基于DCS-惯性权重组合的柔性机械臂运动轨迹控制系统研究

为了有效调控机械臂运动幅度,避免柔性机械臂实际运动轨迹与目标轨迹发生较大的偏差,设计一种基于分散控制系统(DCS)-惯性权重组合的柔性机械臂运动轨迹控制系统,它是一个集合了计算机、通信、显示和控制的计算机系统,该系统由过程控制和过程监控。通过DCS算法控制监测对象行为幅度并计算柔性机械臂惯性权重,利用DCS-惯性权重组合求解素数控制指标的具体数值,实现了对柔性机械臂运动轨迹控制系统的软件设计。实验结果表明,DCS-惯性权重组合算法作用下的机械臂末端坐标在横轴、纵轴、空间轴方向上的运动幅值均可以被控制在10个单位长度之内,并且在0.52 s内进入机械臂运动轨迹最佳控制状态,运动轨迹差值最大仅为0.01 rad,验证了该系统具备可行性和有效性。

空基回收拖曳系统直线-盘旋转接段运动轨迹设计

针对气流扰动下空基回收拖曳系统在直线-盘旋转接段飞行过程中的拖曳浮标稳定问题,提出一种基于微分平坦理论的拖曳系统转接段运动轨迹的设计方法,通过设计母机运动轨迹间接地控制拖曳浮标沿着预设的转接轨迹安全、平稳、精准地转接飞行。采用质点-弹簧离散缆绳模型构建母机-缆绳-浮标组合体多体动力学模型;在证明拖曳系统具备微分平坦特性的基础上,以拖曳浮标三轴位置为平坦输出,所提方法以期浮标沿着预设安全转接段轨迹飞行;结合拖曳浮标直线飞行状态与盘旋飞行状态设计拖曳浮标转接段飞行轨迹。通过平静大气、多种常值风及阵风气流扰动场景下的仿真算例结果表明,所提方法能够实现拖曳浮标在直线-盘旋转接段的稳定飞行。

九寨沟景区某崩塌落石运动轨迹的理论预测

2017年“8·8”九寨沟M s7.0级地震在九寨沟景区诱发了大量的崩塌滑坡地质灾害,并伴随产生了大量潜在的崩塌体,严重威胁着景区的正常运营。对潜在崩塌体失稳后的落石运动轨迹进行准确预测是进行工程治理与防护设计的前提和基础。为此,在对目前崩塌落石运动轨迹预测方法进行回顾分析的基础上,认为目前的理论及数值方法通常将落石碰撞恢复系数取为常数,而未能很好地考虑落石运动参数(如入射角度及入射速度)及坡面岩土体屈服强度等对落石碰撞恢复系数的影响,由此针对这一问题,在已有研究的基础上提出了考虑上述2个因素的落石运动轨迹计算理论模型。最后将其用于九寨沟景区火花海—树正寨公路西北侧斜坡上部崩塌危岩体的落石运动轨迹预测。研究结果表明,当再次发生地震导致该崩塌体失稳时,落石将沿坡面失稳运动,其最大水平运动距离达到639.8 m,且沿坡脚水平段的运动距离为29.1 m,说明该落石将对路面交通安全构成严重威胁,必须在斜坡的合适位置设置落石防护结构以保证路面交通安全。同时采用Rocfall软件对该计算结果的正确性进行了验证,说明了文中提出方法的合理性。

光学感应式下颌运动轨迹描记所获参数准确性及可重复性的体外研究

目的通过体外实验,测量并比较不同设定角度、不同操作路径下前伸髁导斜度及切导斜度的差别,评价光学感应式下颌运动轨迹描记的参数结果准确性及可重复性。方法根据实际招募受试者口内光学扫描及上下颌牙列坐标数据文件,设计制作个性化测量模型及固定装置,3D打印加工并安装于全可调咬合架上。调节咬合架双侧前伸髁导斜度及前伸切导斜度,设10°至60°梯度变化共12组,使用咬合架设定参数模块完成下颌运动轨迹描记,并读取测量参数进行统计学分析。结果除前伸髁导斜度40°与60°组及前伸切导斜度10°组外,其余各组测量值与设定值均存在统计学差异,标准差范围0.300°~2.994°;不同铰链轴测定的操作路径所获得前伸髁导斜度数值不存在统计学差异。结论光学感应式下颌运动轨迹描记所获得的参数准确性及可重复性可满足临床应用需求,但其测量值仍与设定值存在一定差异。在保证测试装置稳定的前提下,针对同一对象进行多次不同测试时,是否进行重复轴定位对于测量结果不存在明显影响。

