基于机器学习与视觉的四足机器人步态精确监测方法

为保证四足机器人在复杂地形中能准确行进,对其步态实时监测方法进行了研究,提出一种基于机器学习和双目视觉的步态精确监测方法。为降低视觉残影误差,从已知步态轨迹“动中取静”确定对足端的最佳观测点位。为补偿视觉系统误差所致足端位姿测量误差,提出一种基于深度神经网络的足端位姿精确预测方法。仿真结果表明:所设计神经网络有99.68%的概率能达到0.025 mm足端位置预测精度,可满足实时、高精度监测要求。可见所提方法将机器学习的泛化能力与视觉系统复杂误差来源相结合,使视觉方法实现了高精度测量,为足式机器人步态实时精确监测提供了新思路,进而为其足端精确定位及步态周期性保持提供了有益的方法参考。

面向实时运动学标定的机械臂轨迹规划

为解决机械臂标定效率低的问题,针对机械臂实时标定中的作业-标定共用轨迹的规划方法进行了研究。首先,选择立体视觉作为测量方式,减少对机械臂末端的物理约束;然后,以作业轨迹和靶标可视性为约束条件,采用DETMAX算法选出最优测量构型作为轨迹中间点,并分析了中间点聚类数量与轨迹极值间的关系,作为确定轨迹数量的依据;最后,在关节空间下仿真分析了新方法所得轨迹特征。研究结果表明,匀速运动段与静止段间相连的角度和角速度轨迹均具有良好平滑性,角加速度连续且无跳动;角速度和角加速度轨迹极值远低于实际对应的指标极限;各关节在中间点的角度准确且停留时间充足。因此新方法能够满足机械臂在不停工前提下开展实时标定的要求。

盾构隧道回填用自流平泡沫混凝土试验研究

通过正交试验研究了水灰比、HTFC掺合料、减水剂、发泡剂对泡沫混凝土性能的影响,改进了用于输送、生产和浇筑的施工设备。结果表明,各因素对泡沫混凝土流动度的影响顺序大小为:发泡剂掺量>水灰比>减水剂掺量>HTFC掺合料掺量。满足实际施工要求的自流平泡沫混凝土的配合比为:水灰比0.5~0.6、HTFC掺合料掺量35%~40%、减水剂掺量1.00%、发泡剂掺量3.0%~3.5%。

基于深度学习的机械臂位姿高精度视觉监测

针对机械臂标定方法存在的成本高、效率低等问题,以其中耗时最长、成本最高的末端位姿测量环节为切入点,提出一种基于深度学习的末端位姿高精度、实时视觉监测方法。首先,分析了视觉系统复杂误差源对末端靶标位姿测量结果的影响;其次,以此为依据建立神经网络结构,其输入特征为包含测量误差的靶标位姿,输出标签为精确计算的末端关节位姿;最后,在指定监测点的邻域空间内分别生成训练样本和测试样本。仿真结果表明,训练后的网络结构在超过99%测试样本上能达到0.025 mm预测精度,与激光跟踪仪测距精度相当。新方法将神经网络强大学习能力与视觉系统复杂误差来源相结合,使低成本机器视觉方法也能实现高精度测量。

基于多目标识别的机械臂实时无模型标定方法

为了解决机械臂标定方法成本高、效率低以及求解模型复杂等问题,对低成本的机械臂实时无模型标定方法进行了研究,提出了一种基于多目标识别的机械臂实时无模型标定方法。首先,选择了低成本的双目相机为测量设备,以首次标定后的机械臂为对象,将靶标分布于每个关节,并分别建立了各靶标到对应关节的位姿变换矩阵;然后,综合考虑视觉系统误差和轮廓误差的影响,基于微小误差准则,建立了各靶标采集位姿到对应关节真实位姿间的映射关系,据此提出了一种连杆参数的无模型辨识方法;最后,为了验证基于多目标识别的机械臂无模型标定方法的准确性,搭建了仿真实验,对真实场景中的连杆参数实时无模型辨识流程进行了模拟。研究结果表明:仿真数据中,关节实际位姿的估计值与真实值间偏差可忽略不计,在此基础上的连杆参数无模型辨识误差为0%~4%;该方法对连杆参数的辨识精度仅受机械臂首次标定准确性和相机手眼标定准确性的影响,而与视觉系统误差和机械臂轮廓误差无关,因此新方法在现有的视觉测量技术支持下,能够满足机械臂实时无模型高精度标定要求。

