谈机电一体化技术

机电一体化技术是跨学科技术,近年来发展迅速。其发展趋势是光机电一体化、柔性化、智能化、仿生物系统化、微型化。

智能园艺剪枝机器人的设计

本文针对我国目前园艺果树枝条修剪以人工为主、劳动强度大、效率低、人力成本较高、严重制约我国水果产业高质量发展的问题,在分析国内外剪枝机器人发展现状的基础上,提出设计一种智能剪枝机器人。首先利用UG软件进行剪枝机器人的结构设计、三维建模;其次对剪枝机器人的控制系统硬件平台进行开发,设计多通道遥控远程控制和微型机自动控制两种控制方式,利用前后双无线图传系统进行图像采集、识别和传输;最后设计剪枝机器人控制系统方案。通过研制剪枝机器人样机并进行剪枝测试,试验证明,该剪枝机器人性能稳定,提高了剪枝效率,降低了劳动强度,具有推广和应用价值,并为同类的园艺智能化设备的研究提供了参考。

基于RobotStudio的视觉分拣打磨工作站仿真设计

为解决中小型零件混流自动化生产等问题,提出基于RobotStudio的工业机器人视觉分拣打磨工作站的仿真设计方案。根据零件的生产工艺流程,利用UG软件创建视觉分拣打磨工作站的整体布局;通过分析工作站各个模块功能,设计了各模块的结构;利用RobotStudio软件构建了工作站仿真模型。以视觉引导Smart组件和输送链跟踪仿真为例,阐述了ABB工业机器人通过视觉引导获取工件空间位姿的四元数和欧拉角的转换方法,并介绍了视觉拍照、机器人与工业相机通信等动态仿真的设置过程,以及输送链跟踪动态效果的设置方法。为实现工作站全过程仿真,设计了整体工作站逻辑,编制了仿真工作站离线程序,并将仿真工作站同步到实验平台调试验证。该设计可为智能制造生产线的设计、制造及应用提供参考。

高等职业教育模具专业建设与改革的思考

指出了现在高等职业教育模具专业存在的不足并分析了原因,结合教育部[2006]16号文精神,围绕提高职业核心能力,提出了目前模具专业建设与改革的建议。

基于nRF905的无线跳频通信系统设计

针对无线通信中采用固定载波频率发射和接收导致信息容易被跟踪、截获、破解的问题,从提高通信信息的安全性出发,采用单片机控制单芯片射频收发芯片nRF905构成无线跳频通信系统,通过改变载波频率防止信息被截获和破解,提高了信息的安全性,通过通信方案的优化,提高了系统的安全性和可靠性,系统测试性功能良好。

基于PLC自动灌装线监控系统设计

自动灌装线广泛适用于日化、食品、油脂等各行业,可灌装不同液体类、不同容量产品。对PLC实现多功能自动灌装生产线的控制系统进行了设计,设计是集PLC、触摸屏、通信总线、传感器及变频等技术为一体的综合应用,能实时显示各槽工件数;能设定传送带电机的工作频率;实时显示运行位置,快速准确的控制液位,使灌装线具有良好的可靠性和协调性,具有操作简便、运行稳定与可靠等诸多特点,提高了灌装线的工作效率和产品的质量。

数控铣床主轴系统的刚柔耦合的动力学分析

以数控铣床主轴系统为研究对象,应用UG对其进行三维建模。ADAMS构建多刚体虚拟样机模型,引入Hertz接触理论,对啮合齿轮进行动态仿真和齿面接触应力分析。在ANSYS中进行主轴的静力学分析,在主轴系统刚体受力分析的基础上,将主轴系统转为柔性体,在ADAMS中计算主轴系统前18阶模态,建立主轴系统的柔性体虚拟样机模型。计算齿轮的刚柔耦合的啮合力,与刚体受力进行比较后发现结果偏差不大,同时ANSYS对主轴进行了动力学分析,找出其结构薄弱环节。

