基于短时能量的声发射源定位方法研究

通过分析语音信号端点检测的原理,提出将语音信号的短时能量端点检测方法应用于声发射信号到达时间的测定,并采用光纤F-P双探头传感器进行定位实验。首先,运用经验模态分解(EMD)对传感器接收到的声发射信号进行滤波预处理;其次,通过计算声发射信号的短时能量来确定声发射信号的到达时间;最后,根据各传感器检测到的声发射信号的到达时间差进行声发射源定位。实验结果显示,绝对定位精度达到4.9 mm,相对精度达到4.67%,证明此方法可行,并达到精度要求。

基于改进型飞渡电容的电池组动态均衡控制方法研究

为了改善由于电池单体之间差异而导致的电池组在充放电过程中的失衡问题,在对飞渡电容和辅助充电电源均衡方法深入研究的基础上,通过改进储能电路设计,搭建了一种新型电池组管理系统,给出了电池组处于放电和充电两种状态下的均衡控制方法,并将该系统用于胃肠道机器人外部无线接收器进行实验研究.研究结果表明该系统可工作于辅助充电电源均衡和能耗均衡两种模式下,与改进前相比,电池组实际容量及其利用率均提高2倍以上.

微铣削力建模研究进展

微铣削加工是实现具有三维复杂结构和材料多样性特征的微型零部件制造的有效技术手段,具有日益广阔的应用前景。然而由于刀具尺寸及加工参数的急剧缩减,微铣削表现出显著不同于传统铣削的加工机理。作为理解微铣削加工机理的最重要基础之一,至今已有大量关于微铣削力建模的研究,但是它们主要针对单一现象或者某几个现象进行研究,尚少有系统完善的理论来解释微铣削加工的力学过程,因此对微铣削加工切削力的全面总结是非常必要的。结合国内外微铣削技术的最新研究进展,从微铣削与传统铣削的不同加工机理出发,对微铣削力建模进行全面的论述和总结,并重点介绍刀刃钝圆半径、刀具跳动、挠性变形和刀具磨损对微铣削力建模的影响。探讨了目前微铣削力建模方法中的热点与难点,并指出了现有微铣削力建模有待研究的内容。

基于小波包能量分布特征的齿轮故障诊断方法研究

齿轮的裂纹故障不仅影响机械系统的整体性能,还会导致机器损坏,因此,研究了齿轮裂纹长度的故障诊断方法。以多传感振动信号为研究对象,将小波包各个频段的能量比系数作为齿轮裂纹的故障特征,并通过改进的神经网络模型进行特征分类,实现齿轮裂纹长度的故障诊断。研究结果表明:所提出的故障诊断方法识别率高(97.5%),通用性好,能有效辨识不同工况下的齿轮故障。

环锭纺接头机器人结构研究与动力学分析

针对当前环锭纺纱机断纱率高、人工接头劳动强度大的现状,开发了一套适用于环锭纺纱机的自动接头机器人。采用牛顿-欧拉方法建立了机器人的动力学方程,并运用MATLAB编程方法和ADAMS动力学仿真功能分别求解出关节驱动力矩,通过两者结果对比,验证了理论推导的正确性。应用ADAMS参数化设计功能求解出关节力矩峰值,为电机选型提供了精确的参数依据。最后以机器人样机做PTP运动为例,对机器人动力学性能进行测试,实验数据与仿真结果吻合,验证了整机设计方法的可行性。该机器人的研发突破了环锭纺纱机无法实现接头自动化的瓶颈。

基于卡尔曼预测的外骨骼摆动腿随动控制研究

针对一种双关节驱动助力外骨骼机器人中人机交互系统所获取的传感器信息滞后于人体运动意图,从而造成执行机构无法及时跟踪摆动腿的运动,导致无法提供助力的情况,运用卡尔曼滤波算法对采集到的下肢运动信息进行运动意图预测,以弥补延时。利用采集的步态周期数据进行控制仿真实验:依据下肢外骨骼单侧腿简化的二连杆动力学模型,将预测信号输入模型,并采用PD控制验证系统稳定性和预测准确度。仿真结果表明,利用该方法可以对人体运动意图进行有效的预测,可用于驱动外骨骼摆动腿进行随动控制。