大学生结构设计竞赛基本杆件力学性能试验研究

为探讨大学生结构设计竞赛模型制作中常用单层竹皮受拉构件和竹皮空心杆的基本力学性能,用0.2 mm、0.35 mm、0.5 mm竹皮制作了108个长度为200 mm的拉条,72个长度为100 mm不同边长和侧棱包角处理的单层空心杆试件,应用电子拉压试验机测试了其极限承载力,并分析了其破坏形式、荷质比和应力。试验结果表明:0.35 mm竹皮在表面涂胶后用作拉条构件,强度可达60 MPa;用0.35 mm和0.5 mm单层竹皮结构制作空心杆需在四角进行包角处理,但缺点是会增加质量,降低荷质比。

Time-dependent behavior comparison of long-span concrete arch bridge between prototype and model

Beipanjiang Bridge is a long-span concrete arch bridges with stiffened skeleton(CABSS)in China.It has a fixed end arch with the span of 445 m and the rise of 100 m.To evaluate the rationality of the construction sequence and the time-dependent behavior of CABSS,an experimental study of a model bridge was explored.But the measured displacement and stress ratios of arch rib between prototype and model bridge did not subject to linear similarity relation when the time-dependent behavior was considered.So,the three-dimensional finite element models were established,and verified by the measured data.Then,the displacements and stresses of the prototype and model were compared with each other,when the elastic analysis or coupling of temperature and shrinkage,creep effect was considered.Furthermore,a parametric study was studied.The results showed that when the temperature,shrinkage and creep effect of concrete are considered,the finite element analysis results of prototype and model agree well with the measured results.The displacement and stress ratios of prototype and model bridge in construction and bridge completed stage do not present the geometric similarity ratio 7.5 and 1.0,respectively.They are also much influenced by concrete predicting model and variation of temperature.

一种螺旋式时域反射法探针的开发和校正

针对现有时域反射装置测量土壤含水量时,探针对周围土体产生扰动使得测量结果不准确的问题,开发一种对周围土体扰动较小的螺旋式时域反射法探针;通过控制初始含水量相同的土样,用原有探针和所开发探针分别测量土样含水量进行对比,讨论引起误差的影响因素及其变化规律。试验发现,探针直径、连接方式和入土方式将对测量结果产生影响,探针直径减小,所测介电常数值减小;探针采用铜箔连接所测介电常数值比原有探针小,比塑料连接时大;非挤土式探针所测介电常数值小于挤土式探针测得的介电常数值。

基于课堂教学活动的结构设计竞赛培训制度

经过多年的发展,大学生结构设计竞赛为土木工程专业大学生提高实践能力提供了很好的平台,但由于设计竞赛时间紧、任务重,参赛学生得不到较为系统的专业化训练,阻碍了竞技水平的提高。如何实现结构设计竞赛模型设计理论和制作技巧的传承和发展成为各大高校面临的难题。通过分析目前结构设计竞赛培训制度存在的问题,提出了从课堂教学角度开展大学生结构设计竞赛培训的具体措施和方法,并指出了上述制度的优点,为后续开展相关设计竞赛培训提供参考。

一种实验教学用蒸发结晶装置的设计

针对目前蒸发结晶实验教学的需要,以实验室常用玻璃器材为主,设计了一种蒸发结晶装置。该装置包括数显加热搅拌装置、蒸发瓶、滴液装置、H型管、套管式换热器、冷凝液接收装置、连接装置和原料液储罐等8个部分,结构简单、占用空间小。并以硫酸铜溶液的蒸发结晶过程为例,对其使用方法进行了研究。通过外形的设计,可实现装置安装时长在15 min内,用时短,拆卸方便;通过控制原料液浓度和流速,实现对晶体的生长速度和形状的调控;原料液可循环使用,原料节约;玻璃器材为主,原理展示清晰;以硫酸铜水溶液为原料液,颜色鲜艳,便于演示。该装置能较好地满足高校工程类专业实验教学的需求。