虚拟农业移动机器人采摘行为的知识建模

针对农业果树采摘手段原始和机械落后状况,首次提出面向虚拟农业智能移动机器人采摘行为的知识建模。首先研究虚拟环境(VE)下机器人采摘行为,提出了层次结构和行为的知识建模方法,对VE中的机器人结构和行为进行知识分类和表达。其次,建立了关联知识库和知识模型。然后,提出基于粗糙集的行为知识分类处理,把农业智能移动机器人的作业行为分为三类行为,通过分类对冗余知识进行属性约简。最后,通过知识建模,实现了VE下机器人的行为推理和仿真。     

汽车发动机启停时具有半主动阻尼拉杆的动力总成悬置系统研究EI北大核心CSCD

提出减小汽车发动机启停振动的三种策略。考虑增加悬置系统的阻尼可以有效地减小发动机启停时的振动,设计并开发了一款半主动阻尼拉杆(hydraulic damping strut,HDS);建立包含半主动阻尼拉杆的整车13自由度动力学模型,提出发动机启停时基于动力总成和整车振动的动态响应评价指标和计算方法;基于动力总成悬置系统的设计方法,对半主动阻尼拉杆的安装位置和外通道的孔径进行优化计算;根据力的分担方法,通过对动态响应评价指标的计算,对半主动阻尼拉杆活塞孔径的尺寸和数量进行计算分析。通过试验对比分析在发动机启动及怠速时,不加半主动阻尼拉杆和加半主动阻尼拉杆时座椅导轨的纵向加速度值,验证了发动机启停时半主动阻尼拉杆设计方法的有效性。     

基于SIFT-SUSAN算法的零件图像特征提取研究

把SIFT-SUSAN算法应用在零件图像的特征提取上,检测图像的特征极值点。首先对采集的图像进行均值滤波和Laplace锐化预处理,以此增强图像的边缘响应;利用高斯卷积和高斯差分建立尺度空间域;再利用SIFT算法提取空间极值点,并引入SUSAN算子检测空间角点;计算两种特征点的位置,生成特征描述子,实现零件图像的匹配。通过对垫片、螺母和轴承盖零件分别采用SIFT算法和SIFT-SUSAN算法进行对比试验,实验表明:SIFT-SUSAN算法结合了图像区域和边缘角点特征,得到更多的匹配点,提高了图片匹配的正确率。     

基于Eon Studio的机械臂运动仿真

为了实现虚拟现实环境下机械臂的交互运动仿真,通过对机械臂各关节节点运动路径的计算,数学模型与数字模型的建立,完成了基于Eon Studio平台下对三自由度机械臂实时交互仿真的研究,并进行了机械臂运动路径的虚拟仿真实验,为基于Eon环境下多自由度、多通道输入多感知的机械运动虚拟交互仿真的研究提供一定理论基础。     

基于EON Studio模具虚拟拆装系统开发

利用Eon Studio虚拟现实平台开发了一套模具的虚拟拆装和操作仿真系统。通过三维真实感建模工具构建模具静态模型,将模型导入Eon Studio虚拟环境中。运用传感器节点、事件驱动和路由机制实现的人机交互功能。利用Place和Script等节点实现虚拟模具的运动控制。并对碰撞检测与多媒体使用进行阐述,结合JavaScript和HTML开发出网络环境下的虚拟模具拆装系统。     

单级柔顺正交位移放大机构非线性建模与优化

同时实现操作的灵活性与稳定性是精密工程领域的研究热点。单级柔顺正交位移放大机构可通过正交位移转换实现平行夹持,并通过位移放大提高操作的灵活性,但该机构的传统建模方法主要基于小变形假定并忽略剪切作用,导致模型精度较低。为此,对典型的单力输入单级柔顺正交位移放大机构进行精确的非线性建模与优化。考虑到剪切作用与几何非线性因素,对单级柔顺正交位移放大机构输出位移进行两步法半解析建模,以实现非线性结果的快速预测。第1步,基于能量法与欧拉-伯努利梁理论,建立该机构输出位移的线弹性解析模型,并结合小变形静力学有限元分析,拟合剪切非线性修正系数;第2步,结合几何非线性静力学有限元分析与数值拟合,建立该机构输出位移的几何非线性修正系数模型。为最大化输出位移并抑制几何非线性作用,提出机构平面尺寸和厚度综合优化策略,并利用ANSYS Workbench有限元仿真验证了机构输出位移非线性模型与优化结果的有效性。仿真结果显示,机构输出位移非线性模型的误差小于5%,且可依据不同优化策略显著增大输出位移或将几何非线性程度约束于指定范围内。研究表明利用所提出的方法对单级柔顺正交位移放大机构进行非线性建模与优化,可有效提高压电驱动柔顺微夹钳的位移输出性能与开环控制的精度和实时性,有利于实现稳定灵活的微操作。     

柔顺桥式位移放大机构的非线性建模与优化

柔顺桥式位移放大机构因结构紧凑、位移放大倍数大等优点已成为精密工程领域的研究热点。针对以往研究仅在线性范围内讨论桥式位移放大机构的设计与分析的问题,本文对典型集中柔度桥式位移放大机构进行了非线性建模与优化。考虑剪切作用与几何非线性,通过能量法、有限单元法与数值拟合,对机构的输入输出关系进行半解析建模,以实现非线性结果的快速预测。为实现输出位移最大化与抑制几何非线性作用,提出机构平面内尺寸与厚度的综合优化策略。ANSYS Workbench有限元仿真显示,机构非线性建模误差均在5%以内且优化结果具备有效性。本文提出的两步法半解析非线性建模方法以及平面内尺寸和厚度的综合非线性优化策略对其它复杂柔顺机构的非线性结果快速预测与优化设计具有参考意义。     

基于虚拟现实的全息数字化煤矿安全监控及应急调度系统

介绍了数字化煤矿安全监控及应急调度系统的主要功能和设计原则,通过OPC协议实现PC与PLC之间的通信,将井下信号保存至数据服务器并以此驱动三维虚拟模型,真实再现井下环境及设备运行状态,实现了高效的实时安全监控及应急调度,提高了数字化煤矿安全管理水平。     

面向低噪声设计的结构动力学拓扑优化研究

提出一种以降低结构噪声为目的的动力学拓扑优化方法。在进行动力学响应方程求解和灵敏度分析的基础上,以结构表面辐射声功率极小值为目标函数,结合数学规划法和渐进优化的思想,建立了谐响应激励下的拓扑优化模型,利用APDL参数化编程语言进行了算法实现和数值模拟分析,证明了所建立数学模型的正确性和有效性。     

基于SIMP插值模型的棋盘格现象滤波控制算法研究

结合对拓扑优化中的数值不稳定现象的分析,以SIMP变密度法函数模型为基础,提出一种以结构最小柔度为目标函数、位移为约束的滤波思想并进行了灵敏度分析,推导了具体的数学模型和计算方法.应用APDL参数化编程语言进行了数值模拟分析,算例结果证明了所提出方法对于控制棋盘格和网格依赖现象的有效性.