智能消毒机器人移动平台导航系统研究

新冠疫情肆虐全球,环境消毒是阻断病毒传播的首要技术手段,智能消毒机器人的研究具有重要现实意义。设计并搭建了集环境感知和导航于一体的消毒机器人移动平台,对主流的激光SLAM(同步定位与地图创建)算法进行了研究和实现;采用轮式里程计和IMU数据相融合的方法提高了移动平台定位的准确性;为实现移动平台对周围环境的感知和识别功能,提出了一种基于视觉的目标距离监测方法,提高了移动平台在实际工作中的智能化和可靠性。基于所建立的地图进行了移动平台的避障和导航实验,结果表明移动平台能有效、可靠地完成自主导航,满足消毒机器人的移动需求。

水下工程多功能检测移动平台的系统设计

水下工程检测是一项十分复杂的综合性、系统性工作,具有隐蔽性高、检测范围大等特点,检测设备智能且多样化。目前,水下工程检测中常用设备有水下机器人检测系统(可搭载摄像机、三维声纳、侧扫声纳等)、多波束无人船测深系统、无人机航测系统等。这些设备相比水上检测设备更复杂、体积相对较大、设备精密性及密封性要求更高、配件繁多,往往一个水下工程检测项目需要综合应用多款不同的检测设备,导致项目实施过程中设备运输困难、时间成本高且缺乏高效的信息融合能力和现场决策指挥的管理手段。文章针对以上难点,对水下工程检测的需求以及实际的作业情况进行研究,提出了一款水下工程多功能检测移动平台的建设方案,并对平台的总体架构、功能系统、硬件架构进行设计,为传统的设备系统带来了创新。

一种移动平台红外搜索跟踪系统的稳定控制方法

基于移动平台的红外搜索跟踪系统已成为新一代光电搜索跟踪系统的主流趋势,小型化和轻量化是其高机动性的保证。载体运动姿态变化耦合的角速度扰动和系统内部力矩干扰将对其搭载的光电载荷视轴稳定控制带来严峻挑战,基于多轴多框架和高精度陀螺反馈控制相结合的传统视轴稳定方法已无法适用。本文针对两轴两框架移动平台红外搜索跟踪系统的光电载荷视轴稳定控制,提出了基于平方PI和Luenberger扰动观测前馈的双速度闭环同阶串级控制方法。仿真和实验表明,相对于传统的单陀螺闭环和双速度闭环稳定控制方法,该稳定控制方法有效提升了载体运动低频扰动下的视轴稳定精度。1°/1 Hz扰动下,仿真稳定精度达到2.7817μrad,实验稳定精度达到35.85μrad。1°/2 Hz扰动下,仿真稳定精度达到38.199μrad,实验稳定精度达到119.1μrad。最终,利用本文提出的稳定控制方法,两轴两框架移动平台红外搜索跟踪系统有效克服了行进间载体运动姿态变化耦合的低频角速度扰动,实现了高平稳高动态的光电载荷视轴指向控制性能。

设施园艺移动平台分布式驱动自适应防滑控制

针对设施园艺特殊作业场景对电驱移动平台灵活作业与高操纵稳定性需求,该研究设计了一种四轮轮毂电机独立驱动的分布式设施园艺电驱移动平台,并提出了一种可提高转向灵活性与稳定性的自适应防滑控制策略。在该控制策略中,首先构建电驱移动平台动力学模型与Ackermann差速转向模型,结合速度瞬心原理及轮胎侧偏角确定各车轮转向目标转速;其次,为提高电驱移动平台对时变附着系数的适应能力,采用改进的强跟踪自适应无迹卡尔曼滤波算法设计复杂路面识别器,实现对路面附着系数准确估计;最后,设计基于自适应滑模算法的防滑控制器,根据路面附着系数估计值确定车轮相对最佳滑转率并实时控制滑转率。为验证所提控制策略的有效性,开展了Carsim-MATLAB/Simulink联合仿真与分布式设施园艺电驱移动平台实车试验。试验结果表明,所提控制策略可准确估计复杂道路下路面附着系数,降低车轮滑转率误差;在不变路面、对接路面与对开路面3种工况下,左侧车轮滑转率误差分别为0.031、0.015和0.038,右侧车轮滑转率误差分别为0.026、0.005和0.028;在不变路面与随机路面实测路况下,电驱移动平台路面附着系分别数约为0.44和0.47,最大滑转率分别约为0.69和0.68,有效抑制了轮胎转向时的过度滑转,提高了电驱移动平台的行驶稳定性。研究可为设施园艺车辆驱动防滑控制提供具体理论依据和实施方案。

