基于模糊PID的球形两栖机器人的设计及控制

为了解决移动机器人对工作环境要求严格的问题,设计了一种适用于多变、狭窄环境的轻小型球形陆空两栖机器人,具有地面滚动和空中飞行两种运动模式,可以自主完成运动模式的切换。首先,设计了机器人的结构,包括滚动部分、飞行部分和模式切换部分。基于拉格朗日方法,建立了不同运动模式下的动力学模型,建立了基于欧拉方程的运动学模型。最后,根据机器人的运动模型,设计了飞行模式和地面滚动模式下的姿态控制器,并对控制器进行了仿真对比实验。在实机上进行了测试,实验结果表明,该机器人能够实现自主模式切换,在不同运动模式下运动稳定、姿态可控,在纯地面模式下具有一定的越障能力。在结构、控制方法及控制策略切换方法上对陆空两栖可变形机器人具有一定借鉴作用。

基于Ghost改进的YOLOv5轻量化双目视觉无人机避障算法

为解决无人机在室外实际飞行时的自主避障问题,提出一种基于Ghost改进的YOLOv5轻量化双目视觉无人机避障算法。首先,引入Ghost模块改进YOLOv5中的CBL和CSP_X单元,使用CIOUloss作为回归损失函数,并将非极大值抑制CIOUnms修改为DIOUnms以优化损失函数;其次,对双目相机进行标定和校正;使用ORB特征点提取和滑动窗口匹配算法得到检测目标的视差值,再根据视差值和相机内参求解出障碍物的距离信息;最后,根据障碍物的位置和距离实现无人机的自主避障。该避障算法在嵌入式系统中运行的平均FPS达到14.3,并用无人机避障飞行试验证实了该算法的可行性;改进后的网络检测平均准确率为76.88%,与YOLOv5相比,平均检测精度均值下降0.37%,但检测时间下降22%,参数量下降25%。该算法对无人机的自主避障具有重要的应用价值。

融合CBAM的YOLOv4轻量化检测方法

基于深度学习的目标检测算法应用于无人机视觉中,会极大提升无人机的场景理解能力,但模型参数量和计算量巨大,难以应用于移动端或嵌入式平台.因此本文提出了一种效果较好的轻量级实时检测模型,采用YOLOv4模型网络作为主要参考模型,使用MobileNet替换主干网络,并通过添加CBAM注意力机制以及Soft-NMS后处理策略来提高模型的准确性.选用PASCAL VOC数据集来测试所提出的轻量级YOLOv4模型,结果显示参数量只有原模型的一半,但速度FPS提升了26.48,精度mAP只下降了0.52%.将所提出的轻量化YOLOv4模型部署Nvidia Jetson TX2低功耗系统以及树莓派上,飞行试验显示在TX2上模型FPS达到了21.8,是原始的YOLOv4的4.74倍,将本算法部署到无人机装载的嵌入式平台上,能够对航拍视野中的车辆目标进行实时识别和定位.

储能/姿控一体化飞轮能耗试验研究

给出了储能/姿控一体化飞轮在高速运转下能量损耗测试原理及方法,建立了飞轮能耗试验系统,进行了能耗试验,分析了飞轮能耗的组成及其影响因素,在试验的基础上,给出了降低飞轮系统能耗的方法。飞轮能耗包括机械损耗、风阻损耗及电损耗,其中比重最大的部分为轴承摩擦导致的机械损耗。提高真空度可以有效降低风阻损耗及电损耗,但机械损耗不受影响,机械损耗随转速升高而增大。在10 000 r/min以下飞轮能耗较低,飞轮具有较好的性能,当转速高于10 000 r/min后机械损耗急剧上升,需要采用磁轴承支撑来降低机械损耗。

类金刚石薄膜在干摩擦、油和脂润滑条件下的摩擦学性能分析

通过钢/类金刚石(DLC)薄膜摩擦副在干摩擦4、122油和L252脂润滑条件下的球-盘摩擦学试验,对比分析润滑条件、载荷、速度对DLC膜摩擦系数的影响,利用原子力显微镜分析膜层磨损性能,研究润滑条件对膜层磨损寿命的影响。结果表明:油、脂润滑下DLC膜最大静摩擦系数分别减小了17%和38%;从0～2000 r/min转速范围内,DLC膜摩擦系数随转速增加而减小,油润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数小15%～48%,脂润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数在0～500 r/min转速范围小,超过500 r/min后干摩擦DLC膜摩擦系数小;油和脂润滑条件下,DLC膜层的磨损程度明显降低,磨损率相比干摩擦条件下分别减小了7.4倍和15.5倍。

