新型轮腿式机器人研究

设计与研制了一种新型小尺寸、轻体重、多用途的轮腿式机器人,集中了腿式机器人地形适应性强和轮式机器人机动速度高的优点,可在复杂地形条件下以多种行进步态和运动方式完成特殊的机动任务.开发了上位机人机交互系统和基于ARM的嵌入式运动控制系统,实现了多轴伺服运动控制技术,在控制、反馈各环节之间以及机器人视觉系统中采用了无线数据通信方式,实现了机器人的远程遥控.并辅助以超声波探测器阵列,用多传感器信息融合技术配以实时避障算法和数字图像处理技术实现了机器人的自主运动及探测.仿真分析和原理样机实测表明,该机器人具有良好的越野行驶能力和稳定可靠的探测性能,为进一步研究小型多用途机器人理论和实践奠定了基础.

多自由度模块化链节式8足机器人三总线控制系统设计

多自由度模块化链节式8足机器人的高自由度以及相似的单元结构对其多样步态的实时控制提出新的要求.为解决其控制问题,研究了多足生物的运动特点,并利用从中发现的步态周期传递特性建立了一套适用于多足机器人的控制策略、三总线控制系统及软件算法.经实物样机验证,采用此控制系统的机器人可完成不同步态的灵活切换,并可通过不同的传递周期改变体节之间的相位差.该控制系统可以完成所要求的控制任务,合理简化机器人的步态控制算法和程序.

新型仿生六足机器人运动控制技术的研究与探索

在仿生学研究的基础上,采用模块化分散递阶控制技术构建了仿生六足机器人控制系统,从结构系统分析、控制系统设计、运动特性分析、运动流程控制等各环节加以研究和探索,并通过M atlab进行了轨迹跟踪仿真试验。仿真结果表明机器人具有较好的运动特性和良好的抗干扰能力,从而为仿生六足机器人运动功能的进一步完善奠定了基础。

矢量喷水推进式水下机器人的建模仿真与验证

为提高小型水下航行器的机动性与可控性,构建了一种基于矢量喷水推进系统的新型多自由度水下机器人。为使该机器人具有理想的运动特性和优异的操控性能,对其进行了理论建模、数值仿真与实验验证。首先建立其运动学和动力学模型,分析多矢量推进作用对机器人运动姿态和航行效果的影响,据此研究机器人多矢量喷水推进协调控制的策略与方法,实现机器人自主升沉、旋转、水平移动等多姿态水中运动。此后,采用MATLAB和ADAMS对所建模型和虚拟样机进行了数值仿真,并且对机器人实物样机进行了水下运动验证实验。仿真分析与实验验证的结果表明,该机器人的运动特性和操控性能符合高机动性和高可控性的设计要求。

基于DSP的大功率多轴控制系统

针对一般特种机器人的功能特性和作业特点,建立了基于TMS320F2812和高电流PN半桥驱动芯片BTS7960的大功率多轴控制系统,并对控制系统的驱动电路、电流采样电路、位置检测模块、CAN总线通信电路等进行了分模块设计.设计过程中充分利用TMS320F2812的片上资源,提高了机器人控制系统的稳定性和可靠性,减少了控制系统的体积和功耗.在机器人控制系统软件设计方面,利用C语言完成了主程序及相关中断子程序的编写.通过相应的电机控制实验,对DSP(digital signal processor)大功率多轴控制器进行了功能测试.测试结果表明,该系统性能可靠、集成度高,能够很好地满足一般特种机器人的控制要求.

基于CPG的四足机器人抗侧向冲击的动态稳定性研究

为解决四足机器人受到侧向冲击时的稳定性控制,提出了基于CPG和侧向踏步反射的控制方案:以Hopf振荡器构成的CPG网络为基础,通过为侧偏关节构造具有触发使能性质的振荡器,为四足机器人引入侧向踏步反射机制.利用ZMP理论,引入倒立摆模型,从动力学角度预测四足机器人侧向踏步所需的步长与次数.通过该反射,四足机器人在承受侧向冲击时产生的侧向加速度能够在较短时间内恢复正常,此后终止反射,配合正常直线行走控制方案,四足机器人就能够圆满实现在行走状态下受到侧向冲击后的稳定性控制,其抵御侧向冲击的能力显著提高.利用Matlab与Adams联合仿真,该方案的可行性和有效性得到了可靠验证.