基于特征识别的群体运动轨迹分析算法

针对群体运动轨迹分析算法存在的执行时间长、预测准确率低等问题,基于高斯混合模型、均值漂移算法和LSTM模型提出一种具有较高预测准确率的群体运动轨迹分析算法。通过回顾和分析主流的群体目标跟踪算法,设计和构建基于粒子滤波的均值漂移算法,并在此基础上引入具有时空预测功能的LSTM模型和高斯混合模型,从而实现视频环境下群体目标运动轨迹的抗扰识别、跟踪和预测。仿真实验采用相同的篮球运动视频数据集作为样本,其统计结果表明,与传统的群体识别和跟踪算法相比,基于特征识别的群体运动轨迹分析算法具有更高的预测准确率和更少的平均执行时间,群体运动轨迹的预测准确率提升了14.9个百分点,算法的平均执行时间降低了21.6个百分点。

基于机械臂运动轨迹控制双生成对抗网络的设计

为了提高机械臂的运动准确性,以改善机械臂的工作效率,设计了一种用于机械臂运动轨迹控制的双生成对抗网络。首先,对机械臂的结构进行了分析,根据机械臂的结构特点建立了机械臂的坐标系,在该坐标系上,通过机械臂各关节点的变换矩阵,求取了机械臂的运动学方程;然后,将机械臂末端执行器的位置向量、关节速度等信息与编码器相结合,以获取双向生成性对抗网络,并在双向生成性对抗网络的基础上,设计了双生成对抗网络,以对机械臂的运动轨迹进行控制;最后,利用所提方法与干扰观测器方法对机械臂的运动轨迹进行控制测试。测试结果显示,所提方法的控制准确度比干扰观测器方法的控制准确度提高了40.13%,而且所提方法控制机械臂运动过程中,出现的波动也比干扰观测器方法的控制过程要小。说明所提方法不仅能较为准确地控制机械臂运动,而且控制过程较为平稳,有助于提高机械臂的工作效率。

金鲳鱼白点病对其运动轨迹图像重叠的影响

【目的】探明不同密度条件下金鲳鱼白点病发生对其运动轨迹图像重叠的影响,为金鲳鱼的资源保护和深海智慧网箱养殖提供参考。【方法】以健康金鲳鱼和患白点病金鲳鱼为研究对象,采用对比分析法,研究健康和患白点病金鲳鱼的运动轨迹及轨迹图像重叠度变化。【结果】健康金鲳鱼多处于环游状态,运动轨迹为曲线,且随密度增加环游现象明显;患白点病金鲳鱼的环游状态较健康金鲳鱼低,且较长时间段喜停驻在观测水箱角落。健康金鲳鱼的运动轨迹图像重叠度在不同时间较为均匀,随密度增加而增加;患白点病金鲳鱼的运动轨迹图像重叠度不稳定,同组间易出现较大差异。健康金鲳鱼大多时间在中心和边缘区域来回游动,运动频率相对较高,在中心区域停留的时间短,往返频率随密度的增加而增加;患白点病金鲳鱼在中心区域停留的时间较短,进出中心区域的频率低。随试验时间推移,金鲳鱼在中心区域停留的时间延长,进出中心区域的次数减少。【结论】金鲳鱼患白点病后活力减弱,对其运动轨迹、轨迹图像重叠度及在中心区域停留时间均有影响。

基于运动轨迹约束的静水压激励法水听器校准

针对传统静水压激励法水听器校准系统中,由于连通软管欠约束导致连通软管内水体振动时惯性力对等效声压的影响不一致,从而引起由测量重复性引入的不确定度偏大,影响水听器灵敏度校准不确定度的问题,提出了基于运动轨迹约束的静水压激励法水听器校准方法。该方法设计了运动约束装置控制连通软管在振动时产生相同的运动轨迹,基于此建立数学模型确定了连通软管部分振动对等效声压的影响,推导出不受限于水听器开路电压测量数据的等效高度计算公式。搭建了基于运动轨迹约束的静水压激励法水听器校准装置,并与传统方法进行了比对。实验结果表明:相较于传统静水压激励法,该方法将水听器灵敏度校准的不确定度由0.34 dB(k=2)减小到0.25 dB(k=2),其中由测量重复性引入的不确定度从0.12 dB减小到0.02 dB。

