Matlab环境下拖拽式焊接机器人的运动学仿真实验

将某ER系列拖拽式焊接机器人作为仿真实验对象,利用MDH(modified Denavit-Hartenberg)方法确定其DH参数,创建对应的关节坐标系与DH模型。基于Matlab软件中Tool-box10.4版本展开运动学分析求解。利用齐次变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,使用牛顿-拉夫逊迭代法(Newton-Raphson method)求解逆运动学方程的封闭解,验证了机器人运动学建模的合理性。在Matlab中完成了轨迹规划,在关节空间下对运动轨迹分别采用了三次、五次插值规划方法。完成了机械臂全局与限定条件下的工作空间分析,整体仿真结果充分证明了拖拽式焊接机器人运动性能的合理与稳定。该方案为进一步实验与研发工作奠定了理论基础,对同系列或构型机械臂有实际应用意义。

高超声速飞行器改进阻力加速度剖面设计

针对高超声速飞行器在滑翔段标称轨迹制导过程中的阻力加速度剖面设计问题,提出了一种改进的阻力加速度剖面设计方法。为增大飞行器滑翔段航程,改善飞行状态参数,设计了以能量倒数为自变量的二次函数形式剖面,通过改变剖面中点处阻力加速度值的方式对剖面形状进行调整,以满足高超声速飞行器各项约束。仿真结果表明,与传统二次函数阻力加速度剖面进行对比,该阻力加速度剖面能够增加最大滑翔距离,并改善飞行状态参数,能支持飞行器完成禁飞区绕飞任务。

考虑时间约束的近解析滑翔轨迹快速规划方法

针对时间可控再入滑翔问题,提出一种基于阻力加速度-能量剖面的轨迹快速规划方法。该方法将滑翔轨迹规划问题分为纵向轨迹规划与侧向规划。在纵向轨迹规划部分,设计基于走廊边界双参数插值的多段光滑阻力加速度剖面,并给出终端当地弹道倾角约束的施加方法;重点推导考虑地球自转影响的时间、航程解析预测表达式,提升预测算法的快速性和精度,进而通过校正双剖面参数完成剖面设计,同时满足终端能量、航程、时间及当地弹道倾角约束。侧向规划则采用动态/静态航向角误差走廊方法,以实现禁飞区规避和终端航向调整;进一步引入考虑纵侧向运动耦合的目标航程及时间校正策略,完成考虑时间约束的3自由度滑翔轨迹生成。以美国通用飞行器CAV-H再入滑翔为例进行仿真,验证新方法的有效性、多任务适用性。验证结果表明:与现有时间解析预测方法相比,新的预测方法具有相当的计算效率和较高的计算精度优势;与现有基于标准剖面的方法相比,新规划方法具有较高的终端精度、计算效率以及较大的时间可调范围,亦可实现飞行能力边界的快速预示。

虚拟维修拆卸路径规划关键技术研究

如何进行合理的拆卸路径规划是虚拟维修技术必须解决的难题之一。在对虚拟维修中拆卸路径规划基本流程分析的基础上,得出虚拟维修拆卸路径规划的关键技术,并提出了基于vgPicker类的拾取方法、基于鼠标运动与虚拟实体运动关联的拖曳方法和一种快速而精确的碰撞检测方法。相关算法在某型装备虚拟维修训练系统VMTS中得到应用,并对其他复杂装备的拆卸维修训练有指导意义。

高速滑行艇气动阻力试验及数值研究

针对所研发的高速滑行艇型,采用风洞试验及数值模拟方法研究其在静水面高速航行时的气动阻力特性。其中,数值模拟方法基于雷诺平均N-S方程及Realizable k-ω湍流模型。结果表明:数值模拟结果与风洞试验结果吻合得较好,误差在5%以内,精度满足工程应用要求。同时,数值及试验结果也表明,合理的气动力艉型能有效抑制滑行艇尾部的流动分离以及尾涡现象,使滑行艇气动阻力下降15%左右。

气泡减阻技术研究进展

总结气泡减阻技术研究的发展历程,介绍微气泡减阻和大气泡减阻技术研究进展,介绍气泡减阻技术的实船应用情况,指出存在的问题和重点技术研究方向。

提升机运行速度的数字控制

分析了老式矿井提升机运行速度控制中存在的问题 ,充分利用脉冲编码器、PLC、工控机等新技术 ,进行了提升机运行速度的数字化控制研究 。

引气槽减阻特性的数值研究

为了考察三体滑行艇的引气槽在高航速下的减阻效果,采用数值手段模拟了不同三体滑行艇模型在容积弗劳德数从3.14到5.83的静水直航运动。通过计算值与试验值的对比,验证了数值方法的有效性。计算结果表明,相比于无引气槽模型,引气槽内凹所形成的拱度增大了断级后空穴的范围,减少了航行中的摩擦阻力;引气槽在Fr≥4.93的航速下有着较好的减阻效果,最大减阻收益为5.9%。降低引气槽拱度后,空穴范围变小,阻力性能变差;而增大引气槽拱度在容积弗劳德数从4.04到4.93时阻力有所降低,但空穴范围仍较原模型要小。

