一种多模态振动系统的位置控制方法

以多模态柔性系统为研究对象,针对多模态柔性系统在操作时产生振动,影响操作性能和定位精度的问题,提出了一种基于振动叠加原理和位置控制原理对柔性系统进行主动振动抑制的方法。首先利用振动叠加原理,对系统的振动进行分解,讨论了系统的振动状态与能量表达;接着以系统的振动能量为指标,给出了抑制振动的输入位移的一种选择方法;然后为保证多模态系统在减振完成后的定位精度,提出了一种位置控制方法。为了验证所提出的振动抑制方法的有效性,首先在ADAMS中建立了单输入多模态系统的模型,然后导入Simulink中进行联合仿真,讨论此振动抑制方法的有效性以及其抑制特性。仿真结果表明:所提出的方法的减振效果良好,对比传统的控制方法来说,有较高的鲁棒性,有效抑制了系统的振动并且保证了系统的定位精度。

基于散粒体阻塞机理的变刚度柔性机械臂研究

为提高柔性机械臂的刚度和控制精度,基于散粒体阻塞机理对柔性机械臂的变刚度控制进行了研究。在柔性硅胶管内部填充塑料颗粒以构成变刚度杆,并通过理论分析和实验研究构建了其刚度模型。沿圆周方向对称并联布置3根变刚度杆以构成变刚度柔性机械臂,并基于搭建的实验平台对柔性机械臂进行变刚度控制和定位精度分析。结果表明:散粒体阻塞不仅可以实现柔性机械臂的刚度调节,还可以提高其控制精度;柔性机械臂的剪切刚度与变刚度杆的真空度成正比,柔性机械臂的定位精度与变刚度杆的剪切刚度也存在一定的正比关系。研究结果对促进柔性机械臂在工业机器人、服务机器人领域的广泛应用和提高人-机交互、人-机协同安全性有重要意义。

面向胃息肉检测的深度学习神经网络优化

胃镜检查是发现胃息肉的主要方法。传统的人工检查方式存在准确率低,易漏诊、误诊的情况。提出了一种基于深度学习的YOLOv5-SE胃息肉检测网络。该网络在目标检测算法YOLOv5的基础上进行了改进,引入注意力机制,将SE Block加入到主干网络的最后一层,增强网络的特征提取能力。改进后的YOLOv5-SE胃息肉检测网络的平均精度均值(mean average precision, mAP)达到了94.5%,相比原网络提高了3.1%,推理速度达到67 f/s(帧/秒),在满足实时性要求下较好地完成了胃息肉检测的要求。YOLOv5-SE胃息肉检测网络具有在实时性、自动检测的精度和速度等方面有一定提升,对促进胃息肉的自动检测有重要意义。

基于多体理论的虚拟血管缝合分析

针对传统主从式医疗机器人在客观条件限制的情况下很难实现主从手之间的实时力反馈的问题,提出了通过虚拟现实技术实现虚拟力反馈以替代真实力反馈的方法．以“妙手”系统为研究对象,在建立显微外科手术血管缝合过程中缝合线力学模型的基础上,根据多体系统动力学理论,对由人、互感装置和虚拟环境组成的广义多体系统进行了动力学分析,由凯恩方程建立了该系统的动力学方程．通过主手的仿真数据与从手缝合过程检测数据对比分析可知,主手和从手有相同的运动特性．证明借助虚拟环境的力反馈作用,操作者通过主手可以真实地感受到从手的运动特性．

显微外科手术机器人协同工作空间分析

介绍了自主研发的“妙手”主从遥操作显微外科手术机器人系统,该系统的主手为两个Phantom Desktop装置。确定合理的主手布局对于提高整个系统的易操作性有重要的作用。运用蒙特卡罗法对主手的单个和协同工作空间进行了分析。通过不同布局时主手协同工作空间的对比分析,得出如下结论:当两只主手相对布置、两主手中心点之间相距300mm时,可获得最大的形状规则的共同工作空间。研究结果不仅对改进“妙手”系统的性能有重要意义,而且对于研制开发双操作臂主手也有重要的参考价值。