基于路径规划和双闭环控制的泊车系统研究

针对智能车辆垂直自主泊车的要求,采用分层自适应的方法设计了1种自动泊车系统,主要通过高精度的激光雷达进行车位的检测,运用轮速传感器进行车辆的定位,规划出了1条三段式泊车轨迹,并且采用了多路双闭环的控制算法对车辆进行轨迹跟踪控制。实验表明,该套系统可以有效地实现车辆的自主泊车,且控制精度高,系统稳定。

一种下肢外骨骼机器人随动控制算法的研究

随动控制算法对下肢外骨骼机器人的助力效果起着决定性的作用。根据零力控制算法及下肢外骨骼机器人的运动特点,提出了一种末端随动控制算法,并给出了算法推导过程。最后通过Matlab仿真验证了该算法的有效性。

基于肌电信号稀疏特征的手势识别方法研究

基于表面肌电信号(sEMG)的手势识别技术是人机自然交互领域的重要研究方向。手势识别技术的实现关键在于如何提取sEMG信号的有效特征。提出了一种提取sEMG信号稀疏特征用于多类手势识别的有效方法。该方法以稀疏表示作为特征提取工具,以支持向量机(SVM)作为分类器对多个手势进行识别。首先,采用双阈值法检测分割出手势动作的活动段;其次随机抽取部分运动段样本初始化稀疏表示词典,利用KSVD方法对过完备字典和稀疏系数进行无监督更新;最后,利用SVM对稀疏系数特征向量进行分类以实现对不同手势的识别。通过在公开数据库和自有数据库上进行实验测试,结果表明结合稀疏特征和SVM分类方法可实现16种手势平均识别准确率达到98.4%。

基于Ritz级数的滚珠丝杠驱动系统建模与振动研究

通过有限元分析建立滚珠丝杠驱动系统模型,分析系统的模态与振型,基于该振型结果且考虑丝杠导程对系统动态特性的影响,提出一种基于混合基函数的Ritz级数法,将该方法用于系统的轴向和扭转振动分析中,并建立基于Ritz级数的滚珠丝杠驱动系统运动方程。通过数值仿真分析,给出了工作台在不同位置下的模态特性与振型变化,仿真结果表明工作台的位置变化对系统的轴向振动影响较大,对扭转振动影响较小。实验结果表明所提的建模方法能够准确预测系统的振动特性。

下肢康复外骨骼机器人步态相位切换研究

为实现下肢康复外骨骼机器人步态相位的稳定切换,通过压力传感器,编码器,陀螺仪以及拐杖按钮检测单元构建的感知系统实时采集人体步态运动信息,先根据足底压力信号的标志性事件将人体步态周期依次序划分为四个相位,然后对不同相位的运动状态切换进行具体研究。针对人体行走过程中支撑腿与摆动腿的切换判断,提出基于学习矢量量化(LVQ)的神经网络模型。将整个步态相位切换模型嵌入控制程序中进行在线测试,结果表明该模型实时性好,识别率高,能够实现稳定柔顺的步态切换。

内燃机冷却水泵性能测试装置研究与设计

设计内燃机冷却水泵性能测试系统,介绍系统的硬件组成、软件设计及测试内容。系统采用了工控机IPC、工业触摸屏HMI、PLC三位一体、高效协同的控制理念,对温度、流量、转速等性能参数实施了包括PD、模糊PID等经典算法控制,采用LabVIEW开发了测试软件。系统已经具备对内燃机冷却水泵性能、汽蚀、密封性、可靠性等的检测能力,并且可以自动进行各项性能曲线拟合、报表生成,实现了高度自动化检测。

便携式无线传感网络测试系统研究

基于Zigbee的无线传感网络,由于其低功耗、低成本、数据传输量小等优点,适合应用在普通网络难以覆盖的区域范围内。因此在构建对水环境监测网络后,将以无线的方式传输传感信息,通过UC/GUI平台,人性化地呈现在用户的面前,使用户能够方便快捷对系统的状态及其他属性和信息进行查询。

线驱动混合关节机器人构型与运动控制分析研究

为提高工业机械臂的运动灵活性和避障能力,提出了一种由刚性旋转关节与连续型柔性关节构成的新型混合关节机器人,该机器人的关节轴线互相垂直并采用绳索驱动方式。首先,针对该混合关节机构,基于传统D-H参数法与弹性体常曲率变形理论提出了线驱动混合关节机器人运动学建模新方法。其次,在机器人建模分析的基础上,设计其运动控制系统,制备了原理样机。最后,开展原理样机实验,运动轨迹最大误差为10mm,实验结果验证了该混合关节机器人机构设计与运动控制的可行性。