篮球投篮机器人手臂运动轨迹优化方法研究

篮球投篮机器人是对投篮动作进行规划和控制的机械装置,而手臂是机器人投篮过程中的关键部位。在投篮过程中,机器人手臂易发生非可抗振动,影响机器人投篮轨迹的参数起伏较大。提出了一种篮球投篮机器人手臂运动轨迹优化控制方法。该方法建立了篮球投篮机器人手臂的运动模型和反馈模型,获取投篮机器人在运动过程中的相关数据。以此为依据采用五次多项式插值方法,结合粒子群优化算法和迭代方法,优化控制篮球投篮机器人手臂运动轨迹。实验结果表明,所提方法能够有效优化控制机器人手臂运动轨迹,在运动过程中保持轨迹的角位移、角速度、角加速度和振动响应起伏稳定。

轴对称矢量喷管运动学建模及运动轨迹分析

轴对称矢量喷管为复杂的空间多链路机构,是推力矢量技术的核心。为研究其运动规律,将空间机构位置分析法、解析几何法和环路矢量法相结合,建立了轴对称矢量喷管的空间运动学模型。利用数值仿真实现了其运动姿态的仿真,并通过与ADAMS仿真结果对比,验证了该模型的正确性,进而获得轴对称矢量喷管在不同驱动方式下的位姿以及喉口和喷口的面积变化规律。结果表明:喉口状态和喷管运动状态对喷管面积比均有影响,面积比随着A9作动筒的同步伸长呈明显单调递增状态;A9作动筒异步驱动时,喷管面积比变化较小,喷口矢量偏转角角速度与作动筒运动速度呈比例关系,截面形状由圆形逐渐变为空间上扭曲的椭圆形;拉杆尺寸对喷管机构的面积比变化范围有明显影响,拉杆每增大(或减小)1 mm,面积比变化区间整体上移(或下移)0.025。仿真结果有助于了解喷管的运动规律,可为喷管的参数化分析及优化设计提供理论依据。

基于双目视觉的机器人机械臂运动轨迹自动化检测研究

研究基于双目视觉的机器人机械臂运动轨迹自动化检测方法,为其规划最佳运动轨迹。通过平行光轴理论建立立体视觉模型,提取机器人机械臂的抓取目标的颜色信息,经HSV阈值分割获取机器人机械臂的抓取目标的三维坐标,通过NURBS曲线检测机器人机械臂到抓取目标三维坐标的运动轨迹,并以机械臂工作时间、关节加速度、关节平均跃度最小为目标,结合关节的速度、加速度、角加速度运动约束,进行机器人机械臂轨迹优化,经遗传算法求解获取最佳机械臂运动轨迹优化结果。实验结果表明,该方法可实现目标物体的精准定位,为机器人机械臂规划最佳运动轨迹,提升机械臂运动效率和关节运动平滑性、降低关节能耗,完成抓取目标的精准抓取。

髁突运动轨迹描记分析的临床应用与研究进展

健康人髁突运动轨迹通常具有较为一致的特征,而颞下颌关节髁突运动轨迹的变化常提示各类口腔疾病的发生,深入了解髁突运动轨迹有助于医师对口腔疾病的诊断和疗效评估。本文回顾了髁突运动描记技术的发展历程并介绍髁突运动轨迹描记分析在各类口腔疾病中的研究进展及临床应用现状,同时提出目前髁突运动描记技术的局限性以及在未来临床应用中的展望。

构建“等效势场”中粒子运动轨迹求解悬链线形状

构建粒子在“等效势场”中的运动轨迹,用来类比求解恒定重力场中的悬链线形状,并加以拓展应用,定量求解了在平方反比引力场和恒定重力场、静电场的复合场中的悬链线的形状.

基于逆向重建和运动轨迹偏移的视频重定向质量评价

随着视频重定向方法的日渐发展,对视频重定向质量客观评价算法的要求愈高。现存的视频重定向质量客观评价算法均以Scale Invariant Feature Transform flow(SIFT-flow)稠密匹配为基础。当原始帧与重定向帧尺寸不一致时,SIFT-flow稠密匹配会产生错误,客观评价算法性能下降。在匹配过程中,逆向重建网格存在未匹配区域。基于上述情况,提出一种基于逆向重建和运动轨迹偏移的视频重定向质量客观评价算法。该算法通过减小目标函数平滑项的权重和删除黑边减少了错误匹配的情况,并提出网格损失率(Grid Loss Ratio,GLR)衡量未匹配区域的空间失真,且使用网格运动轨迹偏移量减少对SIFT-flow稠密匹配的依赖。与Multimedia Lab(ML)主观数据库的肯德尔相关系数达到0.593,其标准差为0.295。与其他算法相比,该算法能更好地评估重定向过程的失真,更符合人们的主观评价结果。