复合材料飞轮转子设计

考虑到转子与驱动机构的连接,给出了一种金属轮毂加复合材料轮缘结构飞轮转子的设计方法。分析了转子材料、结构、连接及制作工艺等因素对储能密度的影响,分析结果表明:复合材料轮缘内外径比值α是影响其储能密度的关键,根据轮缘材料选取合理值,对轮毂进行优化可以进一步提高转子的储能密度。分析中所用复合材料及胶粘剂力学常数的准确性是影响仿真结果的主要因素,通过实验对其理论值进行修正可以进一步提高仿真结果的准确性。对实际应用中一个具体飞轮转子进行了设计并制作出了转子,在20 000 r/min转速范围内进行了旋转应力实验,仿真分析与实验结果取得了较好的一致性,证明了本文设计方法的正确性。

微小卫星用陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的性能试验

为解决微小卫星姿态控制执行元件—姿控飞轮的轻量化、高效支撑及润滑问题,提出了应用脂润滑陶瓷轴承为微小卫星姿控飞轮提供支撑和润滑的方法。试验研究了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的启动、摩擦功耗、温度特性、抗振动性能及寿命特性,试验结果显示:与同型号钢制球轴承相比,陶瓷球轴承在静态摩擦力矩及功耗方面性能更优良,可以有效减小姿控飞轮的启动电流和摩擦功耗。陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮在-30～50℃具有良好的启动性能,低于卫星最低工作温度20℃时仍能保持良好的启动特性,无冷焊问题,完全满足卫星发射时抵抗振动的要求。振动试验后的姿控飞轮在4年的地面真空试验中功耗电流变化率在有真空度和温度变化的影响下小于1%,验证了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮使用寿命优于4年,满足国内微小卫星对姿控飞轮轻量化和使用寿命的要求。

飞轮单轴姿态控制及储能系统

给出了一种应用于小卫星的集成化单轴姿态控制及储能系统。用同轴反转安装的双飞轮进行必要的解耦控制，能够实现卫星在日阳期及日阴期能量的储存与释放，同时对卫星的姿态进行稳定或按照要求调整。通过仿真分析，证明了集成化单轴姿态控制与储能系统方案的正确性，分析了系统参数对控制精度的影响，给出了参数优化途径。搭建了单轴姿态控制与储能实验演示系统并进行了实验，在0～20000r／min转速下进行了储能实验，该过程模拟卫星单自由度旋转气浮转台的控制精度优于1．5^o，折算到百公斤量级卫星的姿态角波动量为1．8’；以20000～10000r／rain的转速进行了放能实验，该过程转台的控制精度优于1．2’，折算到百公斤量级卫星的角度波动量为1．6”，总线电压24V，电压波动量〈1．8％。实验结果表明：单轴姿态控制与储能系统应用于卫星及其它空间飞行器上能够同时完姿态控制和能量需求。

六转子微型飞行器及其低雷诺数下的旋翼气动性能仿真

提出了一种新结构的六转子无人飞行器的概念,该飞行器可以在空间任意方向飞行,甚至可以在地面上滚动前进。分析了其可能的三种构型并给出了各自的运动方程,给出了三轴解耦时该飞行器的配置方式及转子空间位置。由于该飞行器具有小尺寸外形、低重量和飞行速度慢的特点,根据转子速度、弦长和飞行模态,计算得该飞行器的雷诺数变化范围为1×104到12.8×104。以选用的Eppler 387翼型作为分析对象,采用正投影混合网格方法对其在低雷诺数下的气动性能进行研究,得到了雷诺数分别为1×104,2×104,3×104和6×104下对应不同迎角的升力系数、阻力系数和升阻比,并对雷诺数为6×104下的升力系数仿真结果同试验结果进行了对比,二者具有较好的一致性。制作了六转子微型飞行器样机,实现了垂直起降及慢速前飞。

功能纺织品用于防护服的探讨

介绍了应用于防护服的各种高科技纤维和织物的种类 ,并就功能纺织品的高温、高模、防雨透气、形状记忆、蓄热保温等防护功能分别作阐述。

微震监测技术在煤矿突水监测中的应用

为了解决每层地板破裂产生微震,而监测震源是确定突水部位这一关键问题,采用微震监测技术在峰峰矿区梧桐庄煤矿进行了底板突水预测试验研究,发现微震规律符合煤层底板"递进导升"的突水机理。根据监测结果,反求力学参数,模拟开采,就可以预测下一步可能破裂或微震的发生部位,进而实现突水的预测预报。该技术对煤矿安全高效生产有重要的意义和良好的应用前景。

