一种基于无线传感器网络的星球漫游机器人定位算法

在总结国内外星球机器人定位算法的基础上,利用无线传感网络技术,提出了综合RSSI算法(接收信号强度指示)和切圆圆心法的RCM算法(接收信号强度指示与切圆圆心混合定位算法),并给出了理论模型.仿真分析结果证明了该算法的有效性,在RSSI测距误差散布达到50%时,定位误差可降到10%以内.

无返回力矩钟表机构延时设计的研究

目的 研究起动加速度ａ０ 和卡摆与擒纵轮间的啮合传动常数ｐ 对钟表机构走时特性的影响； 方法 把数学模型和动力学仿真软件相结合，模拟真实条件，研究无返回力矩钟表机构的延时特性；结果 ｐ 和ａ０ 的大小对钟表机构延时特性存在决定性的影响；结论 ｐ 和ａ０ 的合理取值可以大大提高钟表机构延时设计的效率；

基于人工势场和RRT算法的机器蛇水下三维避障算法

为提高多自由度多冗余度的机器蛇水下环境适应能力,使机器蛇在海洋中有效避开岩石、鱼群、珊瑚和其他悬浮物,实现机器蛇在水中复杂环境灵活运动并准确到达目标位置,提出了一种基于人工势场和快速扩展随机树搜索算法的机器蛇水下三维立体智能避障算法,利用MATLAB建立三维随机障碍模型。在全局避障方面,通过快速扩展随机树搜索算法解决机器蛇路径被锁死的问题;在局部避障方面,利用人工势场方法避免了难以找到最短路径的不足。由此实现机器蛇以最快速度、最短路径的原则寻找躲避障碍到达目标点的路径。仿真结果表明,机器蛇能够有效避开复杂环境中或大或小、或疏或密的障碍,算法对实现机器蛇进行海洋探索有着重要的意义。

基于分块灰度投影的无人飞行器视频稳像方法

针对传统灰度投影算法局部运动影响全局运动矢量估计精度的问题,结合无人飞行器航摄视频图像的特点,提出一种适用于无人飞行器的视频稳像方法.该方法将图像划分为若干子区域,剔除灰度特征不明显和物体局部运动等影响全局运动估计精度的子区域,对保留的子区域分别采用灰度投影法计算运动矢量,由局部运动估算出图像的全局运动矢量,经过运动决策,将运动补偿矢量应用于图像补偿,获得稳定的视频图像.对真实无人飞行器航摄视频稳像实验结果表明,该算法稳像准确度与块匹配全搜索算法相当,而单帧稳像时间只有块匹配全搜索算法的1/3,在准确性和实时性方面均优于传统灰度投影算法.

基于小波变换的高斯点扩展函数估计

点扩展函数估计是图像复原的重要内容,目前还没有精确估计的算法。根据小波理论,提出了新的高斯型点扩展函数精确估计算法。算法首先对模糊图像作平滑处理,抑止噪声;然后对图像进行不同尺度小波变换,并分别计算出变换后小波模极大值;再根据推导出的不同尺度下小波模极大值、李氏指数、方差三者之间的关系,准确计算出高斯点扩展函数的方差。实验结果表明,算法的估计精度高,达到了95%左右,具有重要的应用价值。

一种基于分块灰度投影运动估计的视频稳像方法

提出一种基于分块灰度投影运动估计的视频稳像方法,该方法首先对图像划分子区域,依据灰度梯度对子区域进行筛选,剔除容易导致错误运动估计的低对比度子区域,在减少运动估计运算量的同时提高了运动矢量估计的精度;然后对保留的子区域进行灰度投影及相关运算获得局部运动矢量,根据图像帧间运动模型由局部运动计算出图像的全局运动矢量;最后根据运动补偿矢量对图像进行补偿,以获得稳定的图像序列。分块灰度投影运动估计算法有效解决了投影法存在的前景局部运动影响全局运动估计精度,以及无法估计旋转运动问题。实验结果表明,相比于传统灰度投影算法,该运动估计算法提高了运动估计的准确性和实时性。

蛇形仿生机器人的转弯运动控制方法

蛇形仿生机器人是多关节、高冗余度的仿蛇机器人,其转弯运动的性能是评判此类机器人的重要技术指标.针对蛇形仿生机器人的转弯控制这一问题,提出了4点判断基于蛇形曲线的转弯控制方法优劣的准则,分析了常用的3种转弯控制方法:中心值控制法、相位控制法和幅值控制法的优缺点,提出了切线控制法和组合控制法,解决了蛇形仿生机器人转弯过程中和转弯后充分保持蛇形曲线、转弯角度受幅值限制、不连续等问题,使得转弯更准确、转弯时间更短、效果更明显,对基于蛇形曲线的蛇形仿生机器人的转弯运动控制有重要意义.