“妙手”系统机械结构设计与优化

为了辅助医生更好地完成显微外科手术,开发了一种主从异构的显微外科手术机器人系统———“妙手”系统.“妙手”系统的主手为商业化的Phantom Desktop主手,从手为针对显微外科血管缝合而设计的“妙手”从手.从手包括位置机构和姿态机构.位置机构通过丝传动实现双四连杆机构的运动特性;姿态机构采用三轴交汇于一点的设计思想.通过分析双四连杆机构的运动特性,根据Angeles运动灵活度指标对双四连杆机构进行了优化.结果表明:当双四连杆机构前三级杆等长且I级杆与III级杆垂直时,机构运动灵活度取最大值.

高压输电线路覆冰远程监控系统研究

高压输电线路覆冰是影响供电安全的重要因素,我国是冰灾事故频发的国家,线路冰灾事故居世界前列。针对高压输电线路覆冰问题,进行了输电线路覆冰远程监控系统研究,构建了由数据采集模块、无线传输模块、智能决策模块、除冰机器人模块组成的输电线路覆冰远程监控系统。数据采集模块选用WS600-UMB集成传感器采集现场环境信息;无线传输模块由MC35i GPRS模块、GPRS/CDMA网络和Internet网络构成除冰现场与智能监控中心的信息通路;智能决策模块根据所构建的高压输电线路覆冰厚度预测模型,通过Visual C++与ANSYS联合编程,基于APDL参数化线路覆冰算法,实现实时的覆冰预警与除冰控制;除冰机器人选用PIC16F877A单片机作为主控芯片,AT24C16存储芯片作为扩展存储芯片实现除冰机器人的控制功能,利用凸轮机构实现除冰机器人的越障功能。该系统可实现高压输电线路覆冰的实时监测与自动维护,对于减轻巡视人员的劳动强度,提高线路安全运行水平有重要意义。

基于STEP和VC++的CAX系统集成技术研究

本文在详细阐述基于中性文件的CAX系统集成层次结构基础上,通过建立EXPRESS/中性文件/C++之间的数据类型映射、STEP-AP203实体/C++类/中性文件实体实例/C++类对象之间的映射、STEP-AP203实体/C++类继承关系映射,奠定了基于STEP和VC++的CAX系统集成的理论基础,并重点介绍了"词法分析模块"和"VC++对象定义模块"的实现方法。

煤体冲击破碎中应力波传递规律的研究

依据相似材料模拟原理，针对性地选择了相似材料，模拟了煤体的结构，在研制的煤岩冲击破碎实验台上进行了冲击破碎试验。为确定煤体中冲击应力波的传播规律，冲击参数与煤体性质的动态响应提供了必要的试验数据。

基于工作空间的主从式机器人比例系数分析

传统的主从同构式医疗机器人系统不能同时满足对主手操作舒适性和从手专用性的要求。主从异构式医疗机器人系统可以根据主手操作舒适性和从手专用性分别设计主手和从手,满足了对主手和从手的不同要求。主从比例系数是主从异构式机器人系统的一个重要参数。以“妙手”系统为研究对象,在确保主手和从手均满足显微血管缝合手术工作空间要求的基础上,通过对主手协同工作空间和从手协同工作空间分析,确定了主手与从手的比例系数。该系数保证系统能够顺利完成手术动作。

大直径弯管自动喷砂机器人控制系统研究

自动喷砂系统是实现钢管自动喷砂作业的重要装备,喷砂质量和效率是自动喷砂系统的重要特征。针对大直径弯管自动喷砂过程中存在的喷枪与弯管曲面的跟踪问题,进行了大直径弯管自动喷砂机器人的控制系统研究。根据所设计的直角坐标式5自由度喷枪执行机构,设计了以PLC为主控制器的自动控制系统;构建了基于红外传感器测距的曲面跟随模型;利用基于最小二乘法的二阶线性拟合方法对红外传感器组进行标定,并通过实验进行了验证。该研究对于提高大直径弯管的喷砂质量和效率、减轻劳动强度、改善工作环境有重要意义。