医疗保健用新型功能纺织品

概述了功能性纺织品在医疗保健领域应用的最新发展现状,介绍了多种国内外最新应用技术,包括医 疗和辅助治疗功能性纺织品、保健抗菌类纺织品及具有护肤功能的纺织品。

Ag膜在干摩擦、油和脂润滑下的摩擦学性能研究

精密运转部件表面沉积一层软金属银和银基固体薄膜可以有效地降低摩擦、减小磨损。通过钢球/镀Ag膜摩擦盘在干摩擦、4122油和L252脂润滑条件下的球-盘摩擦学试验,研究Ag膜在油和脂复合润滑下的摩擦学性能,分析润滑条件、载荷、速度对Ag膜摩擦因数的影响。试验结果表明:在4 N法向载荷和油、脂润滑下,与干摩擦相比,镀Ag膜摩擦副的最大静摩擦因数分别减小了10.7%和6.1%;在0～2 000 r/min转速范围内,Ag膜摩擦因数随转速增加而减小,与干摩擦相比,油润滑下Ag膜摩擦因数减小9%～48%,脂润滑下Ag膜摩擦因数减小17%～52%。Ag膜在干摩擦、4122润滑油和L252润滑脂复合润滑下,摩擦因数均随载荷增加而降低;Ag膜摩擦副/钢球在油、脂复合润滑下启动摩擦力矩小,摩擦副在宽转速范围内摩擦因数变化小,运转平稳。

高速混合陶瓷轴承性能试验

为进一步研究陶瓷轴承摩擦性能,通过混合陶瓷球轴承与同型号同精度钢制球轴承的对比试验,分析高速精密陶瓷球轴承应用于卫星姿控飞轮的可行性,试验结果表明:陶瓷球轴承的静态摩擦力矩、高速运转下的温升和摩擦功耗均小于钢制球轴承;陶瓷球轴承加速度振动性能和钢制球轴承相当;速度振动性能值在低频和中频段陶瓷球轴承小,但在高频段速度振动值大,飞轮工作转速远低于高频段所对应的转速,陶瓷球轴承的综合振动性能优于钢制球轴承;将陶瓷球轴承应用于小卫星调姿飞轮中,可以极大地提高飞轮的角动量/质量比,减轻系统质量,从而获得更大的功能密度.

工程项目施工进度控制的新方法

为了解决因消除偏差而频繁修改施工网络计划的问题,实现工程项目施工多方案的编制及动态进度控制,采用多方案施工网络计划,从而加快施工网络计划的调整速度,保证工程的如期完工。该方法的实质是将施工经验与网络技术相结合,对可能影响工期的工程,做出尽可能多的施工方案和计划,在施工方案的编制阶段为以后的方案调整、动态监控和调整偏差提供了行之有效的技术准备,为动态施工网络计划应用在土建工程中,确保进度、工期目标的实现提供新的手段与方法。

利用多方案网络计划实现矿建施工进度控制

应用多方案网络计划,实现矿建施工方案的编制及进度控制,可以解决为消除偏差而频繁修改施工网络计划的问题,为施工网络计划应用在矿建工程中,确保进度、工期目标的实现提供了新的方法。

《FIDIC合同条件》课程双语教学模式与实践研究

FIDIC合同条件是国际工程承包的标准合同文件范本之一,在世界各个国家的土木工程建设中应用非常广泛。随着世界经济一体化的趋势和中国的加入WTO,我国对精通外语的工程管理专业人才的需求在不断增加。本文首先从日益频繁的国际工程交流竞争的实际形势出发论述了在工程管理专业教学中开展FIDIC施工合同条件双语教学的必要性,剖析了目前开展FIDIC双语教学的重点、难点和常见的问题,并针对教学培养大纲的要求,结合教学实践探讨该课在教学中行之有效的讲授方法和改进建议,旨在培养具有综合涉外竞争力和符合国际工程市场需求的工程管理专业人才。

陶二矿沿空留巷技术研究

通过数值模拟试验分析研究了锚索支护沿空留巷的布置方式,对沿空留巷支护设计进行了介绍,并在陶二矿11465工作面运输进行了巷沿空留巷试验,试验获得了成功并取得了明显的经济效益。

我院土木工程专业双语教学实践与探究

随着世界经济一体化的趋势和中国的加入WTO，我国对精通外语的专业人才的需求在不断增加。目前高校实行的双语教学是一场新的教学改革。本文基于目前我国高校双语教学现状，结合个人双语教学的初步实践体会，探讨我院土木工程专业应如何开展专业课的双语教学以及实施双语教学应具备的条件和今后需努力的方向。

单轴飞轮储能与姿态控制系统误差分析

介绍了单轴飞轮储能及姿态控制一体化系统的总体构成和工作原理,研究并推导了系统的数学模型,分析了系统误差产生的原因,建立了转台角度位置误差与转子安装不同轴误差、转子偏心误差、飞轮速度测量与控制误差之间的误差关系式,并进行了误差合成。结合实际实验系统算出了各项误差,并对比和分析了各项误差。结果表明:影响系统位置精度的主要因素有飞轮安装不同轴误差、转动惯量误差和飞轮速度测量与控制误差等,其中飞轮转动惯量误差和飞轮安装不同轴误差是不可控量;而飞轮的转速测量与控制误差是可控量。最后提出了提高飞轮储能与姿态控制系统精度的主要方法,可以通过提高位置测量传感器和速度测量传感器的分辨率,采用先进的控制算法来降低飞轮的转速测量与控制误差。