一种基于超声波与红外线探测技术的测距定位系统

为了研制出性能较好、精度较高、结构较简、成本较低的测距定位装置, 特采用超声波传感器和红外线传感器组成新型测距定位系统, 实现了超声波传感器和红外线传感器的功能互补, 克服了单一传感器探测系统的不足, 使系统的测距精度和定向精度有了明显提高。同时, 系统还采用了单片机控制技术, 使其具有良好的扩展性, 从而增进了该测距定位系统在工程领域的实用性。

精密小模数少齿数齿轮齿形的设计与加工

按常规方法设计小模数少齿数类齿轮的齿形 ,在加工时容易出现根切现象 ,致使齿轮抗弯强度降低 ,啮合条件恶化。采用新型拟合曲线设计精密小模数少齿数齿轮的齿形 ,并使用电火花线切割方式进行加工 ,可有效解决上述问题。

红外线传感器及其导引技术在自动导向车中的应用研究

在保证自动导向车导引精度的前提下,如何构筑一种性能优异、成本低廉的传感器测控系统是自动导向车技术的研究热点和难点。现以普通红外线传感器作为自动导向车信号采集的核心器件,并采用优化阵列式分布,构成了一种功能突出、性能稳定、结构简单、导引准确、价格低廉的光电眼,进而通过系统微处理器的分析和处理,排除了环境干扰,强化了测控功能,使自动导向车获得良好的导引效果,可确保基于此技术的自动导向车具有优越的性价比和实用性。

新型汽车轮胎气压在线检测装置的研究与设计

轮胎的过压或欠压是引发轮胎安全事故的重要原因,了解并控制轮胎的气压状况将有利于提高轮胎的安全使用性能。 为此,研究了国外有关轮胎气压在线检测技术的最新动态,提出了汽车轮胎安全性能智能检测和隐患预警系统的技术构想, 组建了新型轮胎气压在线检测装置,实现了从轮胎上直接提取气压变化的实时信息,可完成对轮胎气压波动情况的在线检 测、智能分析和实时处理。进行了相应的系统软硬件仿真与调试工作。仿真实验和实际测试证明,该在线检测装置可帮助驾驶 员及时了解并准确掌握轮胎的安全性能和使用条件,从而有效提升了轮胎使用的安全性和可靠性。

汽车摩擦片摩擦热分布规律的分析与研究

运用热分析理论和有限元方法对汽车摩擦片摩擦热的分布情况进行了系统研究。指出制动摩擦热主要产生在接触区域具有一定厚度的界面层而并非仅在接触表面上。阐明制动摩擦热应作为体积热而不应只作为表面热来加以考虑 ,完成了相应的理论推导和实验验证工作 ,为摩擦片温度变化情况的科学分析提供了帮助。

Solid Works文件压缩方法的研究

通过互联网传递工程设计文件,可以缩短工程设计周期、提高工程设计水平。但如何在保证所传递文件数据正确和信息完整的前提下,压缩设计文件的容量以提高网间传递速度是必须解决的重要问题。在使用SolidWorks软件进行工程设计时,发现可运用不同的方法减小SolidWorks文件的存储容量,在此基础上再结合压缩软件,即可将完整的SolidWorks文件进行有效压缩,其步骤十分简单,效果十分显著。

新型环面蜗杆的计算机拟实构形研究

新型环面蜗杆具有传动性能好、承载能力强等优点 ,但其零件结构较为复杂 ,加工工艺较为烦琐 ,在一定程度上制约了其普及应用 .通过计算机拟实构形研究 ,完成了新型环面蜗杆参数设计和实体造型等工作 ,为后续数控加工奠定了基础 ,也探索出复杂机械零件计算机拟实构形的方法与技巧 .