无人机无动力返场航迹规划与控制仿真

无人机无动力返场是飞行过程中风险巨大、技术复杂的环节,是影响无人机飞行安全的关键阶段。从无人机滑翔过程中的能量变化出发,研究无人机无动力返场飞行的基本控制策略及返场航迹规划,提出了返程平均阻力的计算方法。在无障碍条件下,建立了返程着陆飞行控制规律模型。仿真结果表明方法行之有效,为下一步无人机无动力在规定区域安全着陆的边界包线的计算奠定了基础。

非一致终端约束下火星大气进入段制导律设计

针对小升阻比的火星探测器在火星大气进入过程中所面临的难点问题,对火星大气进入过程制导方法进行了研究。首先在确知探测器弹道系数和升阻比的前提下,考虑过程量及开伞条件约束,优化设计再入飞行的初始再入角。然后考虑非一致终端约束和飞行器的有限机动能力,设计参考轨迹剖面,并确保其能提供足够的裕度来应付各种参数不确定性。最后设计标准轨道法制导律,完成轨迹有效跟踪,并通过六自由度仿真验证了算法的合理性,为火星着陆项目中大气进入段制导方案设计提供参考。

地铁列车轮对卡死应急处置探讨

分析了导致地铁列车在正线上发生轮对卡死故障的可能性因素,及其故障预警和判断方法,重点对列车轮对卡死应急处置模式进行了分析探讨。阐述了硬拖方案实施的要点,并对采用硬拖还是安装轮对故障走行器(救援小车)救援模式给出了建议。提出了故障或突发事件的应急处置应遵循"安全第一、兼顾效率"的原则。介绍了故障列车回库后的处理和维修的流程及经专项修订的列车轮对卡死应急处置预案。

走锚全损事故及走锚后的应急预案分析

对一起典型船舶受强风暴袭击走锚搁浅进而导致全损事故的事故原因从人、机、环境和管理等方面进行深入分析。鉴于走锚事故频发且后果严重,建议制定船舶走锚后应急预案,特别强调船长在采取起锚重新抛措施前需考量的内容。

基于双目视觉的机器人虚拟拖动示教技术的研究

针对工业机器人拖动示教技术可拓展性差及市场应用推广难等问题,基于双目视觉研究机器人虚拟拖动示教技术,降低机器人拖动示教成本。根据机器人末端姿态获取要求,设计基于双目视觉的末端姿态获取实验平台,并研究末端姿态获取方法。通过坐标变换技术研究机器人虚拟样机和末端执行器虚拟样机融合方法,实现ADAMS环境中机器人虚拟拖动示教模型的构建。以末端姿态数据设计虚拟模型驱动函数,研究机器人关节角度序列获取方法,实现机器人虚拟拖动示教轨迹再现。以毛笔为机器人末端执行器的实例验证了基于双目视觉的机器人虚拟拖动示教技术的可行性。虚拟拖动示教技术避免了复杂的机器人逆运动学求解问题,为机器人轨迹规划提供了便捷的方法。

提高东黄复线输量的可行性方案

增加昌邑站、寿光站输油设备及自动化改造,添加减阻剂和发清管球清管作业等几个方面,对东黄复线有针对性的提出改造方案,达到其增输目的,实际已经进行了更换过滤网、流程改造和添加减阻剂提压试验,增大了输量。

基于阻力加速度倒数剖面的再入轨迹规划与制导方法

针对升力式飞行器再入制导问题,提出了一种基于阻力加速度倒数剖面的在线解析规划与制导方法。首先将过程和终端约束转换成阻力加速度倒数形式的飞行走廊,采用三次样条函数描述倒数剖面。然后通过解析计算航程上下界,利用待飞航程在倒数剖面内的近似线性关系,以满足待飞航程为目标,迭代计算得到阻力加速度倒数剖面;在飞行过程中根据当前状态和实际待飞航程,周期性更新阻力加速度倒数剖面。通过对阻力加速度剖面的跟踪进行纵向制导,解算倾侧角指令;通过倾侧角反向来进行侧向制导,限制航向角偏差。实现了再入轨迹的在线快速生成与更新,并利用阻力加速度动态特性,将其与跟踪制导结合,提出的方法效率高,适应性强,有工程应用的潜力。