基于移动平台的延续性护理在老年冠心病患者中的应用

目的:探讨基于移动平台的延续性护理在老年冠心病患者中的应用效果。方法:选取2019年9月1日~2022年9月1日收治的106例老年冠心病患者为研究对象,按照随机数字表法分为研究组和对照组各53例,对照组实施常规护理,研究组在对照组基础上实施基于移动平台的延续性护理;比较两组干预前后依从性、自护能力[采用自我护理能力测定量表(ESCA)]、生活质量[采用健康调查简表(SF-36)]及心脏不良事件(MACE)发生率。结果:干预后,研究组依从性评分高于干预前及对照组同期(P<0.05);干预后,两组ESCA、SF-36评分均优于干预前(P<0.05),且研究组优于对照组(P<0.05);研究组MACE发生率低于对照组(P<0.05)。结论:对老年冠心病患者应用基于移动平台的延续性护理,能有效提升患者疾病认知水平,强化自我护理能力,提高治疗依从性,降低MACE发生率,从而促进患者早日康复。

基于MPC和PID的脚轮式全向移动平台轨迹跟踪

针对现有运动控制策略无法保证独立驱动脚轮式全向移动平台位姿的高精度控制问题,提出一种基于模型预测控制(MPC)和PID控制相结合的双闭环轨迹跟踪控制策略。首先,利用运动学几何关系建立独立驱动脚轮式全向移动平台在世界坐标系下的三自由度运动学模型,基于正交分解法建立平台在机器人坐标系下的逆运动学模型,以反映平台中心点速度与各个脚轮转速间的关系;其次,采用MPC并基于三自由度运动学模型设计位姿控制器,使平台对期望轨迹进行位姿跟踪,并在考虑多目标约束条件的情况下通过位姿控制器求解出最优控制量;最后,采用PID设计速度控制器,用于跟踪位姿控制器输出的期望速度,通过平台逆运动学模型计算得到期望轮速,从而驱动平台实现全向运动。通过仿真验证了所提控制策略的有效性,平台能有效跟踪直线轨迹和圆形轨迹。仿真结果表明,与通过平台转角逆运动学模型解耦驱动轮速的位置单环轨迹跟踪控制策略相比,加入速度内环后系统超调量下降97.23%,响应时间缩短36.84%。

基于移动平台的便携式FTIR灾害现场气体检测技术

傅里叶红外光谱技术(FTIR)的引入极大地提升了气体的检测速度和准确性。然而在石油化工泄露和爆炸、森林火灾等突发危险现场,存在着人力无法现场检测的情况。为了应对这种场景,开发了基于移动平台的便携式FTIR灾害现场气体检测方法。通过将云服务器和树莓派的优势相结合实现远程操作移动平台,将搭载便携式FTIR光谱仪的移动平台远程操作驶入现场,并及时通过4G/5G模块传回现场位置数据、视频数据和光谱气体浓度数据。最后,在野外基地利用该平台进行了实测,对CO_(2)、CO、SO_(2)、C_(6)H_(6)等多种污染气体进行了检测,结果验证了该系统在野外工况下的可靠性。本工作为FTIR光谱仪或其他光谱类检测系统在移动平台上的集成应用提供了思路和解决方案。

移动平台与机械臂联合作业运动规划研究

为解决复合式自动引导车(Automated Guided Vehicle,AGV)在实际作业中需移动平台到达目标点后机械臂再进行运动的工作模式导致的作业耗时长、效率低的问题,提出复合式AGV移动平台与机械臂的联合作业规划。利用栅格法构建环境地图,采用A*算法和蚁群算法分别对移动平台和机械臂进行运动规划,实现了复合式AGV的移动平台和机械臂的联合作业规划。经实验结果验证,联合作业规划比非联合作业平均节省时间为3.75 s,效率平均提高6.27%。

