基于串级模糊PID的四旋翼姿态控制器设计

为解决四旋翼飞行器姿态控制器存在的响应速度慢和鲁棒性差等问题,通过串级模糊PID控制算法来实现飞行姿态的稳定性。建立起四旋翼飞控系统的数学模型后,设计了外环角度P控制器和内环角速度模糊PID控制器。利用Matlab/Simulink通过阶跃信号输入对比仿真传统PID控制器和串级PID控制器、串级模糊PID控制器3种控制方法。仿真结果表明:串级模糊PID控制器使系统抗干扰性能提高,同时加快系统的响应性和准确性;飞行实验表明:串级模糊PID控制算法的鲁棒性好。可见改进后的算法对于四旋翼控制系统是有效的。     

物理性人-机器人交互研究与发展现状

介绍了物理性人-机器人交互的定义,对该过程可能对人造成的伤害进行了分析,给出了物理性人-机器人交互安全评价指标,并总结了目前该领域采用的安全策略。综述了国内外在物理性人-机器人交互方面的研究进展,在分析物理性人-机器人交互研究现状的基础上,阐述了该领域面临的问题和挑战。文章指出,目前物理性人-机器人交互伤害分析和安全评估研究主要集中在钝/锐碰撞造成的骨骼和软组织伤害上,缺乏对脏器、血管、神经等损伤的研究。安全策略主要方法有碰撞避免、包裹软弹性材料、关节柔顺设计等。通过对比各种安全策略的设计思想和组成方案,总结出了各种策略的优缺点和存在的主要问题。由于现有的研究表明单一的手段和策略无法保证人-机器人交互的安全性,提出将认知性人-机器人交互和物理性人-机器人交互相结合来增强后者的安全性将是未来发展的方向。     

基于惯性导航的扫地机器人系统设计

针对扫地机器人行进中姿态控制难和无规划式清扫等问题,设计了一种以STM32F030R8T6微控制器为主控制器,以单轴陀螺仪GGPM01为姿态角检测传感器及以弓字形清扫方式为路径规划法的扫地机器人系统。因陀螺仪数据存在随机误差和噪声干扰,故采用卡尔曼滤波算法对陀螺仪和光电编码器数据进行融合,计算出机器人当前的偏航角最优估计值。再以最优偏航角和机器人速度为反馈量构成串级比例、积分、微分(PID)控制,实现机器人的直线行驶,最后采用弓字形算法实现路径规划。通过系统的仿真及软件测试,机器人以10.2～12.6 m/min的速度完成弓字形路径规划,最大角度偏移量为0.4°,验证了扫地机器人的功能特性及算法的有效性。     

基于ADAMS的缓降救生器仿真

介绍了一种电磁阻尼式高楼缓降救生器的工作原理,基于ADAMS建立了传动系统的虚拟样机,并对其动力学性能进行了研究。通过对仿真结果与理论设计值的对比分析,验证了样机模型的正确性;通过对不同载荷下电机所需磁阻力转矩大小的研究,得出了经过二次修正的转矩传动比i=16,使传动模型精确度提高了39.86%,为推导建立精确的缓降救生器数学模型奠定了基础。最后利用物理样机进行了实验测试,结果表明能很好地实现缓降救生,且平均缓降加速时间为1.1 s。     

艾灸辅助机器人的运动学分析与仿真

传统的人工艾灸治疗方法定位精度差,对医师的体能要求高,治疗过程艾烟弥漫并存在烫伤风险。因此,结合机器人技术,设计了一款4-DOF的艾灸辅助机器人。通过D-H参数法建立机器人坐标系,并计算机器人模型的正、逆运动学。利用MATLAB中的Robotics Toolbox建立机器人模型并进行仿真,得到机器人末端的位移、轨迹图以及各关节的角度、角速度、角加速度变化曲线。结果表明:机器人在仿真过程中没有出现冲击或卡顿现象,运动学性能良好,验证了机器人模型的合理性。     

CaCl2部分代替锌锰电池中的ZnCl2

用CaCL2部分代替锌锰电池中的ZnCl2.随着CaCl2含量的增加,电解液的电导率、pH值小幅度增加,冰点降低;用3.0?Cl2代替相当量的ZnCl2时,在0℃下电池的放电性能有较好的提高,在20℃下的贮存性能无明显变化.     

汽车防盗油阀密码控制器的研究

针对汽车防盗,该文开发了一种密码控制的油路阀防盗系统,油路控制阀安装在汽车点火器处,密码控制器则安装在驾驶室内的操作台上.利用该控制系统,任何人进入车辆后,都必须输入正确的密码才能打开安装在油泵与汽车点火系统之间的油路控制阀,接通油路后,才能启动汽车发动机.在密码控制器中,设计了报警模块,当输入密码错误超过规定的次数后,控制器启动报警系统并同时锁定键盘.为了避免汽车意外熄火油路阀关闭切断油路以及密码控制器掉电而需要重新输入密码的麻烦,控制器的存储单元能记忆步进电机的当前位置并保持阀芯的当前开口,便于驾驶员快速重启发动机.最后利用摩托车发动机进行了实验研究,实验结果表明该密码控制油路阀系统具有很好的防盗作用.     

压电微流量阀驱动电源的研究

研究了一种低纹波输出的压电陶瓷驱动电源,实现对压电驱动微流量阀的输出微流量的控制.利用单片机控制数字频率合成芯片来产生各种函数信号,研究了高低压稳压电路、小信号放大处理及功率放大电路,控制信号经滤波、放大及稳压等处理后,函数信号形成高压输出,驱动压电陶瓷,对微流量阀阀芯位移进行驱动,从而实现对微流量阀输出微流量的精密控制.通过对该电源输出特性的试验研究,结果表明,该电源具有良好的输入输出线性特性及低纹波特性,其线性度拟合相对误差仅为84 mV,高压输出纹波电压低于10 mV,这对提高微流量阀输出微流量的控制精度具有重要意义.     

裸眼3D液晶屏FPGA时序控制技术研究

裸眼3D液晶屏为图像显示载体,可把左右眼的图像准确送至双眼形成立体视觉。左右眼图像信号使用FPGA来准确控制帧同步、行同步与像素时钟,使图像像素准确地传输到屏幕相应位置。研究了裸眼3D屏的数据接口要求,通过裸眼3D显示算法和利用硬件描述语言建立了图像数据流传输模型,得出了裸眼3D字幕显示的可行逻辑设计。系统经过实验验证,运行稳定。     

基于在线学习的移动机器人概率测量模型

在概率机器人学中,基于距离传感器的概率测量模型被提出并被广泛地应用到移动机器人的定位及建图过程中。在复杂多变的外界环境下,为了得到更符合实际情况、更精确的概率测量模型,提出了一种在线学习的方法:根据实时冗余的传感器数据,按真实障碍物距离进行分类得到相应的数据集,并采用期望最大化(EM)算法从各数据集中学习相应的模型内参,从而对概率测量模型持续更新与校正。实验结果表明,采用基于在线学习的概率测量模型,能得到鲁棒性更强、精度更高的定位结果。