一种新的远距离超声测障传感器时变增益电路

在地面自主车辆的导航与控制研究中,远距离超声传感器对于障碍检测具有重要意义。针对加大发射功率和减小死区距离,提高探测灵敏度和信号饱和、自激振荡之间的矛盾,提出了一种基于TL026控制芯片的超声传感器时变增益电路设计方案,并在此基础上实现了远距离超声测距系统。野外环境中的实验结果表明,时变增益方案显著提高了超声传感器的有效探测范围。

越野自主车的远距离超声测障系统

在地面自主车辆的导航与控制研究中,超声测障系统对于提高自主车的环境感知能力具有重要作用。面向野外环境自主车应用,设计并实现了一个远距离超声测障系统。该系统由超声传感器阵列、CAN总线通信模块,以及障碍检测上位机软件构成。通过时变增益电路提高了超声传感器的发射功率并减小了死区距离;基于自主车控制系统的CAN总线,设计并实现了超声测障系统的通信模块,实现了超声传感器信号的实时采集,并通过CAN总线传送到上位机。野外环境中的实验结果表明,超声测障系统具有良好的探测范围与测距精度。

绿安乐蜥微皮纹和皮肤感受器形态学与组织学研究

运用扫描电镜、组织切片、显微拍照等实验方法对绿安乐蜥Anolis carolinensis背部未蜕皮和蜕皮皮肤微皮纹及皮肤感受器形态、组织学进行了研究,发现未蜕皮和蜕皮皮肤的微皮纹和皮肤感受器特征、大小没有显著区别,因此蜕皮组织是研究这类结构的理想实验材料;鳞片表面的棘突与支柱构成了网状的三维结构,凹窝处有1~2个皮肤感受器;皮肤感受器真皮层内有真皮小体,绞合区域和皮肤感受器β-角质层和中层明显变薄。这些特点表明,绿安乐蜥背部表皮结构与栖息地及变色能力密切相关,在保护皮肤、实现自身伪装和调节体温等方面具有重要作用,研究结果有助于进一步了解其变色机理,能够为开发自主变色材料提供生物学依据,对于研究珍稀物种皮肤微观结构具有重要借鉴意义。

基于T-S模糊模型的LQR控制器设计

基于T-S模糊模型的平行分配补偿控制器设计方法,结合线性二次型最优控制方法,设计了一个倒立摆系统状态反馈控制器。控制方法有效地将线性系统理论与模糊控制理论结合起来,可处理某些复杂的非线性自不稳定系统控制问题。针对倒立摆是一个非线性、不稳定、强耦合系统,利用MATLAB对其进行仿真实验,结果表明上述方法能够控制倒立摆稳定。TS-LQR控制器结合了模糊控制和LQR方法的优点,具有结构简单、易于实现以及稳定范围大、鲁棒性好的优点,可获得较好的动态性能和稳态性能。

一种面向行星探测的多轮机器人协调控制方法

面向星球表面探测应用,在研究基于曲柄滑块的多主动轮驱动结构的基础上,对机器人多轮协调控制问题进行研究.对机器人在平坦以及崎岖地面行驶时驱动力矩的变化进行了详细分析.提出了一种基于驱动力矩变化的多主动轮协调控制方法,并在多轮移动机器人平台上得到了实现.实车试验表明,该方法可以减少因各轮运动不协调所产生的纵向滑移现象,提高了码盘定位精度,有效地降低了能耗.

弯曲振动超声换能器在陆地自主车上的应用

因为作用距离较短,所以超声波传感器一般用于机器人低速运行在静态环境中进行的短距离测量,无法作为高速行驶陆地自主车的前视传感器来使用。为解决问题,根据超声换能器功率高、频率低时,发射的超声波衰减慢、传播距离远的原理,基于能改善传统压电换能器和磁致伸缩换能器的声匹配、提高气介式超声换能器辐射声功率及效率的弯曲振动换能器,研制了一种高功率、低频率、作用距离远的超声传感器,其波束角为9°,最大作用距离可超过35m,经实验测定,超声传感器在最大量程处测量数据稳定、指向性强,完全能够满足在高速行驶的陆地自主车进行远距离测距的要求。

基于弯曲振动超声换能器的远距离测量

未知环境下的实时障碍探测是陆地自主车(也称室外移动机器人)智能导航的关键技术。超声波传感器与其它环境探测传感器相比,具有价格低廉、便于安装使用且不受光线影响的优点,在国内外移动机器人测距系统中得到了广泛应用。但由于作用距离较短的原因,超声波传感器一般用于机器人低速运行在静态环境中的短距离测量,无法作为高速行驶陆地自主车的前视传感器来使用。针对这一情况,研制了一种高功率低频率的远距离超声传感器,其波束角为9,最大作用距离可超过35m,能满足高速行驶的陆地自主车进行远距离测距的要求。

远距离超声传感器在测距系统中的设计与应用

本文以陆地自主车为应用背景,从测距系统方面展开了对超声测距技术的深入研究和实验验证。选用最大作用距离超过30米的超声传感器,并针对单波束超声探测方案很难适应复杂多变的障碍物和地面的情况而采用两个频率不同的超声传感器,在避免了串音干扰后对信号数据的融合处理克服了单一传感器在测量方向和测量范围上的局限性。

相关算法在实时超声检测系统中的应用研究

针对自动泊车系统中感知距离信息的需要,对相关算法在实时超声检测系统的应用进行了研究。介绍了一种基于调制解调技术和匹配滤波器原理的平方和包络相关算法,降低了信号的采样率要求,提高了处理速度,设计了超声波采集系统,通过RS-422高速串口传输采样数据,并借助上位机处理器计算相关函数,较好地实现了相关算法在实时系统中的应用。

星际探测车导航控制系统结构研究

结合星际探测车的运行环境和任务,提出了一种三层递阶式智能导航控制系统结构。该结构采用了慎思与反应相结合的导航控制策略,通过建立多种人机协同机制,将人的规划能力和反应能力融入到地面协同规划层,通过机器学习的方法使探测车具备智能自主驾驶功能,实现了人机智能的有机结合,提高了星际探测车运行的安全性和环境适应性。