丘陵山地果园移动平台研究现状与展望

丘陵山地果园“无机好用,无好机用”是影响我国果业发展的一个痛点。而小型移动平台作为丘陵山地果园机械化生产的基础装备,是实现丘陵山地果园全程机械化作业的关键之一。文章基于小型移动平台的行走方式,分类阐述了其国内外研究现状,并对不同行走方式的特点和适应性进行了分析。重点论述了丘陵山地果园移动平台的关键性技术,并对其未来的发展趋势进行了展望。研究结果表明:当前专用的果园移动平台按照行走方式可分为轮式、履带式和轮腿式。其中,履带式移动平台接地比压小、通过性好、爬坡越障能力强,但是移动速度慢、结构复杂;轮式移动平台结构简单,行走灵活,但是难以适应较为复杂的路面;轮腿式移动平台兼顾轮式和履带式的优点,但是机构和控制系统复杂。此外,很大一部分移动平台尚处于理论研究和样机试验阶段,一些关键技术尚不成熟,未来还需要对地形树型适应性、自主导航等关键技术进行深入研究,以推动丘陵山地果园移动平台的进一步发展,为农业现代化的实现提供设备支撑。

长周期波强涌浪海况下自动化移动平台沉桩技术

秘鲁钱凯港工程位于长周期波强涌浪的恶劣海域中,钢管桩数量较多且需无掩护施工,利用传统工艺沉桩较为困难。针对区域海况及工程特点,研发一套装配式自动化移动打桩平台,平台主体由横、竖向钢箱梁通过螺栓法兰盘拼接组成,平台移动由轨道梁+自动化液压油缸顶推系统完成;在平台上安装多个双层抱桩架以稳桩与定位,并为平台的智能运行开发了一套平台自动化监测与控制系统;根据该平台的使用特点提出整套钢管桩平台沉桩工艺。实践证明,该平台及相关工艺解决了恶劣海况下钢管桩沉桩的多重困难,取得了较好的经济效益,可为类似项目提供参考。

搬运机器人移动平台主要结构与分析

搬运机器人中的移动平台是不可或缺的一部分,其设计直接影响到搬运机器人的性能和效率。移动平台需要具备较高的承重能力、行驶稳定性、转向灵活性、环境适应性和智能控制等特性,以适应各种不同的搬运场景,确保机器人的耐久性和使用寿命。

面向自动紧急制动功能测试的目标物移动平台设计

为实现车辆自动紧急制动(AEB)系统功能测试中目标物移动平台的开发,针对移动平台进行了构型设计、强度分析、疲劳寿命估计、测试场景路径跟踪等研究。通过对《C-NCAP管理规则(2024年版)》规定的测试场景进行分析,提取目标物运动路径,根据边界条件得到期望轨迹,再通过动力学仿真得到轨迹跟踪结果。经过对比,仿真结果与规定要求基本一致,表明设计的移动平台能够满足AEB系统功能测试需求。

履带式果园移动平台的发展现状及对策

随着我国果园面积和产量的逐年上升,果园移动平台也开始影响果园产业的发展,传统的轮式移动平台的局限性也越来越明显,同时由于橡胶履带的大量应用,使得履带式移动平台的研发也越来越多。本文通过对国内外履带式果园移动平台的研究现状及发展现状展开探讨,深入了解履带式移动平台在果园作业中发挥的作用。针对现有的履带式果园移动平台的技术、购机政策,以及果园地理环境对履带式移动平台提出的设备性能要求等问题,提出了相应的解决办法。为以后的履带式移动平台的研发和推广打下了基础。

基于智慧移动平台的大学生社会实践活动管理系统设计

针对当前大学生社会实践活动管理存在的信息分散、过程监控困难、数据统计烦琐等问题,设计一个基于智慧移动平台的社会实践活动管理系统,结合移动互联网和云计算技术,实现了活动发布、在线报名、过程管理、成果展示及数据分析等功能。系统设计充分考虑用户体验和数据安全,通过移动端App和微信小程序等多种方式,为学生、教师和管理人员提供便捷的操作界面。通过实际应用测试,系统显著提高了社会实践活动的管理效率,增强了学生参与度,便于学校全面掌握实践活动开展情况,对于提升大学生社会实践质量具有重要意义。

针对移动平台的无人机自主降落的新型速度规划方法

针对现有的无人机降落存在过激的加速、减速以及反向飞行和多次振荡的问题,进行了无人机自主降落于移动平台过程中的速度规划方法研究,提出了一种基于移动平台梯度和风险权重的自主降落速度规划方法。仿真实验表明,与Fast-perching降落方法相比,所提方法减少了过激的加速、减速和振荡次数,避免了反向飞行,且降落时间效率提高了30.76%,水平方向降落效率提高了26.47%,垂直方向降落效率提高了37.5%,为无人机自主降落到移动平台速度规划问题提供了一种有效的解决方案,具有一定的工程实用价值。

