星球车松软星壤的轮腿式探测系统:Ⅱ-感知车轮

为增强星球车松软星壤的穿越通过能力,提出了轮壤交互接触信息的感知车轮设计。该车轮是一种星球车的前置轮腿式探测系统(WOLS)的关键部分,可实现动态轮壤交互的关键量测量(轮壤作用力/力矩、轮壤接触角和车轮沉陷量)。研究分析了轮壤力学的关键测量参量及其分组,完成了感知车轮的硬件设计和集成,提出了待测参数的在线测量模型和方法,通过标定校准和实车测试验证了该感知车轮的性能。     

基于互补滤波的两轮自平衡小车的实现

要使两轮自平衡小车协同运动、平衡稳定、有效控制,最为关键的首要因素是准确、快速地解算出其运动姿态信息。该文针对姿态信息解算的卡尔曼滤波解算复杂、运算量大等缺点,采用互补滤波将倾角、加速度传感器信息进行数据融合、优化,得到与实际姿态信息相一致的最优估计值。再综合视觉传感器,两轮自平衡小车自动调整运动姿态、及时修正并回归至平衡位置,实现平稳控制。提出利用传感器—倾角、加速度、磁力计、视觉,互补滤波,ARM微控制器,4G通信等多种技术,设计出基于互补滤波的两轮自平衡小车。详细阐述了工作原理、系统架构、硬件设计及姿态信息检测、互补滤波、方向检测等算法。实践表明,基于互补滤波的两轮竞速自平衡小车姿态解算准确快速、运动控制精准、转弯快速。     

路面激扰与电磁激扰下电动轮车辆系统非线性全局动态特性研究

为研究电动轮车辆系统在路面 电磁联合激励下的非线性振动特性,并挖掘参数与初始条件协同作用下系统全局动力学信息,建立了计及悬架系统和轮胎的非线性弹簧力和阻尼力的电动轮车辆系统两自由度1/4垂向振动非光滑非线性时变动力学模型,考虑外部激励的谐波性和随机性以及电磁激励的分段周期性,得到了含谐波性、随机性和周期性的复杂外激励模型,分析了驱动电机转速与多初值的关联性对系统动力学共存行为及其分岔的影响规律,研究了共存运动的多样性及其吸引域的拓扑构型,揭示了转速对系统全局动力学稳定性的影响机理.结果表明：电机转速与多初值协同作用诱发系统出现多样性的共存运动,共存运动吸引域的拓扑结构复杂多样,部分共存运动的振动幅值可能较大亦可能很小,其全局动力学稳定性差异较大.电机转速与初值的协同作用对电动轮车辆系统非线性振动和全局动态特性的影响不予忽视.本文研究对电动轮车辆系统的动态性能改善和结构优化具有重要的理论意义和工程价值.     

基于Arduino的手势控制智能小车系统设计

文中阐述了一种基于Arduino单片机的手势控制智能小车的设计,其由L298N电机驱动模块、ADXL335角度传感器模块、NRF24L01无线通信模块、麦克纳姆轮及运动控制算法等组成。     

基于轮速UKF的摩托车ABS车速估计算法研究

针对实际摩托车轮速时序离散信号易受干扰、车速估计误差大的问题,提出了一种在不同工况下基于轮速UKF的ABS车速估计算法。通过Matlab/Simulink构建车辆轮胎和制动模型,基于无迹卡尔曼滤波算法进行轮速滤波,对不同工况下摩托车单轮制动、双轮制动场景的车速估计算法进行数值模拟计算。实验结果表明,基于轮速UKF的摩托车ABS参考车速算法能较好地实现车速估计。     

基于PID神经网络的多轮轮毂电机协调控制研究

多轮轮毂电机运行参数具有不确定性,因此难以精准计算电机协调控制量,所以设计基于PID神经网络的多轮轮毂电机协调控制方法。搭建多轮轮毂电机数学模型,在该模型下实时采集多轮轮毂电机转速、位置等运行参数,并计算电机协调控制量。装设PID神经网络协调控制器,利用PID神经网络算法生成协调控制指令,从转速、转矩等方面实现多轮轮毂电机的协调控制。测试结果表明,在所提方法的协调控制下,多轮轮毂电机在空载和负载工况下的转矩控制误差降低了21.25r/min和25.7r/min,转矩控制误差降低了6.55N·m和17.45N·m,电机运行平衡度有所提升,多轮轮毂电机协调控制效果更好。     

考虑弹性的高速旋转轮对振动特性研究EI北大核心CSCD

轮对弹性变形和旋转振动对轮轨系统运行安全性影响需要从理论上进行深入研究。利用ANSYS有限元分析软件对轮对弹性化处理后,在SIMPACK多体动力学软件中建立了包含高速旋转弹性体轮对的车辆系统动力学模型。采用数值方法,得到了轮轴弹性弯曲变形量以及不同轨道不平顺激扰下轮对垂向振动加速度响应等。结果表明,考虑弹性和旋转振动后,轮对车轴发生弯曲变形效应明显且中部变形量最大,车辆运行速度对车轴弯曲变形量和轮轨附加动力有一定的影响,轮对垂向振动加速度频谱出现与旋转速度相关的频率特征。本文方法和结果对揭示轮对真实运动特征和研究高速轮轨安全性具有良好的指导意义。     

基于IMF-SVD包络谱法的轮对轴承故障检测方法研究

针对经验模态分解(empirical model decomposition,EMD)所得的本质特征函数(intrinsic model function,IMF)之间存在相互耦合、难以清晰提取高速列车轮对轴承的故障特征问题,提出一种轮对轴承故障检测的新方法。该方法的核心是应用EMD自适应地分解轴承振动信号,得到多尺度的IMF,应用单尺度的IMF信号构造Hankel矩阵,对该矩阵进行奇异值分解(singular value decomposition,SVD),应用奇异值的差分谱来选择其关键奇异值,对关键奇异值进行奇异值重构,通过重构信号的包络谱分析来检测轮对轴承的故障。利用高速列车轮对轴承故障数据对该检测方法和模型进行验证,结果表明:该方法能够清晰地提取表征轴承故障特性的基频、倍频成分,突显故障频率特征,具有一定工程应用前景。     

轮腿可切换机器人步态切换动作设计及其机体位姿测量仿真

轮腿可切换机器人在不同的环境下具有不同的运动性能,研制一款新型轮腿可切换机器人。该机器人可实现轮式步态和腿式步态的切换以适应不同环境,最大限度提高机器人运动性能。本文研究了机器人进行步态切换时,机器人机体位姿变化及机器人机体质心在空间的位移及机器人腿各个关节的旋转角度的变化的测量方法,为机器人稳定性研究提供依据。通过对机器人步态切换动作进行仿真,测量机器人质心在空间的变化量及关节角度变换,分析测量结果表明机器人位姿变换平稳,证明机器人步态切换动作的合理性。     

可移动整合型垃圾桶设计

针对垃圾桶不能放置保洁工具、垃圾倾倒困难及作业场地受限等问题,设计了一款集保洁功能、爬坡功能、垃圾装载功能于一体的可移动整合型垃圾桶。垃圾桶的造型设计简约,以直线造型为主,颜色采用低纯度、低明度的暗绿色;设计了十字型组合桶轮,使其适用于各种作业场地;运用仿生学原理优化了垃圾的出口位置;在垃圾桶上增设了扫帚与簸箕。所设计的垃圾桶符合节能环保低碳的设计理念,具有使用功能多、垃圾进出方便、爬坡能力强等特点。