“工业机器人搬运应用”的信息化教学设计与实践

以《工业机器人技术应用》课程的子任务“工业机器人搬运应用”为例,进行信息化教学设计与实践。通过传统的课堂教学与基于互联网的现代化教学相结合,采用“教、学、做、评+仿真软件+网络平台+技能竞赛+拓展训练”的多元混合教学模式,将信息化教学手段贯穿课前、课中、课后整个教学过程。实践教学表明,多元混合的教学模式、信息化的教学手段能激发学生学习兴趣,帮助学生掌握重难点知识,提高学生动手能力和创新能力,达到很好的教学效果,可以为同类型课程的信息化教学设计提供参考。

铝合金薄壁零件高速动态铣削应用及技术研究

铝合金薄壁零件因加工材料和薄壁零件的易变形特点,特别是采用现在主流的高速动态铣削方法加工提升加工效率的情况下,大吃刀量、大切削深度、高进给的刀具产生的切削力挤压铝合金薄壁,在切削加工过程中很难保证零件得到所需的加工精度。笔者引用常见的铝合金薄壁零件案例,分别对高速动态铣削的加工工艺、加工夹具工装、加工参数、加工刀具等进行了分析,进而解决高速动态铣削与铝合金薄壁零件之间的技术难点,并在提高生产效率的同时,保证了加工精度和表面粗糙度。

百香果自动取汁系统设计

文章针对百香果自动化加工设备的市场需求,设计百香果自动取汁系统,以PLC为控制核心,采用水平滑台导轨为运动控制加工平台,完成百香果自动下料,恒力夹持果体、上下破口、采用自适应扩张旋转刀具进行旋转取汁,完成果皮、果汁分类收集,实现不同大小百香果的自动取汁、提高生产效率、保证食品卫生、节省人工成本,增加产能,以科技引领乡村经济振兴,具有重要的研究价值和市场前景。

太阳能路灯控制系统设计

太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,与其他新能源相比,是最理想的可再生能源。中国已将新能源产业上升为国家战略产业,未来十年拟加大包括太阳能在内的新能源产业投资,以减少经济对石化能源依赖和降低碳排放。以STC12C5410AD单片机为控制核心,利用太阳能极板的光生伏特效应,将太阳的辐射能转化为电能储存到蓄电池,采用PWM脉宽调制控制技术,设计定时计时电路,满足用户对蓄电池放电时间的设置;设计过载检测电路和温度补偿电路,提高系统的稳定性。系统具备优良的性能,有较好的应用价值,且该控制系统不仅仅适用于路灯,甚至可用于远郊交通设施、气象台站等领域,具有巨大的市场需求和良好的转化前景。

基于RobotStudio的智能制造单元平台仿真设计

以智能制造单元平台为研究对象,介绍了该平台仿真系统的设计方案。首先采用三维建模软件UG构建平台各单元的三维模型,导入ABB机器人仿真软件RobotStudio中,设计了智能制造单元仿真平台的布局。其次为实现产品智能制造的仿真过程,设计了Smart动态组件,设置了仿真通讯I/O信号、工作站逻辑和碰撞监控,进行了机器离线编程及仿真调试。最后为了模拟机器人与PLC仿真联调,创建了RobotStudio软件和博图软件的以太网通讯,实现了与真实设备操作等效的控制过程,并通过智能制造单元实验平台进行验证。该设计方案可为智能制造生产线的仿真设计及应用实施提供理论依据,同时对职业院校智能制造相关课程教学也具有指导意义。

基于稀疏表示权重张量的音频特征提取算法

为了更好地描述非平稳音频信号的特征,提出了一种基于Gabor字典和稀疏表示权重张量的时-频音频特征提取方法。该方法基于Gabor字典将音频信号编码为稀疏的权重向量,并进一步将权重向量中的元素重新排列为张量形式,该张量各阶分别刻画了信号的时间、频率以及时长特性,为信号的联合时-频-长表示。通过对该张量进行因子分解,将分解后得到的频率因子和时长因子拼接为音频特征。针对稀疏张量分解时容易产生过拟合的问题,提出一种自调整惩罚参数分解算法并进行了改进。实验结果显示,所提出的特征相对于传统梅尔倒谱系数(MFCC)特征、MFCC特征及匹配追踪算法(MP)求解的特征联合拼接得到的MFCC+MP特征和非均匀尺度-频率图特征对15类音效分类效果分别提升了28.0%、19.8%和6.7%。

