基于虚拟样机技术的四足机器人结构设计

四足机器人属仿生机器人,产品设计要经过周而复始的设计-实物试验-再设计过程,才能达到要求的性能。本文采用虚拟样机技术对四足机器人进行结构设计,通过在虚拟样机系统中加入零件的物理信息(如材料种类、密度、关节摩擦,接触力等),在ADAMS环境下,对虚拟的四足机器人进行运动仿真。仿真试验发现机器人膝关节所受冲击力过大,因此改进方案,重新设计腿部结构。改后结构的仿真试验表明:新结构明显的减小了机器人运动中所受的冲击力,体现了虚拟样机技术在四足机器人结构设计与功能模拟一体化,便于提出优良设计方案的优势。

绳索-弹簧机构工作空间分析

对于绳索牵引并联机构,因绳索只能承受拉力而不能承受压力,因此完全约束的n自由度绳索牵引并联机构至少需要由n+1根绳索来驱动,冗余驱动会导致成本增加,绳索拉力求解复杂。绳索牵引并联机构中,在末端执行器与机架之间选择适当位置引入弹簧,构成绳索-弹簧机构,由弹簧来提供被动力,则可以实现绳索驱动器与自由度数目相同的可控绳索-弹簧机构。以平面3根绳索1根弹簧机构为例,建立模型,求解可行工作空间,分析弹簧参数对绳索-弹簧机构可行工作空间的影响,采用遗传算法对机构构型进行优化,并对比分析优化前后的工作空间指标。结果表明,绳索-弹簧机构在构型优化选择适当的弹簧参数后,可以显著改变工作空间及其质量,为后期规划动平台的运动轨迹提供参考。

自主移动机器人系统的新研究方法:AIS

多自主移动机器人系统(MAMRS)与免疫系统有许多相似之处,将免疫识别效应和局部免疫网络(LIN)机理引入到MAMRS中,以机器人所探测到的周围环境作为抗原,将采取的反应行为看作抗体,而在LIN之间相互作用通过机器人间的通讯实现,最终在整个免疫系统内,决定机器人行为。通过仿真实验证明该方法有效。

FAST 50m模型馈源支撑系统的结构参数优化

对大射电望远镜50 m缩比模型的索驱动馈源支撑系统三级结构及参数进行优化设计。考虑到馈源支撑系统的天顶角指标从40°增加到60°的技术要求,改变二级模型结构,提出了三级索驱动馈源支撑系统结构,由馈源舱,AB轴,Stewart平台三部分构成,为了降低索拉力差,馈源舱的调整角度设计为20°,AB轴调整40°,Stewart平台调整定位精度。对馈源舱,AB轴的结构参数做了优化设计。并依优化结果,制造了新的三级索驱动馈源支撑系统的50 m缩比模型进行测试验证。

教学中团队合作能力评估

我校对连续几届"机械制造及其自动化专业"毕业生进行调研,调研分析报告表明专业教学中最需要改进的方面是:实习和实践环节,对于未来工作中所必须具备的如组织管理能力、团队合作能力、表达能力等所谓非技术性能力即软实力的培养。因此针对以上问题,我们实施《综合性实验训练项目》的建设。但实施中发现对于团队协作能力个人评分中,同学之间互相评价结果并不理想,出现了很多同组人员均为最高分或是相同分数表的现象。为此,我们设计了一个综合打分表,解决这个问题,并给出相应的打分规则,使评分相对公平公正,反映个人在团队中的能力及贡献。

多自主移动机器人系统研究与发展

多自主移动机器人以其单个机器人无法比拟的优越性已经引起普遍重视。本文从宏观上将多自主移动机器人的主要研究内容分成4大块:体系结构、组织与协调、个体、仿真验证。总结了关键技术,评述了目前各主要方向的进展,并展望了多自主移动机器人研究的前景与发展趋势。

机器人任务描述与自动分解算法研究

给出机器人任务的五元组描述模型 ,针对装配次序规划中产生的以AND/OR图表示的零部件装配次序 ,提出任务分解的算法 ,将复杂的装配操作分解成机器人的操作单元。由于操作单元可移植 ,可组合 ,是机器人执行复杂任务编程时的理想输入。因而该算法将使机器人在装配操作中的编程工作大大得到简化 。

ASV在ASP中的应用

装配次序的表述和产生是近年来的一个研究热点。对此 ,人们做了大量的研究工作 ,其中大部分工作是基于CAD几何信息模型而自动产生装配次序。本文提供的装配状态矢量法 ,它是结合宏观规划和微观规划的有力工具 。

机器人学中应用的人工免疫原理、模型与展望

给出人工免疫与机器人学的四个结合模型:负选择、克隆选择、进化免疫、免疫网络.介绍其生物机理,归纳和评述了主要算法及在机器人中的应用成果.与其它进化算法做了比较,并展望了进一步的研究方向.

立体视觉测程研究进展

立体视觉测程技术正逐渐成为移动机器人在非结构化环境中导航定位的主要实现方法.本文对立体视觉测程技术在机器人导航应用中的现状进行分析,总结目前立体视觉测程技术的主要研究内容和方法,评述各种技术方法的优缺点,最后对立体视觉测程的发展进行展望.

