采用金属传感器引导机器人按规定的轨迹运动。到指定的位置后,单片机控制电机运动方向和伸缩臂的运动角度,使摄像头达到采集定位点,以实现机器人寻迹和定位采集的目的。     

面向机器人遥操作的数据手套设计及仿真验证

针对面向机器人遥操作的数据手套精度低、成本高以及惯性测量单元校正难、校正不完全等问题,基于9轴惯性测量单元设计了一款数据手套,对传感器数据进行了校正、融合,并在Simulink中搭建了仿真系统。采用LM算法校正加速度计和陀螺仪数据,椭球拟合算法校正磁力计数据;采用扩展卡尔曼滤波算法融合校正后的9轴数据,得到传感器的实时姿态。实验结果表明：经校正、融合得到的传感器三轴动态角度,其均方根误差小于1.5°,最大误差绝对值小于3°,计算得到的手指关节静态角度误差小于1°。该数据手套系统可以较准确地检测手指的姿态,并能实时控制虚拟灵巧手的运动,同时也能获得手指关节运动的角度、角速度等信息。     

地下管道机器人定位系统

为解决地下管道机器人难以定位的问题,基于惯性测量单元设计了一款多传感器融合的定位系统。系统搭载六轴惯性测量器件对地下管道机器人进行加速度和角速度的测量,搭载里程计对地下管道机器人进行位移的测量,采用四元数法进行角度姿态解算,融合卡尔曼滤波算法对定位系统进行误差补偿,从而实现了地下管道机器人的定位。     

叶切面最大厚度数值计算与应用

以叶切面最大厚度的数值计算方法为基础,探讨叶切面最大厚度计算的计算机实现,介绍叶切面厚度数值计算法的应用实例.     

Natural frequencies of vibration of a class of solids composed of layers of isotropic materials

In a recent paper, the Ritz method with simple algebraic polynomials as trial functions was used to obtain an eigenvalue equation for the free vibration of a class of homogeneous solids with cavities. The method presented is here extended to the study of a class of non-homogeneous solids, in which each solid is composed of a number of isotropic layers with different material properties. The Cartesian coordinate system is used to describe the geometry of the solid which is modelled by means of a segment bounded by the yz, zx and xy orthogonal coordinate planes and by two curved surfaces which are defined by fairly general polynomial expressions in the coordinates x, y and z. The surface representing the interface between two material layers in the solid is also described by a polynomial expression in the coordinates x, y and z. In order to demonstrate the accuracy of the approach, natural frequencies are given for both a two- and three-layered spherical shell and for a homogeneous hollow cylinder, as computed using the present approach, and are compared with those obtained using an exact solution. Results are then given for a number of two- and three-layered cylinders and, to demonstrate the versatility of the approach, natural frequencies are given for a five-layered cantilevered beam with a central circular hole as well as for a number of composite solids of more general shape.     

盘丝极心偏对三爪自定心卡盘找标精度影响的分析

三爪自定心卡盘作为机床的主要附件,已有一百多年的发展历史,尽管目前随着数控技术的不断发展,越来越多地需求高速动力卡盘,但三爪自定心卡盘目前仍有一定的市场。 要保证卡盘可靠地夹紧工件,必须使其有可靠的夹持精度;要保持卡盘的精度,必须要严格控制各零部件公差及误差,如盘丝的极心偏。 　　极心偏是形成圆的渐开线的基圆圆心 (极心 )与盘丝内孔中心不同心所造成的偏差值。它对卡盘精度的影响分两种情况,一是卡爪夹持弧采用配磨,二是卡爪夹持弧采用单磨。本文主要探讨配磨时的影响。 　　卡爪夹持弧采用配磨,即每台卡盘整体…     

双丝杠驱动机构同步分析

介绍了双丝杠驱动机构工作原理,论述了双丝杠运动产生不同步的原因以及如何判定与解决同步问题。     

圆柱面素线的直线度公差带解析

详细分析了圆柱面素线的直线度公差带在新旧标准中定义和解释的区别，并从对圆柱面素线实际要素检测的角度，提出了推行新标准的实际意义。     

膨胀套导向机构的设计

通过分析膨胀套在实际使用产生滑移受阻现象、卡死现象原因的实质,并在分析产生问题原因的基础上提出了改进措施即：增加导向机构。     

广州地铁APM列车制动机理分析

根据广州市珠江新城旅客自动运输系统(APM)列车的运行特点,介绍APM列车制动系统的制动方式及其特点,分析APM列车动态制动和摩擦制动的工作机理及其区别和联系,阐明APM列车制动系统的电控制过程和气控制过程,从而为APM列车制动系统的维护和管理提供一定的依据.     

磨粉机快辊轴承座加工工艺设计

设计了磨粉机快辊轴承座的加工工艺和具体的工装夹具.利用卧式加工中心加工磨粉机快辊轴承座,辅以能够高效快速夹紧的夹具,既可以保证加工精度,又能够提高加工效率.     

活塞销孔加工工艺的改进

我公司于８０年代末引进Aspera公司年产８０万台冰箱（冷柜）压缩机生产线及软件技术，在压缩机加工中，活塞销孔（如图１所示）的加工是难点之一。用镗床加工，质量一直难以达到要求，废品率很高。后来我们将Aspera公司的加工工艺即精镗后滚光改为精镗后用金刚石铰刀粗、精铰孔，由此解决了这个技术难题。（１）原意大利Aspera公司工艺简述其工艺流程为：钻６．５通孔→扩孔至７＋０．１→粗镗７．４７３＋０．０３６、圆柱度０．０１→精镗至７．９３５＋０．００６、圆柱度０．００２→滚光７．９３８＋０．００６、圆柱度０…     

我校工业设计教育改革初探

针对目前市场对工业设计人才的需求,本文论述了我校在工业设计教育方面的改革措施,着重介绍了我校工业设计教育在软件和硬件方面所进行的一系列的改革。