不平整地面仿人机器人行走控制策略

针对仿人机器人行走于不平整地面会失稳倾倒的现象,提出基于Kane碰撞原理的在线调节控制算法。该调节算法可以实现快速的动力学解算,估算出仿人机器人遇到障碍时地面对腿部的冲击力大小,据此调节仿人机器人的腿部及躯干姿态参数,使机器人成功稳定行走过凸起或凹陷障碍。采用Matlab的Simulink工具,仿真验证了5杆仿人机器人模型基于Kane在线调节控制算法平稳行走过障碍的过程。

一种不平整地形下足式机器人的主动柔顺控制方法

为实现足式机器人在不平整地形下的稳定行走,提高机器人对不平整地形的适应能力,提出一种主动柔顺控制方案,包括基于关节空间的主动柔顺控制、机身姿态柔顺控制和关节PD控制。根据足式机器人运动学模型设计平地步态,作为机器人不平整地形下前进的主步态;通过采用基于关节空间的主动柔顺控制方法和机身姿态柔顺控制方法,生成关节角度和角速度修正量,进而得到腿部关节跟踪指令;利用虚拟样机技术对多种地形进行仿真,仿真结果表明采用提出的主动柔顺控制方法提高了机器人对不平整地形的适应性。

基于deep Q-network双足机器人非平整地面行走稳定性控制方法

针对双足机器人在非平整地面行走时容易失去运动稳定性的问题,提出一种基于一种基于价值的深度强化学习算法DQN(Deep Q-Network)的步态控制方法。首先通过机器人步态规划得到针对平整地面环境的离线步态,然后将双足机器人视为一个智能体,建立机器人环境空间、状态空间、动作空间及奖惩机制,该过程与传统控制方法相比无需复杂的动力学建模过程,最后经过多回合训练使双足机器人学会在不平整地面进行姿态调整,保证行走稳定性。在V-Rep仿真环境中进行了算法验证,双足机器人在非平整地面行走过程中,通过DQN步态调整学习算法,姿态角度波动范围在3°以内,结果表明双足机器人行走稳定性得到明显改善,实现了机器人的姿态调整行为学习,证明了该方法的有效性。

GPS在农田土地平整地形测量中应用的初步研究

根据测量的田面高程数据和估算的平地土方量,对GPS测量技术的田间应用效果进行评价,利用统计方法对比分析定点GPS与水准仪测量的高程数据,初步探讨车载行进速度对GPS测量精度的影响,分析采用GPS技术替代人工水准仪测量方法的可行性。结果表明,基于定点GPS数据和水准仪测量结果绘制的田面微地形状况具有较好的相似性,两者间具有相同的测量精度。车载行进速度对GPS测量精度的影响是明显的,慢速下的GPS测量精度高于快速下的相应结果,低速且匀速的车辆行驶方式是确保该法测量精度的重要措施。在农田土地平整作业中,利用先进的GPS技术替代传统的人工水准仪测量方法对田面高程进行测量具有较好的可行性。

对不平整地形条件下的高校新校区整体规划设计若干思考

高校新校区的整体建设的占地面积较为巨大,因此对于建设用地地形地貌的处理在规划设计中极为关键。本文针对不平整地形条件下的此类设计创作,归纳出场地、交通、空间以及景观这几类与地形密切相关的设计内容,并试图梳理出一些系统的策略与手法,来妥善应对不平整地形的影响,并创造富于地形特征、特色鲜明的校园。

基于非平整地面的轮腿复合机器人运动学研究

针对一种轮腿复合机器人进行了运动学分析,得到机器人在平整地面上的运动学模型。在此基础上将非平整地面对机器人运动的影响简化为两个力作用在机器人上,建立机器人在非平整地面上的运动学方程。利用Matlab软件仿真分析了几种典型路况下机器人的运动情况。仿真结果表明,当机器人在地面波动类似方波和三角波的地面上行走时,机器人参考点的位姿与静止目标位姿之间的偏差最大。从而为机器人的控制系统的设计提供了一个详细准确的运动学方程。

基于无人机LiDAR的农田平整地势测量方法

为了提高农田平整作业中地势测量速度与精度,本文提出一种基于无人机LiDAR的农田平整地势测量方法。通过无人机搭载LiDAR测量系统,获取高精度农田地势点云数据。对采集的点云数据进行预处理,通过直通滤波方法去除z轴方向上的大量噪点。使用渐进式形态学滤波算法,分割农田地面点与非地面点。在保留主要农田地势信息特征的基础上,使用基于VoxelGrid滤波器的农田地势点云精简方法对农田地势点云数据进行精简。在4块不同面积的农田中,分别使用无人机LiDAR测量方式与全球导航卫星系统(GNSS)测量方式进行地势测量试验,试验结果表明,与GNSS测量真值的平整度相比,其准确度分别为94.681%、91.364%、90.588%和90.287%,与GNSS测量真值的最大高程差相比,其准确度分别为99.391%、98.167%、97.025%和98.776%,与GNSS测量真值的高差分布列相比,其准确度分别为99.307%、97.914%、98.673%和95.110%。本文提出的基于无人机LiDAR的农田地势测量方法可快速精准测量农田地势信息,可为下一步农田平整作业提供数据支持。