WPF技术在无人机地面控制站中的应用

新一代Windows呈现基础(Windows Presentation Foundation,WPF)技术以其丰富的界面表现力和功能扩展能力而备受瞩目,并广泛应用于图形处理和界面设计上。针对某小型无人机,在地面控制站的设计中应用了WPF技术。分析了当前国内无人机地面站设计中的不足和WPF技术相对于传统技术的优势。针对国内无人机地面站发展的技术特点,详细探讨了WPF技术在无人机地面控制系统关键领域中的设计。在WPF的视频处理上,创新性地融入了Direct Show图像视频处理技术。通过飞行仿真系统测试以及野外试飞试验,验证了应用WPF技术所设计地面站系统满足无人机地面站的功能需求。

一种基于粒子滤波的双目视觉惯导SLAM技术

针对智能无人系统的定位与地图构建问题,提出一种基于粒子滤波的双目视觉惯导SLAM(即时定位与地图构建)方法。算法基于传统粒子滤波思想设计实现,后端处理时仅对位姿状态量进行滤波,有效解决了传统算法的维度爆炸问题,减少计算量的同时保证一定的精确度,兼顾SLAM算法精确性和即时性的要求。实验结果表明,方法整体定位精度相对误差低于5%,在光照条件适宜的小型场景效果更佳,误差低于3%,能够达到分米级精度,证明了SLAM方法能够完成SLAM系统的要求,实现即时定位与地图构建功能,具有一定的准确性、稳定性和鲁棒性。粒子滤波能够应用于视觉惯导SLAM领域并达到较高的精度要求。

未知环境下基于模糊控制多机器人编队算法

结合未知环境下多机器人编队的特点,提出一种基于模糊控制的编队控制算法.以轮式机器人作为研究对象,建立轮式机器人的运动学模型,结合轮式机器人的运动特点和机器人与障碍物之间的距离关系,确定模糊控制器的输入和输出.分析多机器人编队过程中,机器人遇障情况,建立机器人编队避障行为的模糊规则.通过Netlogo软件进行了仿真,仿真结果证明了该算法可行、有效.

蛇形机器人跟踪误差预测的自适应轨迹跟踪控制器

为了满足蛇形机器人轨迹跟踪运动的精度需要,消除外界干扰对机器人跟踪误差的影响,提出了一种蛇形机器人跟踪误差预测的自适应轨迹跟踪控制器。所提出的控制器实现了机器人干扰变量、摩擦系数和控制参数的预测,并用预测值和虚拟控制函数来补偿系统的控制输入,抵消了蛇形机器人在轨迹跟踪过程中的侧滑角,避免了干扰变量对机器人带来的负面影响,提高了轨迹跟踪的误差稳定性与控制精度。在建立蛇形机器人模型后,利用积分形式的侧滑角补偿项改进了视线法,并设计了蛇形机器人的自适应轨迹跟踪控制器。使机器人的位置误差在10 s内实现收敛,角度误差小于0.03 rad,预测值误差在5 s内收敛。通过仿真实验,验证了所提出的控制器的有效性和优越性。

一种共轴双旋翼飞行器悬停控制联合仿真

利用Adams/MATLAB联合仿真平台,对一种具有周向均匀分布3个舵机的操纵机构共轴双旋翼飞行器悬停控制问题进行了研究。考虑到目前对上旋翼和下旋翼之间气动干扰没有准确的数学模型,在动力学建模时利用叶素理论和Pitt-Peters动态入流模型对飞行器的气动干扰和挥舞运动进行近似建模,其他未准确建模的部分用控制算法进行补偿。选用鲁棒性较强的滑动模态控制算法并与PID算法相结合对飞行器姿态进行控制,同时利用PID算法建立姿态和位置的关系,使其具备按照空间坐标点悬停的能力。将装配模型导入Adams中建立动力学模型,在Simulink搭建控制器并进行联合仿真。研究结果验证了所设计控制方法的有效性,飞行器悬停位置的最大动态误差小于±0. 2 m.

基于参数估计的四旋翼无人机自适应鲁棒路径跟随控制器

为提高四旋翼无人机的路径跟随精度和飞行鲁棒性,提出一种基于参数估计的四旋翼无人机自适应鲁棒路径跟随控制器。该控制器能够自适应估计无人机模型中的陀螺效应因子和风阻系数,利用估计值补偿系统的控制输入,设计抗干扰项抵消外界环境的负面影响,提高了四旋翼无人机的路径跟随性能和抗干扰能力。建立四旋翼无人机的非线性力学模型,将无人机的路径跟随目标划分为姿态角目标和运动位置目标。利用反步滑模方法和自适应控制方法设计无人机的控制输入方程和估计值更新律。根据Lyapunov方法验证无人机姿态系统和运动位置系统的渐进稳定性。仿真实验和样机实验结果验证了所提控制器的有效性与优越性。