红花采摘机器人移动平台设计与分析

针对红花采摘移动平台自走能力差,在不平整田间地面工作时位姿发生倾斜等问题,设计一种红花采摘移动平台,并对移动平台的整体性能进行理论分析,确定移动平台结构设计的合理性。通过ANSYS静力学分析模拟移动平台在弯曲、扭转工况下的位移量和等效应力,得到移动平台最大变形量为2.95 mm,发生在移动平台的右后轮位置;最大应力为235.8 MPa,发生在后轮车架连接位置;整体位移量和应变较小,移动平台结构满足要求。对设计的移动平台进行越障与爬坡性能试验,试验结果表明:移动平台可以顺利启动并保持一定速度匀速行走,动力性能良好,极限越障高度为61.2 mm,纵向极限倾翻角等于19.7°,横向极限倾翻角为18.3°。设计的移动平台具有较好的结构和性能,可为红花采摘作业机械提供综合应用平台并可为后续的实地田间试验提供支撑。

大数据推动体育教育转型发展的创新路径——评《科技赋能体育——大数据体育公共服务移动平台建设研究》

在体育教育产业转型发展的实践中,大数据属于强大的分析和预测工具,能够助力其更精准把握教育动态、优化人才培养策略和提升学生体验。尤其在数字化时代以大数据驱动体育教育转型发展方面,黄晓灵主编的《科技赋能体育——大数据体育公共服务移动平台建设研究》一书,提出了大数据的广泛运用是深化改革、优化结构、普及民生和推动智慧化、数字化政府建设及能力提升的有效手段和历史选择。由此,从体育教育转型发展的背景出发,按照既定的逻辑范式,探索基于大数据的人才培养创新路径和未来趋势,可以为高校的体育教育高质量发展提供有价值的借鉴信息。

海上移动平台GNSS可降水量反演影响因素研究

基于海上移动平台GNSS动态精密单点定位技术(precise point positioning,PPP),对海洋上空可降水量(precipitable water vapor,PWV)探测的影响因素进行了研究,主要分析了采样间隔,卫星截止高度角,PPP解算方式(固定解或浮点解)以及有无北斗卫星系统组合对海洋PWV反演的影响。结果显示,采样间隔为30 s时,PWV反演的精度最高;可用卫星数较少的情况下,截止高度角设为5°~10°时,PWV反演精度更优,随着卫星截止高度角的增大,反演精度逐渐降低;定位解是否固定对PWV反演精度影响较小;在GPS GLONASS系统组合的基础上,加入北斗卫星观测值,将提高观测的冗余度,有利于PWV反演精度的提高。

国际首例基于无人机移动平台的量子密钥分发

近日,南京大学谢臻达、龚彦晓、祝世宁团队与中国科学技术大学郭光灿、韩正甫团队的银振强教授、王双教授、陈巍教授合作,在国际上完成基于无人机平台的量子密钥分发实验,证明了利用无人机等移动平台能够完成实用化的光量子信息任务。在该项研究中,团队自主研发了集成化量子密钥分发系统、全自动小型化高精度跟踪瞄准系统和运动状态下的偏振控制系统,搭载于自主研发的小型多旋翼无人机平台,完成了空地之间的量子密钥分发,安全密钥生成速率达到8 kbps。

基于移动平台的共管照护模式在骨质疏松性椎体压缩骨折患者术后居家护理中的应用

目的探讨基于移动平台的共管照护模式在骨质疏松性椎体压缩骨折(OVCF)患者术后居家护理中的应用。方法回顾性分析2022年1月至2023年1月期间山西白求恩医院收治的129例OVCF患者的一般资料,以常规护理的64例患者为对照组,以基于移动平台的共管照护干预的65例患者为观察组。比较2组护理前后的腰椎功能、自护能力、日常生活能力和生活质量。结果干预3个月后,观察组的自我护理能力评定量表(ESCA)、Barthel指数、健康调查简表36(SF-36)及日本骨科学会腰痛疾患评定量表(JOA)评分均较对照组高,Oswestry功能障碍指数(ODI)较对照组低(P均<0.05),且2组的上述指标均较出院时更佳(P均<0.05)。结论在OVCF患者术后居家护理中实施基于移动平台的共管照护模式进行干预,可提高患者的自护能力和日常生活能力,促进其腰椎功能恢复,改善其生活质量。