外骨骼机器人人机耦合控制系统研究

外骨骼机器人是机器人与穿戴者相耦合的机电一体化系统,为实现外骨骼机器人的稳定运动控制,研究了外骨骼机器人人机耦合作用情况。以机器人单个关节为研究对象,建立了关节的人机耦合双闭环控制系统,进行了外骨骼机器人的位置控制实验。实验结果表明,这种人机耦合控制系统可以实现外骨骼机器人的稳定控制。

基于BP神经网络的三维力传感器静态标定方法研究

三维力传感器作为测力平台的核心元件,其测量精度直接影响测力平台的使用效果,而维间耦合问题是影响精度的主要方面。文章首先讨论了三维力传感器传统的静态标定方法在消除耦合误差方面的应用,并在方法缺陷分析的基础上,提出了新的三维力解耦方法——基于BP神经网络的解耦方法,继而对两种方法进行误差分析,验证了神经网络方法在多维力传感器解耦中的可行性和优越性。

自动化冲压生产线的机器人路径规划研究

良好的路径规划是影响机器人生产线高效运行的关键,以发动机罩壳冲压生产线为例,在进行机器人作业路径预判的基础上,通过建立机器人空间坐标系,分析了机器人初始位姿和最优路径选择的方法和影响因素,并结合ROBOGUIDE软件对规划的路径进行仿真验证,最终将规划结果用于实际生产。结果表明,提出的机器人路径规划方法能够满足实际生产要求,其对机器人应用具有重要的参考价值。

基于多层嵌套结构的仿生弹射机器人研究

避役捕食过程中舌头瞬间释放巨大的能量,以高达500 m/s^2的加速度弹射伸长至身体长度2倍的距离。受避役弹舌运动以及其舌器官生理结构的启发,提出一种模拟避役舌弹射能力的仿生弹射机器人。首先,分析避役舌器官的构成以及其高速弹射的运动机理,建立弹射机构的简化物理模型,并进行基于MATLAB软件的动力学仿真分析;其次,基于多层弹性体嵌套结构建立弹射机器人的三维结构模型,应用Solid Works软件进行结构的运动学仿真分析;最后,完成该机器人样机的零件加工、组装和调试,并进行样机弹射试验。通过试验数据的采集处理,与仿真结果进行对比分析发现:该弹射机器人的弹射加速度能达到6 653 m/s^2,最大弹射速度达到15 m/s,且最大伸展距离约为0. 44 m,为初始状态的2. 6倍。结果表明该仿生弹射机器人的弹射速度和加速度都较高,验证了仿生弹射机器人结构设计的有效性。

基于FCPID的外骨骼机器人步态运动控制研究

为提高外骨骼机器人步态运动控制的稳定性与精度,该文采用高性能直线电机作为执行元件,建立了直线电机高精度动力学模型,搭建了带前馈模型补偿(feedforward compensation)的PID(FCPID)控制器,利用离线步态数据模型进行了仿真实验。实验结果表明,该方法能够快速稳定地跟踪步态运动轨迹并保持较高的跟踪精度,可显著提高步态运动控制效果,适用于外骨骼机器人步态运动控制系统。

自由落猫机器人的最优下落轨迹研究

机器人在未知复杂环境下作业时,有从高处跌落的风险,所以需考虑空中姿态调整能力,减轻由错误的着陆方式造成的伤害。针对机器人空中不能借助外力翻转的难点,仿照猫从空中跌落可安全着陆特性,研究仿落猫机器人空中姿态调整的最优下落轨迹问题。首先利用可以扭转的轴对称双刚体模型导出机器人的数学方程,因为角速度不可积,将落猫机器人的姿态控制问题转变成非完整系统的运动规划问题。由于系统具有高度非线性和强耦合,且传统方法需要提供目标函数不一定有的梯度信息,所以采用粒子群优化算法寻找以系统关节耗能为指标的目标函数最优解。最后实施数值仿真,结果显示改进算法对于落猫机器人轨迹规划是有效的。