基于增强型51单片机的可变形机器人控制系统设计

随着自动化技术的不断发展,越来越多的机器人投入到大家的日常生活中。机器人的介入,大大提升了人们的生活质量和社会生产速度。但是,几乎所有机器人都只能服务于特定的领域。因此,开发一款能胜任多项工作的机器人显得极其重要,既可以大幅提升机器人的工作效率和环境适应能力,又可以极大程度的解决机器人因不能胜任某项工作而暂时闲置所造成的资源浪费。可变形机器人控制系统设计可广泛应用于日常生活。它是一种相对低成本,易于通过亚克力板和轻量化金属拼接生产的可变形机器人。它可以通过解体和重组达到变形的目的,并可以进行手动和自动控制。通过对其硬件的设计,确定需要使用的电源模块、单片机最小系统、传感器模块、驱动模块,为可变形机器人实现解体和重组对接的功能做铺垫。继而通过软件设计,确定可变形机器人控制流程、机器人驱动程序及电磁巡线算法程序。此外,在系统板上设置复位键,可实现控制模式切换。机器人既可凭借电磁传感器,通过程序和算法,可实现自动控制,也可依靠蓝牙模块,可实现手动控制。最后,加入机械手这一嵌套模块,并通过2.4 G遥控器实现实时手动控制。嵌套模块的使用,大大拓宽了可变形机器人的使用范围,增加了其工作能力。

基于LabVIEW的岩土声发射信号采集与信源定位研究

本文主要介绍了声发射信号的特征及声发射信号源的时差定位方法,从而完成基于LabVIEW的岩土声发射信号采集与信源定位的研究。首先,硬件部分本文开发了适用于井下的岩石声发射监测仪,采用了频率范围为1~15 KHz的压电式声发射传感器,并在传感器后面连接前置放大器,对微弱的声发射信号进行放大,系统的采样频率可达200 KHz,可通过软件对系统的采样频率进行控制。其次,软件部分本文采用了LabVIEW编程环境,主要介绍了LabVIEW与声发射采集卡的通信方法,并实现了声发射采集软件系统的模块化设计。最后,本文对声发射源定位方法进行了探索,采用了两个相似波形的互相关算法提取信号源传播至不同传感器的时间差,并通过多次试验求取波速的平均值,在大理石板上进行了平面定位试验,定位误差不超过5%,得到了较为满意的试验结果。

流速/温度共采的光纤布拉格光栅涡轮流速传感器

为实现敏感元件仅为单一光纤光栅流速传感器的多参数同时测量,提出了一种流速/温度共采的光纤布拉格光栅(FBG)涡轮流速传感器。该传感器通过涡轮实现流体冲击力对光纤光栅中心波长的频率调制,解决光纤光栅温度应变的交叉敏感,理论计算得到其流速检测灵敏度为2.91·10-2 m/(s·Hz-1)。为测试传感器的性能,搭建了传感器测试系统,并选取光纤动态解调仪解调的光纤光栅中心波长动态信号作为试验原始数据。应用快速傅里叶变换(FFT)法分析试验数据,得到传感器流速的检测下限为0.541 7m/s,检测灵敏度为2.57·10-2 m/(s·Hz-1),检测精度为25mm/s,略小于理论计算值,其主要原因在于圆管内流体的流速并非均匀分布的匀速运动,管道内壁对流体具有一定的黏滞力。应用经验模式分解分析原始数据获取其趋势项信号,得到该传感器的温度灵敏度为10.6pm/℃,检测精度为0.5℃。

微型FBG土压力传感器的优化设计及其模型试验应用研究

本文针对地质力学模型试验,特别是针对含水地质结构的模型试验中土压力测量的不足,利用光纤光栅体积小、易封装、防水抗腐蚀、防电磁干扰等特点,基于短栅距光纤布拉光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）设计了适用于地质力学模型试验的微型FBG土压力传感器.采用有限元力学仿真对传感器的膜片尺寸、传感器厚径比进行优化,得到传感器在0～1MPa土压力测量范围内,直径20mm、高度为0.2mm的圆平膜片灵敏度高且不易造成FBG光谱畸变,厚径比为0.16（H4mm/D：25mm）的传感器测量结果更可靠且对被测岩土介质影响较小.标定试验表明,传感器在0～1MPa压力范围内具有很好的重复性与一致性.将该传感器应用于海底隧道模型试验,监测隧道开挖过程的围岩应力释放规律,该传感器很好地监测了隧道从迅速失稳到逐渐稳定的变化过程,从而证明了设计的微型FBG应用于模型试验的可行性.

智慧校园的综合安防平台设计

随着安防系统在各行各业受到普遍的重视,在校园内的应用也得到了大力的推广,为用户安全防范发挥了积极的作用,因此,文章以山东大学(青岛)智慧校园综合安防平台的设计为主题,分析了如何设计智慧安防平台来实现对校内外人、车、物的综合管理,提高校园安全的管理水平。

协同治理理论下城市人行交通治理优化路径

在城市化进程中,人行交通治理是提升城市品质的关键环节。本文基于协同治理理论,探讨了城市人行交通治理的价值,并剖析了当前存在的主要问题,如法规执行不力、设施规划缺陷等。进而提出了创新路径,包括强化执法力度、优化设施规划、完善信息引导和鼓励公众参与。以期为城市人行交通治理提供理论支持和实践指导,以实现交通效率、安全和社会和谐的多维度提升。

新型自温补FBG锚杆测力计研制优化及应用

针对现有锚杆端部载荷监测仪器无法满足岩土工程长期监测及数据远距离传输的现状,基于光纤光栅轴向应变特性,提出一种结构简单、自带温补并适用于工程测量的新型FBG锚杆测力计。通过SolidWorks 2012有限元仿真软件,分析锚杆测力计在外界压力下的轴向应变分布,进一步优化设计传感器内部结构,提高传感器的应变传递系数。理论计算得该锚杆测力计压力敏感光栅中心波长的变化量△λ_B与外界压力F之间的对应关系为△λ_B=9.4735·Fo性能实验数据表明该传感器线性度大于0.99,压力测量分辨率为0.093 kN,压力敏感系数K为10.7 pm/kN。将该FBG锚杆测力计应用于某煤矿巷道,现场测试数据证实该传感器可以实时的监测围岩压力变化,满足井下复杂测量坏境的需求,实用性较强。