基于Recurdyn的蛇形机器人的蜿蜒运动仿真

提出一种由九个关节组成的蛇形机器人,研究了该蛇形机器人的蜿蜒运动机理,在多体系统动力学仿真软件Recurdyn中建立了蛇形机器人的运动模型,并对蜿蜒运动时各关节角函数进行了设置。通过在Recurdyn软件的仿真环境中添加各种驱动,设定运动函数,对关节角函数对蛇形机器人前进速度的影响进行了仿真验证。结果表明,提出的蛇形机器人能够完成预定的蜿蜒运动。

基于星球机器人分布计算系统的原子组播协议

针对星球机器人分布计算系统容错的可靠组播通信,提出了一种基于向量时间的原子组组播协议。协议从星球机器人分布计算系统及通信模型的特点出发,使用向量时间和令牌进程来标识和保证全局投递顺序,通过令牌进程对不稳定消息的转发和两阶段提交来保证投递原子性和虚同步。模拟实验表明,协议提供了一个代价较小的可靠组播方法,具有快速和轻量的优点。

微型筒式共轴双旋翼飞行器共形桨叶设计与气动仿真

基于微型筒式共轴双旋翼飞行器,设计了一种圆弧形桨叶。将旋翼折叠后能够与飞行器共形,并很好的包裹机体形成一个整体的圆筒,既对机体形成了保护,又将为飞行器的使用和存放提供极大的便利。该桨叶内外壁都为圆筒状,可以通过对碳纤管进行切割得到。首先设计共形桨叶翼型,并与传统NACA0012翼型进行比较,然后根据飞行器特点求解最优化翼展,最后对整个旋翼进行弦长优化。整个设计兼顾了结构特性、气动特性和工程实际,在验证阶段通过CFD流体仿真和实物测试,验证了设计的合理性以及该桨叶的良好性能,这种旋翼的加工方式简单,性能优越,具有很大的理论和工程价值。

基于MSC121x芯片高精度的温度信号采集与控制系统

MSC121x是一类新型的集成数字/模拟混合信号的高性能微处理器芯片,它内部集成了一个24位高分辩率的∑-△型A/D转换器、 8通道多路开关、输入缓冲器、可编程增益放大器和可编程滤波器等功能模块.本文以MSC121x芯片为核心,设计了一套高精度温度信号采集与控制系统,以实现对系统温度的恒定控制.

类“标枪”导弹两栖登陆反装甲作战弹道仿真分析

两栖登陆作战在战术上是最复杂、最危险的作战行动,登陆部队需要面对抗登陆方坚固的海岸防御背水抢滩作战,其危险性和困难可想而知。"工欲善其事,必先利其器",在兵器上的优势成为克服不利地理条件,形成火力优势的关键。类"标枪"反装甲导弹装备是两栖登陆作战中单兵反装甲作战的主要武器,仿真技术是类"标枪"反装甲导弹武器系统优化设计和性能研究的必要手段。介绍了单项仿真与综合仿真相结合的仿真方法,给出了类"标枪"反装甲导弹的弹道模型,利用Matlab编程语言进行了仿真验证,对改善导弹的弹道性能具有明显的实用价值。

机器人在国际人道主义扫雷行动中的应用

地雷是一种爆炸性武器，通常布设在地面下或地面上，当目标进入其作用范围满足其动作条件时，即自行发火或由人工操纵爆炸。我国是使用地雷最早的国家，其使用历史可追溯到唐代，宋代由生铁铸成的震天雷已得到广泛使用，在明代中期就有了触发地雷的应用。

基于IB-LBM与人工势场方法的2D机器蛇水中动态避障算法

为了研究多冗余度、多自由度的机器蛇水下环境适应能力,针对机器蛇水下动态环境中避障控制以及路径规划的问题,提出了基于人工势场与IB-LBM(Immersed Boundary Method-Lattice Boltzmann Method)相结合的2D机器蛇水中动态避障算法。算法首先根据实际水流情况,采用LBM方法构建带有障碍的2D水下流场模型,并结合现有的蛇形曲线运动模型,引入IB方法搭建出2D机器蛇水中流固耦合模型,然后对水下运动的障碍和机器蛇加入人工势场法引力与斥力的作用,通过改变障碍影响距离、机器蛇尾部摆动振幅、机器蛇尾部摆动频率、障碍点斥力系数、目标点引力系数、水流雷诺数、动态障碍运动速度等重要参数,研究机器蛇对水中动态障碍的避障能力和避障效率。利用MATLAB多次仿真求取机器蛇水中动态避障的最优解。仿真结果表明,当各项参数适当时,该动态避障算法能够使机器蛇有效避开水下环境中动态障碍而到达目标点,为未来实现机器蛇水下监测创造了条件,有重要的理论和实验意义。