螺旋卸船机施工中不同参数对物料运动轨迹的影响

针对螺旋卸船机施工中异常物料运动影响机械使用寿命的问题,构建了螺旋卸船机施工转料过程的运动模型,使用MATLAB软件仿真分析不同卸料口倾斜角度与螺旋转速对物料运动轨迹的影响,确定了2种参数的优化设置策略。结果显示,螺旋卸船机在位置2时施工的物料卸料轨迹包络的y轴长度在14 m左右,明显小于螺旋卸船机在位置1时的对应数值。当卸料口倾斜角度参数为90°时,施工阶段物料对转料头带来的冲击磨损最小。当螺旋卸船机螺旋转速较高时,选择曲率半径更大的转料头能减少螺旋卸船机整体结构受到的卸料冲击,并减少施工对机械本身带来的不可逆损害。该结果有利于改进螺旋卸船机的施工日常运转模式。

老河口市红层边坡崩塌危岩体运动轨迹及冲击能量分析

本文以汉丹铁路沿线切坡形成的陡崖边坡为研究对象,分析危岩段的边坡特征,对危岩体特征进行分类,运用Rockfall软件模拟滚石崩落轨迹,综合预测滚石冲击能量,对老河口地区及同类型红层边坡变形破坏的防治具有指导意义及参考价值。研究表明:区内多数落石的最大水平运动距离在15m左右,最远运动距离接近32m,沿线危岩体直接威胁平台处的汉丹铁路和下方居民建筑安全,不威胁S302省道及省道过往行人和车辆;建议加强沿线专业监测,局部辅以喷浆防护。

激光切割高频动态复合运动轨迹规划与控制方法

为提升激光切割的加工质量评价,提出一种激光切割高频动态复合运动轨迹规划与控制方法。首先,设计激光切割光学系统,实现激光焦点光斑在三维空间内的高频动态运动;然后,探讨激光焦点光斑不同维度的运动轨迹规划方法;接着,提出激光焦点光斑高频动态运动轨迹规划方法,并设计相应的激光切割驱动控制系统;最后,将该文方法与静态表面质量优先切割方法、静态最快切割方法进行钢板激光切割试验测试。试验测试结果表明,该文方法的切割速度为1 m/min、挂渣尺寸为0.9 mm、表面粗糙度为0.09 mm,其切割加工质量评价参数优于以上两种方法。

一种基于陀螺仪的物体运动轨迹监测研究

陀螺仪是用于测量、控制物体在相对惯性空间中的角运动的惯导检测性器件,在惯性导航、惯性姿态计算、振动测试等领域应用广泛。文章提出了一种基于陀螺仪的物体运动轨迹监测方法,通过对陀螺仪的状态进行判断,利用陀螺仪标定、姿态解算、位置解算等融合算法,获取陀螺仪载体的运动轨迹,利用LabVIEW开发软件界面,可以实时监测物体运动轨迹。该研究能够快速获取陀螺仪载体的姿态角和位置信息,从而监测物体的运动轨迹,可以应用于水下或不方便使用GPS的领域。

基于关键点运动轨迹建模的步态识别

步态信息作为一个新兴的生物特征,在医疗、刑侦等方面具有广泛的应用前景.研究者已经提出了很多种步态识别方法,但普遍存在适应性不强、特征描述过于复杂或缺乏可解释性等问题.针对此问题,首先,通过改进三帧差分完成对视频图像中人体轮廓的提取;然后,基于人体轮廓图获取人体骨架模型,通过骨架模型得到所需的人体关键点位置,并对视频图像中同一关键点的位置轨迹进行曲线建模;最后依据关键点轨迹曲线模型建立一种以模型参数作为步态特征向量的步态特征描述方法,并在此基础上选取合适的分类方法进行步态识别.实验结果表明,基于关键点运动轨迹模型的步态特征表达能够很好地描述步态信息,识别率也相对较高.

机制砂风选中砂粒运动轨迹简化计算模型

随着我国建筑行业对机制砂的需求正在不断增长,以及机制砂行业的持续发展,对于提高砂石粒径级配的要求也在随之提高。机制砂在风选中的运动规律的研究,是机制砂风选设备结构设计与风速设计的基础,对提高风选分级效果具有重要的意义。该文以机制砂风选中砂石骨料运动规律为研究对象,通过理论分析对机制砂颗粒在风选中的运动轨迹进行研究,建立砂石颗粒风选运动数学模型,使用Matlab软件对该模型进行计算。结果表明,砂石颗粒粒径、气流速度、风口高度等因素明显影响最终的风选分级效果。