轮胎安全性能智能检测系统软硬件仿真与调试

构筑汽车轮胎安全性能智能检测系统,可进行汽车轮胎安全性能的在线检测、智能分析和实时处理,可有效地提升汽车轮胎在使用过程中的安全性和可靠性,但该系统的功能体系和性能指标还必须经过软硬件仿真和调试,才能得到令人信服的结论。通过研制该系统的实验验证装置,并进行有关系统各功能模块的软硬件仿真与调试,得到了与设计目标相一致的实验结果,证实了该系统设计构思的正确性、合理性和可行性。

一种小型仿人机器人的设计、制作与舞蹈功能的实现

小型仿人双足机器人是一种机电一体化装置,完成其结构设计、样机制作以及动作编排需要进行系统探索;依托机器人基础知识和专业技术,对该机器人进行了详尽分析,根据仿生学目标进行了机器人自由度分配,且依据研发任务选择了机器人驱动元件,进而使用solidworks软件进行了机器人结构造型设计,并完成了实验样机的结构组装和系统调试;设计了一个机器人"舞蹈"程序,该程序采用分层软件架构方法,设计了驱动层、应用层和执行层,使机器人软件系统的各个部分分工明确,且使机器人在跳舞过程中能够保持各部位的协同运动,同时保证机器人重心稳定,不会摔倒,实现了机器人的"舞蹈"动作;该项工作表明,小型仿人双足机器人的设计方案具有一定的合理性与可行性,对促进青少年掌握机器人技术极有帮助。

小型4轴矢量推进式水下机器人定深控制技术

针对传统水下航行器低速航行时姿态控制效率低、机动性差的缺点,设计并构建了一款4轴矢量推进式水下机器人,使其在低速航行时仍然具有高可控性与高机动性.依据该机器人的结构特点和运动特性,提出了一种基于自适应滑模控制的适合矢量推进式水下机器人纵向深度控制的高可靠性方法,并构建了鲁棒控制器,且配以平滑饱和函数,有效改善机器人控制的暂态品质和震颤现象,解决了该机器人建模时因动态系统高维、多输入、高度耦合、强非线性而产生的较大建模误差问题.仿真结果表明,机器人的深度、俯仰角能迅速稳定在期望值附近.

基于计算机辅助教学的组合式工程机械的构形设计

在组合式工程机械的整体设计中 ,引进了“功能构件”和“构形积木”的概念 .介绍了运用计算机辅助设计技术制作各种“功能构件”或“构形积木”的技巧 ,阐述了按照功能组合和结构组合的原理进行组合式工程机械有机组合的过程 ,探索了改革机械设计和图学教育传统模式的方法 .有利于提高学生空间思维和空间想象以及构思、构形的能力 。

基于挤压应力条件的凸轮基圆半径的设计理论与方法

凸轮机构的使用寿命在很大程度上取决于凸轮的强度和耐磨性 ,而这些性能参数又与凸轮所受挤压应力有关。由于凸轮的强度和耐磨性要到凸轮轮廓曲线设计完毕之后才能计算 ,当发现凸轮的强度和耐磨性不能保证凸轮机构的使用寿命时 ,就必须重新对凸轮曲率半径进行设计 ,因而造成浪费。在详细讨论凸轮基本参数相互关系的基础上 ,提出了新的凸轮基圆半径的设计理论和方法 。

一种新型汽车轮胎温度在线检测装置的研究

轮胎材料性能与温度密切相关 ,过热会导致轮胎材料性能严重下降 ,致使轮胎迅速损坏 ,因此 ,应当对轮胎温度变化情况进行在线检测 ,以控制轮胎的生热 ,保证轮胎使用的安全性和可靠性。通过开展汽车轮胎温度在线检测装置的研究 ,完成了相应的理论分析和技术设计工作 ,采用多个DS1 82 0数字温度传感器构成检测阵列 ,实现了轮胎实时温度变化情况的在线检测 ,达到数据测量准、信息传送稳、信号偏差小、漏检误检少的设计要求。整个装置具有结构布置小型化、测试元件阵列化、性能检测在线化。

制造业的发展方向和创新趋势

通过剖析制造业在世纪交替之际所表现出来的发展方向和创新趋势 ,讨论了制造全球化、制造网络化、制造敏捷化、制造虚拟化、制造智能化和制造环保化对新世纪制造业发展的促进作用 ,并探索了微型化革命对制造科学和制造技术发展的导向作用。