基于模糊PI的Delta机器人运动控制系统

搭建了视觉决策的并联机器人系统,其技术路线是由智能相机通过在线视觉检测算法分割目标,采用张正友标定方法进行相机标定;采用五次多项式插值对机器人的抓取路径进行关节空间轨迹规划;由逆运动学的代数解法求取各轴关节空间坐标.以Delta机器人的运动机构为研究对象,设计了新型的模糊PI控制器,并运用LabVIEW软件结合FPGA实现了机器人的运动控制.测得50组基于模糊PI控制器和PI控制器的上升时间的均值分别为179.6 ms和200.2 ms,试验结果表明,模糊PI具有更快的动态响应过程,同时还兼具了传统PI控制稳态性能好的特点.     

考虑空间系绳释放特性的空间绳系机器人协调耦合控制

针对空间绳系机器人的轨迹跟踪控制问题,提出考虑系绳释放特性的跟踪轨迹协调控制方法.该方法考虑系绳释放的动力学特性,在最优轨迹规划过程中将系绳释放速度作为一个规划量,将系绳释放机构的转矩作为一个控制输入,结合操作机器人上推力器控制输入设计协调耦合位姿控制器.该方法的优点是控制输入易于施加,可工程实现系绳协调控制.仿真结果表明,操作机器人能精确跟踪最优轨迹,末端误差为±0.1 m,且能有效跟踪期望姿态,精度在±0.2°.     

基于高性能计算的SWAT参数敏感度分析并行框架

随着大规模水文模拟需求的不断提高,如何解决计算需求问题逐渐成为水文研究的一个热点.SWAT(soil and water assessment tool)模型在进行大规模水文模拟时有着良好的适应性与准确度,但其敏感度分析模块由于计算量过高,计算时长往往长达数月之久.为了加快SWAT敏感度分析的运行速度,针对SWAT敏感度分析模块的特点,基于MPI提出了一种高效的主—从式并行计算框架,并在此框架的基础上,通过将正演过程并行化,在敏感度分析的主—从并行框架中引入通信子空间的操作,将并行化的正演与主—从式的外层并行框架相结合,得到一种混合式的敏感度分析并行框架,大大提高了对参数集合的敏感度分析速度,将SWAT敏感度分析模块使用的处理器数量从原始的单核串行一跃提升到百核的数量级.最后通过天山北坡流域的模拟验证了此并行框架的可行性.     

分子标记多位点排序的并行计算

为了对一组连锁的分子标记位点获得正确的排序进而构建生物遗传连锁图谱,提出了并行算法PMMASLH,针对F2作图群体,通过基于消息传递接口并行最大最小蚂蚁系统求解连锁的多个分子标记位点排序,使用隐马尔可夫模型计算一列有序标记位点所获得的极大似然值作为排序的目标函数。计算机模拟结果表明,该算法执行效率高、计算稳定,排序的功效优于著名的连锁作图软件Mapmaker。     

基于机会网络中社交关系的转发机制

由于现有的机会网络转发机制不能完全适应社会网络中基于社交关系的判断与分析,为此通过建立社交关系的分类,构建机会网络中的社会关系树结构模型,提出了一种新的转发机制。该机制设置了节点权重值,由节点所处的层次和社会关系的可利用性及可靠性决定。通过路径权重值,选择最有价值的路径进行消息的传递。通过仿真实验,所提出的转发机制有效地降低了网络中的消息副本数和降低了路由开销。     

基于云计算的多路网络流媒体分布式最优存储与分配策略

针对云计算系统在执行任务过程中的能量消耗过多、处理速度不理想等情况,提出一种基于云计算的多路网络流媒体分布式最优存储与分配策略.通过构建基于云计算的数学模型来分析执行任务时的能量消耗情况,采用基于虚拟调度机制的分布式最优存储策略来实现在满足存储需求的情况下减少服务器进行存储时的能量消耗总量,最小化存储成本,并采用基于动态决策规则的分配策略来根据服务器的功率、性能以及负载情况进行任务调度,使云计算系统在满足服务质量要求的条件下,充分利用系统运作能耗,不产生过多空闲能耗.实验及结果分析表明,所提出的分布式最优存储与分配策略在节省能量消耗、提升运行速度上发挥了较好的效果.     

基于效率与安全机制的核电站巡检与应急机器人的局部路径优化方法

为了提高核电站巡检与应急机器人的工作效率,针对核电站巡检环境与应急处置任务的特殊性,提出了一种适用于核电站巡检与应急机器人的有效局部路径优化方法.首先,在对核电站巡检与应急机器人运动建模的基础上,运用福克-普朗克方程求解伊藤过程得出核电站巡检与应急机器人沿直线和圆弧的动态运动分布函数,并搭建实验平台通过反复实验匹配准确的动态运动分布参数.基于此,提出效率与安全机制,将该机制应用于局部路径的再优化.实验表明,该方法能够在执行核电站巡检与应急任务的过程中对核电站巡检与应急机器人的路径进行再优化,提高任务执行效率.     

机械式仿骨骼肌变刚度机构原理及设计

随着物理性人机交互的增加,人机安全性等问题引起关注.应用于机器人关节中的机械式仿骨骼肌变刚度机构因其能够模仿骨骼肌的变刚度特性,故可以解决人机安全性和未知环境适应性等问题.通过对国外机器人变刚度关节结构设计的研究,总结了机械式仿骨骼肌变刚度机构的非线性变刚度原理,将其结构设计实现方法分为5类,并分析了这5类结构设计实现的优缺点,为设计安全性高、适应性强的机器人提供参考和依据.     

一种混合驱动柔索并联仿生眼的轨迹规划

在与眼球运动相关的解剖学和运动学的基础上,设计了一种符合Listing定理的基于混合驱动柔索并联机构的3自由度机器人仿生眼.通过矢量封闭方法建立了逆运动学模型,求解出柔索并联机器人的雅可比矩阵和结构矩阵.利用达朗贝尔定理建立柔索并联机器人的力矩平衡方程组,采用广义逆矩阵的相关理论,以柔索张力矢量的2范数最小为目标进行张力优化.用蒙特卡洛方法计算出仿生眼球可达工作空间.最后,在Simulink环境下进行仿真,规划运动轨迹并得到柔索并联机器人运动特性的仿真结果,证明了本文设计的机构符合Listing定理.结果表明:基于混合驱动柔索并联机构的机器人仿生眼结构合理,数学模型正确.     

基于遗传算法的六自由度并联平台的控制

由于单通道电液位置伺服系统是一种非线性时变系统,而且有阻尼比小、参数变化大、非线性程度高的特点,传统的PID控制已经很难满足六自由度并联平台的控制精度的要求。针对六自由度并联平台单通道的数学模型,采用遗传算法对其PID控制器的参数进行优化控制,以满足系统的控制精度的要求。仿真结果表明该控制系统的性能指标有了很大改善,证明了该遗传算法的可行性和有效性,克服了传统PID整定参数费时的缺点,对解决实际控制问题提供了有效的方法,并且具有良好的抗干扰能力,其适应性(鲁棒性)也有了很大的提高。