一种基于指纹因子的鲁棒音频检索方法

针对基于内容的音频检索中由于噪声造成的查找失败问题,本文提出了一种对噪声鲁棒的基于音频指纹因子的音频特征提取算法和一种半监督的音频字典训练算法,以提高噪声下音频检索的精度。本文方法从Mel谱中提取音频指纹,利用非负矩阵分解算法将指纹分解为对噪声鲁棒的频率因子和时间因子作为特征。同时通过提出的半监督音频字典训练算法进行音频字典训练,本文方法使用音效集计算基本音效的分布空间作为初始字典,在量化数据的同时动态更新字典以实现对数据的准确描述。实验结果表明,在低信噪比条件下本文提出的算法的平均查询精度明显高于其他算法。

基于高频加权CQT谱的音符起始点检测

为提高音符起始点检测的准确率,提出高频加权CQT谱能量的音符起始点检测算法。对音乐信号进行CQT变换得到音阶分布矩阵后,结合不同信号CQT分布的特点滤除噪声。在采用CQT谱能量差分进行音符起始点检测时,针对CQT变换变窗长计算带来的低频时间分辨率较低、时间误差较大可能导致误判的问题,利用音乐中谐波丰富且时间分辨率较高的特点,进行高频加权计算,突出高频成分的作用,降低检测误差。选取标注的音乐数据文件进行测试,应用高频加权CQT谱进行起始点检测的结果中,F值为0.8541,效果良好。

基于RobotStudio的机器人柔性制造生产线的仿真设计

以工业机器人柔性制造生产线为研究对象,文章介绍了Robot Studio软件对生产线仿真建模的方案。根据零件加工工艺和生产流程,构建了机器人生产线的空间布局,利用三维建模软件为机器人设计取放料手爪,创建Smart组件实施动画效果,采集现场所需的I/O信号进行设备通讯,实现了一台ABB(Asea Brown Boveri)机器人为四台数控机床自动上下料的轨迹规划、离线编程和仿真过程。该设计方案与实际生产同步,为设计者和管理者提供生产线设计的理论依据和试验平台,降低了生产线设计、调试的成本,提高了生产效率。

水果姿态图像自动采集训练检测仪设计

针对水果姿态识别深度神经模型训练中水果姿态图像数据采集工作量大、效率低的问题,设计一套自动化的多姿态水果图像采集训练检测仪器。仪器由PC机通过安装在SCARA机械臂末端的摄像头,与放置在可移动云台上的水果组合运动,实现多姿态水果图像的自动采集;同时,构建模块化的水果姿态采集训练检测模型程序,用于水果姿态训练识别。以龙眼为对象进行实验,结果显示检测装置在20 s内可完成一组56张姿态图像的采集标注,基于深度残差神经网络训练模型水果姿态图像检测准确率可达98.40%,表明装置可满足水果姿态图像的自动采集、训练、检测需求。

剪枝机器人的虚拟样机建模与运动学分析

为了解决园林果树枝条修剪作业的效率低和成本高等问题,提出剪枝机器人的研究,首先利用UG软件对剪枝机器人建立三维模型,接着用改进的D-H法建立运动学的数学模型,由此推导出运动学方程,进而得到机器人的结构参数。为验证结构设计和运动学方案的合理性,由Matlab求出机器人的工作空间,在ADAMS中建立虚拟样机模型,进行了机器人正逆运动学仿真分析,采集数据并输出运动曲线,为控制系统和轨迹规划的设计,以及物理样机的制造提供了理论依据。

MATLAB在自动控制原理教学中的实践与应用

自动控制原理是电气专业一门重要专业核心课。具有概念抽象、数学含量大、计算繁杂等难点。利用仿真技术辅助教学有利于激发学生学习兴趣,在教学中引入MATLAB软件,设计教学项目,丰富课堂教学内容;设计实验项目,形成虚拟仿真和实操实验相结合的实践教学模式,提高学生学习积极性,达到良好的教学效果。

一种自动控制匀速缓降装置的设计

为解决现存缓降装置的一些缺陷,设计一种机械式自动控制匀速下降的新型实用缓降装置,将重力负载引起的弹力变形作用于液压阻尼机构的溢压阀,实现液压阻尼作用与重力加速度相抵消,从而达到匀速缓降的目的。该装置无需电源、无需人为制动,适用范围广,具有实际应用价值。