三角轮系式移动机构动力学建模及仿真

三角轮系式移动机构是爬楼越障机器人的重要组成部分。利用拉格朗日法建立了三角轮系式移动机构的动力学模型,利用MATLAB的Simulation工具箱对三角轮系式移动机构进行控制系统仿真。结果表明:该系统可在1.2 s进入稳定状态,说明该系统有较好的稳定性。

稻壳负压气力输送控制系统研究

气力输送是实现稻壳快速、安全、大量输送的有效途径。根据某大型制酒企业对稻壳输送的需求,进行了稻壳负压气力输送控制系统研究。设计了基于PLC和触摸屏的分层结构式控制系统,构建了基于限位行程开关和电机运行时间的电动闸门和电动吸嘴开度控制算法,实现了系统的自动控制、手动控制和检测控制功能。研究内容对于实现稻壳负压气力输送的稳定、安全运行有重要意义。

基于轮式移动平台的新型湿式清洁机器人系统

详细阐述了一种基于轮式移动平台的新型湿式清洁机器人系统,该系统主要包括机器人的移动平台和工作装置(清扫机构、吸尘烘干机构和拖布机构)。该系统利用拖布机构克服了传统干式清洁机器人对污渍清洁效果差的缺点,提高了地面的清洁度;并利用吸尘系统的热气流实现对地面的及时烘干;基于"莫比乌斯带理论"的拖布布置形式,有效延长了拖布的使用寿命,减少了拖布的更换次数。

基于ADAMS的三角轮系式移动机构动力学仿真

三角轮系式移动机构是爬楼越障机器人的重要组成部分。利用动力学仿真分析软件ADAMS建立三角轮系式移动机构的虚拟样机模型,对其各工况进行了动力学仿真分析,验证了其结构设计的合理性,分析结果为爬楼越障机器人机构的设计提供参考。

大型粮库综合监控系统研究

粮食仓储是粮食生产流通的重要环节,是保障粮食安全的重要基础。利用自动控制、无线传感、互联网、办公自动化等技术,根据粮库实际的工作环境及作业流程,开发大型粮库综合监控系统,对于提高粮食储藏技术与管理水平、减少储藏环节的产后损失、加强国家对粮食市场的宏观调控、确保国家粮食安全具有重要意义。

冲击式采煤机冲击参数研究

依据煤体中冲击应力波的传播规律理论 ,利用冲击动力学、弹塑性理论、岩石破碎学的知识 ,对冲击式采煤机的冲壁厚度、刀齿密度、冲击频率、刀齿强度等参数之间的函数关系 ,以及同煤炭本身物理力学性质之间的关系进行研究。为改进和推广现有冲击式采煤机提供了必要的理论依据。

高校机械电子工程专业机器人实践教学平台建设研究

"中国制造2025"是实施制造强国战略的重要措施,工科院校机械电子工程专业是培养"中国制造2025"所需的新型制造业人才的主体。该文针对新型制造业人才的能力需求,进行了高校机械电子工程专业机器人教学平台建设的研究。以培养新型制造业人才为目标,以4类能力需求为导向,基于专业课程体系群,构建基于通用机器人的高校机械电子工程专业机器人实践教学平台,建立分层次的实验体系。该研究对于培养新型制造业人才,助力"中国制造2025"有重要意义。

无环境阻力的尖端生长型软体机器人研究综述

尖端生长型软体机器人是一类新型的软体机器人,其制作简单、成本低,通过压力驱动主体外翻实现机器人的“生长”,且具有运动过程中无环境阻力的独特优势,在诸多领域有着广阔的应用前景。目前,机器人的变刚度控制、大范围变形检测及精准控制是软体机器人存在的三个主要问题。围绕提出的软体机器人存在的三个主要问题,从机器人灵感来源、基本结构、材料选取、转向结构设计及建模等方面对尖端生长型软体机器人进行了介绍;列举了尖端生长型机器人在诸多领域的应用;最后,对尖端生长型软体机器人的发展趋势进行了展望。

STEP标准层次结构分析

论述了产品数据表达与交换的重要性,介绍了产品数据表达与交换标准STEP的组成及层次结构,阐述了各个组成部分的内容、功能、作用以及各个组成部分之间的相互支撑关系,叙述了各个层次结构的功能及实现方法。