轮式机器人环境建图计量评价方法研究

针对移动机器人环境建图计量评价指标缺失和评价技术不完善的问题,本文以轮式机器人和FastSlam建图算法为研究对象,通过构造实物场景和标准数字地图,提取准确、有效、可靠的环境地图评价指标,全方位对激光雷达和其建图结果进行计量评价。本方法提出全局特征参数和局部特征参数等多种评价指标,为移动机器人环境建图质量和环境建图算法优越性的合理评价提供支撑。

激光雷达性能参数对轮式机器人建图质量影响研究

针对轮式机器人系统环境建图精度低的问题,基于轮式机器人运动学模型、传感器模型和融合算法等理论及分析,建立轮式机器人系统模型,通过仿真实验综合分析激光雷达性能参数(视场角、角分辨率)对环境建图过程中轮式机器人位姿及建图质量的影响规律。研究发现,随着时间变化,x坐标轴和y坐标轴方向的位置不确定性曲线呈现周期下降趋势,角度误差呈现出围绕一个值上下振荡的趋势;随着激光雷达视场角的增大,曲线震荡减少,且更趋于平滑,同时建图结果的白色边界更加清晰且完整;随着激光雷达的角分辨率增大,曲线震荡增多,且振幅更大,同时建图结果的白色边界更加模糊,精度更低。因此,可通过增大激光雷达视场角、减小角分辨率提高机器人系统环境建图精度。

湍流强度对CH_4/H_2预混火焰结构特性的影响

为了研究湍流强度对火焰结构特性的影响规律,通过在定容燃烧弹内展开常温常压下50%,CH_4/50%,H_2(体积分数)混合气在不同湍流强度下的相关实验,采用褶皱因子对火焰结构进行量化研究.研究表明:随着湍流强度的增加,火焰表面的褶皱因子增加,火焰锋面距火焰中心距离的波动情况加剧,且波动的幅值呈现出增加的趋势;火焰锋面的局部速度均服从正态分布,随着湍流强度的增大,正态分布的对称轴逐渐向右侧移动,火焰锋面局部速度的波动范围变大.

智能无人系统环境感知计量评价研究

智能无人系统环境感知能力是确保其效能最大化的核心因素。本文针对智能移动机器人、无人机、水下机器人等不同类型智能无人系统的计量评价技术研究现状进行归纳总结,并从机/车载传感器、智能无人系统单体感知、同构/异构无人系统集群协同感知三个层面,以及数据准确、信息可靠等不同维度分析环境感知计量评价的关键技术及解决方法,为提高智能武器环境感知能力开展计量技术研究明确发展方向。

人工智能的计量校准

针对人工智能的计量校准,阐述了其紧迫性、必要性以及可行性。提出了2种不同的人工智能计量解决方案。其一为基础方式,从智能的7个维度出发,分别进行语言智能、数理逻辑智能、空间智能、肢体运动智能、音乐智能、人际关系智能、内省智能的计量校准研究,然后,针对同时含有两种以上智能的多元智能系统,进行面向具体任务目标的综合加权,给出面对具体任务目标的智能水平定量评价结果。其二为工程方式,从每一个具体而明确的人工智能系统入手,依据愿景目标确立评价指标体系,开展计量校准研究,最终以定量量化方式,评价系统的分项与综合智能水平。其主导思想是以定量量化方式,评价任意智能系统的智能水平。

轮式移动机器人自主导航计量评价现状

自主导航是评价轮式移动机器人智能化程度的核心指标,但是目前轮式移动机器人自主导航性能的计量评价仍处于起步阶段,计量评价指标体系和评价方法严重缺失。本文介绍了现有轮式移动机器人自主导航的架构及路径规划算法,分析了轮式移动机器人自主导航的性能指标,归纳国内外轮式移动机器人自主导航计量评价领域的研究现状。在此基础上,总结轮式移动机器人计量评价技术的关键技术难点,推进轮式移动机器人计量评价技术的发展。

拖锥系统管路延迟时间分析研究

延迟时间是拖锥系统的重要技术指标,为实现拖锥系统管路延迟时间的精准预测,本文基于连续性方程和动量守恒方程对拖锥系统进行理论建模,同时考虑不同流动状态管路中粘性阻力的影响,模型的适用性得到改善,同时通过试验验证了模型的准确性,使模型更具备实际工程应用性。在此基础上,研究了管路自身结构参数和环境参数对拖锥系统延迟时间的影响,随着管路长度和环境背压的增大管路延迟时间增大,随着管路直径、阶跃压力和环境温度的增大管路延迟时间降低。

湍流条件下高当量比合成气着火实验研究

为了研究高当量比合成气着火极限条件下初始湍流环境对火焰初始发展阶段的影响规律,在湍流定容燃烧实验装置中开展了常温、常压条件下50%CO/50%H2合成气相关湍流燃烧实验,并研究了火焰等效半径和火焰传播速度变化的规律及影响因素.研究结果表明:在本文实验条件下层流环境中,火焰传播速度呈现先减小后增加的趋势,并且随着当量比的增加而逐渐减小,合成气着火极限当量比为5.8;在高当量比混合气条件下,初始湍流强度的增加可以拓宽可燃混合气的着火极限;在高当量比着火极限条件下,火焰等效半径随着湍流强度增大而增加,火焰传播速度随着湍流强度的增加而增大,同一湍流强度环境中,火焰传播速度总体呈现出先减小后增大的趋势.