考虑柔索振动影响时索牵引并联机器人的动力学分析与控制

现有索牵引并联机器人研究中,大多没有考虑柔索振动对系统运行精度的影响。为此,提出一种适用于慢速运动的索牵引并联机器人动力学模型,模型中将柔索的运动分解为稳态运动与小幅振动两部分。系统的期望运动可由柔索的稳态运动来实现,柔索偏离稳态位置的运动可由对应的小幅振动来描述。针对稳态运动和小幅振动分别设计了相应的控制器,稳态运动的控制器保证系统可按期望的轨迹运行,小幅振动的控制器则用来抑制柔索在运动过程中出现的振动,这种振动是不希望出现的。最后,给出了一个数值算例来验证本文动力学模型及控制算法的有效性。

流程工业生产调度与控制集成系统研究

根据流程工业生产控制系统的特点,对生产调度和监控系统的集成需求进行了分析,讨论了调度与监控系统的集成策略,建立了一种新型的集成系统模型框架,设计了静态调度器和动态调度器的结构,并从获得工程满意解的实际需求出发,分析了集成系统的约束参数和调度算法,为实现流程工业调度与监控系统的集成提供了一种新方法。

移动机器人的免疫非时间参考路径跟踪控制

针对移动机器人非时间参考控制方法的不足之处,借鉴生物免疫反馈响应过程的调节规律,提出了移动机器人的免疫非时间参考路径跟踪控制方法。该方法既有不依时间规划调节输出控制的特性,而且充分考虑到机器人机械结构与电机力矩特性的要求,实现了在误差较大时对控制量的限幅;通过选取合适参数,还能减小系统的超调量,进一步改善整个控制系统的性能。对于动态事件,采用插入算法,提高机器人对动态环境适应能力,使控制方法更适宜实际应用。仿真与实物实验,验证了该方法的有效性。

机械专业复杂工程问题教学案例剖析——《机械综合实践项目》的开展

本文结合专业认证的需求,探讨为培养学生的创新能力和实践动手能力而开展的实践教学课程——《机械综合实践项目》课程,分别从课程教学设计、课程组织实施以及课程实施情况等几个方面进行论述,以期达到培养学生解决复杂工程问题的能力。

浅论OBE导向下的《机械设计》教学内容与教学方法的更新与改进

产出导向(OBE)教学模式要求以学生为主体、教师为主导,本文以学生达到出口要求为教学最终目标,分别从教学内容完善、教学过程的重视、学生成绩评价方式的改革等方面着手,努力把学生的主体作用和教师的主导作用结合起来,最大限度地调动学生的学习积极性、主动性,把传授知识与培养能力融为一体。

培养学生自主学习能力的研究——论《机械创新综合实践项目》的实践

《机械创新综合实践项目》课程具有较强的工程性,同时又顺应了时代潮流对人才培养及技能掌握的要求,将以往以“教”为主转换为“基于问题、基于兴趣”的探究式项目教学,以学生个性化自主创新选题为抓手,以能力培养为最终目的,强调学生创新实践全周期训练,促推学生主动转变学习方法,培养创新型人才。

基于神经网络颜色识别在RoboCup中的应用

提出了在Visual C++环境下的基于神经网络颜色识别方法,并将其应用到RoboCup中。该方法首先在Visual C++中提取颜色的YUV值,然后设计神经网络并处理YUV值,网络最后输出颜色对应的ID值。该方法极大地提高了颜色提取和识别效率。

“双向多维度融合”提升混合式教学的质量

在校内外多平台的基础上,开展以“直播课程为主、线上自主学习和其他平台交流讨论为辅”的混合教学模式,分析教师的信息技术能力、课堂调控能力及应变能力对线上教学的重要性,利用“课前的有意导—课中的随机督-课后的及时查”多维度融合,让课前的有意设计成为课中的调剂品,课中的随机监督成为教学的助推剂,课后的及时反馈成为课堂的压舱石,促使学生积极参与课堂互动,引导学生主动思考,确保线上混合教学的教学效果。

机械专业结构力学课程的地位及其内容设置探讨

结构力学课程作为土木建筑类专业的核心课程,在机械类专业中的地位较为边缘化。本文指出,结构力学课程是对其它基础力学课程的重要补充,同时在机构强度、刚度分析中也发挥着重要作用。针对结构力学课程内容陈旧、偏土木建筑的特点,对如何调整这门课的内容以适应机械学科现状进行了进一步探讨。

绳牵引机器人加入弹簧后刚度分析

刚度是机器人重要的设计评价指标之一,不仅影响机构的动态特性,还决定机器人在负载情况下末端执行器的定位精度。对于n自由度的绳索牵引并联机器人,由于绳索只能承受拉力而不能承受压力,故至少要由n+1根绳索来驱动,冗余驱动的绳索拉力求解非常复杂。当在绳索牵引并联机器人中适当位置引入弹簧,构成绳索-弹簧机构,则可以实现n自由度的绳索-弹簧机构由n根绳索驱动。从刚度的基本定义出发,在绳索-弹簧机构静力学平衡方程的基础上推导出机构在可行工作空间内不同位姿点处的刚度矩阵解析表达式,即被动刚度矩阵和主动刚度中海瑟矩阵的解析式。加入弹簧后,绳索驱动机器人在力封闭可行工作空间内的主、被动刚度增加,并以3根绳索1根弹簧和4根绳索的平面3自由度机构模型的数值算例进行了验证。