基于Campbell理论的航空发动机涡轮叶片共振裕度分析

针对航空发动机涡轮叶片的共振特性会导致叶片发生疲劳断裂、振动失效等问题,本文以某型号航空发动机涡轮叶片为研究对象,开展共振裕度分析研究。首先基于试验自锤击法和有限元物理仿真计算两种方法同步分析叶片的振动特性,通过提取叶片在两种工作状态下前6阶的模态分析结果,验证了该模型的正确性与实用性。其次在已有模型基础上,通过绘制不同工作转速下的Campbell共振曲线图,结合该型号发动机的实际工况参数,进行了转速共振裕度的校核分析,对叶片上可能发生共振的工作转速进行了解析并提出优化及改进方案。本方法主要是为叶片的前期设计制造及共振安全性检验问题提供了充足的科学依据和方法。

基于吸收光谱法的CO_(2)正压测量技术分析

为了研究可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术在气体检测过程中,正压条件下的相邻谱线影响问题,建立基于积分吸光度的压力测量模型。以CO_(2)为研究对象,在室温、高纯度条件下进行了范围为(1~2)atm的压力测量仿真和实验。实验结果显示:随着压力的增大,相邻吸收谱线相互影响程度加剧,吸光度曲线偏离零基线的程度加大;实验测量结果在1.25 atm处最大相对偏差为4.94%,在2.00 atm处最小相对偏差为0.73%,平均相对偏差为3%。

基于TDLAS直接吸收法的气体压力测量技术研究

针对气体压力无接触测量需求,开展了基于TDLAS直接吸收法的气压测量技术分析。以CO_(2)为研究对象,通过开展以朗伯-比尔定律为基础的吸收光谱理论研究,建立压力测量模型,并利用MATLAB软件对气压测量过程进行仿真,将仿真结果与SpectraPlot结果进行对比,同时搭建实验系统进行验证。结果显示在1~2 atm的气压范围内,吸光度曲线仿真结果与SpectraPlot的结果高度重合,积分吸光度值最大偏差小于8%;压力测量实验结果相对误差呈现随压力增大而增大的趋势,该结果为以后进一步开展吸收光谱法测量中压气体研究提供了参考。

基于5G技术的智慧计量变革

随着我国正式进入5G商用时代,传统计量行业的数字化转型迎来了新的发展机遇,"5G+智慧计量"的理念应运而生。5G技术借助其在三种不同应用场景下的优势,利用网络切片、边缘计算等关键技术为智慧计量赋能:一方面,融入5G通信的智慧实验室能够显著提升计量工作效率;另一方面,5G结合人工智能、物联网、云计算、大数据等技术形成的"5G+"模式将带来更多的智慧计量服务,共同推动智慧计量变革。

弹体冲击下测量光束的偏摆修正研究

光栅作为瞬态高速激光测速仪测量过程中的合作目标,其表面的技术状态决定了激光多普勒信号的质量。特别是在弹体高速冲击条件下,极易造成光栅内部结构发生损坏,导致反射光无法入射至探测器敏感部。因此,本文采用LS-DYNA仿真软件对砧体结构与光栅的连接处展开分析,并获取表面处的应力应变分布,从而为光栅结构的布置方式提供参考依据。为了达到对光路修正的目的,通过对入射镜组的选型与设计,确定出了最优偏摆角的范围为±5.2°,解决了光束偏摆造成输出结果误差较大的问题,也为光栅结构的优化设计提供参考依据。

基于激光干涉法的CO_(2)气体压力测量

气体压力无接触式测量是激光技术应用的重要研究方向。为解决气体压力测量过程中的溯源问题,设计了一种基于激光干涉技术的压力测量方法,通过洛伦兹-洛伦茨方程、气体状态方程和光程差方程的理论研究,建立了基于光程差的压力测量模型,将压力测量问题追溯到光程变化量上。并以CO_(2)为研究对象,搭建压力测量实验系统,开展了293,313,333 K温度条件下,压力范围为0.1~0.3 MPa的压力测量实验。实验结果显示:压力测量值与实际值有较高的吻合度,相对误差在5%以内,证明压力测量溯源模型的正确性,对变温环境下的气体压力测量有着重要意义。