开发挖掘机平整地面和斜坡的自动整平作业模式

1.平整作业的种类反铲挖掘机平整地面是一种常见、频繁和必不可少的作业项目。单独操纵挖掘机工作装置任意1个动作时,挖掘机斗齿尖的运动轨迹均为弧线形,均无法实现平整地面作业,因此无论是平整地面作业,还是平整斜坡作业,应采用复合动作方法。（1）平整地面作业平整地面的操作方式是将铲斗和斗杆展开至适当位置,铲斗不动,以V_1速度伸出斗杆缸活塞杆,即收斗杆,同时以V_2速度伸出动臂缸活塞杆,即升动臂。

GPS在农田土地平整地形测量中的应用

在这些先进的测绘技术中,GPS技术的优点有很多,目前已经在测绘行业得到了非常广泛的应用。GPS系统是由美国最先研制出来的,被用在卫星的定位和导航工作中。随着时代的进步和社会经济的发展,目前GPS这一先进的测绘系统已经逐渐涉及到国民社会经济的各个领域并得到了非常广泛的应用。

双点激光测控自动调平整地装置的设计与研究

针对于激光整平土地方面是单点作业(一个激光接收器),不能实现平整刮板左右高低的独立调整,常规土地平整作业劳动强度大、平整精度低等农业上的平地问题,设计了一种双点激光测控自动调平整地装置,实现双点激光控制整地作业。本文主要阐述了该装置的装置设计以及进行模拟地表高程差的实验研究介绍。

沙雅县积极推广激光平整地机械化技术

新疆沙雅县针对现有大量耕地没有规划、零星分散、高低不平整，导致水的利用率较低，水资源浪费，农业生产成本高，生产效率低等现象，突破常规采用推土机和铲运机等机械进行耕地平整的方法，积极推广激光平整地机械化技术，有效地对现有耕地进行整合规划平整。

道路平整度检测多源数据高精度同步采集

随着使用年限增加,道路出现了不平整等路面损坏情况,急需一种快速、有效的道路平整度检测设备对道路进行检测。设计了一种道路平整度检测多传感器数据同步采集系统,以FPGA为控制核心,利用GPS输出的NEMA数据和高稳晶振建立高精度的时间基准,采用A/D采样的方式进行同步数据采集。为提高系统的抗干扰能力和数据采样的精度,传感器信号调理电路采用差分放大和抗混叠滤波设计。实验结果表明,该系统完成了多传感器数据高精度同步采集,时间同步精度为微秒级,能够为评价路面平整度提供高精度原始数据,具有数据采样精度高、稳定性好、抗干扰能力强、成本低等优点,已在武汉夕睿光电技术有限公司的道路检测车上得到成功应用。

不平整跑道激励下飞机起落架随机响应及可靠性分析

采用非线性二自由度系统构建了飞机起落架模型,通过时域噪声刻画了不平整跑道对飞机起落架系统的随机激励,并引入路面不平度系数描述了跑道的不平整程度;基于飞机起落架模型响应的概率密度函数及其统计量,开展了不平整跑道对飞机起落架系统影响规律的研究。应用随机可靠性分析方法以及人体振动舒适性理论,通过建立安全域和舒适域与系统响应之间的关系,分析了起落架模型在不同路面不平度系数下的可靠性,并对乘客舒适性进行了评价。研究结果表明:路面不平度系数越大,系统状态变量的波动越剧烈,系统的可靠性和舒适性与路面不平度系数呈一定的负相关性;在路面不平度系数较小的情况下,系统平均首次穿越时间以及舒适性受随机扰动的影响更加显著。

环端面不平整条件下衬砌管片抗剪承载特性研究

在衬砌管片拼装过程中难免出现环端面不平整(或环缝间垫片局部脱空)的情形,进而在顶推力作用下管片容易产生局部开裂破损,严重时甚至危及衬砌结构安全。鉴于此,以衬砌管片抗剪原型试验为基础,在ABAQUS数值分析平台上建立P2型标准块管片的精细化模型,管片上部设置千斤顶靴板,底部设置垫片并使右侧垫片脱空。在靴板上逐级施加均布荷载,以分析局部脱空情况下衬砌管片在逐级顶推力作用下的力学响应,探讨环端面不平整条件下衬砌管片的裂缝发展过程及抗剪承载特性。数值模拟结果表明:顶推力加载至850 kN,管片脱空端竖向位移达到2 mm,管片内弧面上部出现第1道裂缝,内置钢筋仍处于弹性阶段;加载至1120 kN,脱空端竖向位移达到6 mm,内弧面上出现2道新裂缝,同时第1道裂缝进一步扩展形成内外贯穿性裂缝,即管片裂缝发展过程大致为内弧面→上环端面→外弧面,且裂缝附近上层纵向钢筋达到屈服强度;考虑到内外贯穿裂缝给衬砌管片带来较大渗漏水隐患,认为P2型标准块管片的抗剪承载力(即屈服荷载)约为1120 kN。将数值模拟结果与原型试验结果进行对比,二者所得管片裂缝分布与扩展规律大致一致,抗剪承载力基本相符,验证了数值模拟结果的可靠性。研究成果可为盾构隧道的衬砌设计与掘进施工提供参考依据。

道面平整度对湿滑道面-飞机轮胎相互作用影响分析

湿滑条件下,跑道不平整使积水厚度随道面起伏而变化,影响飞机起降安全。因此,引入国际平整度指数(international roughness index,IRI),搭建基于IRI的轮胎-积水-道面有限元模型,通过仿真模拟,分析不同IRI的道面对飞机临界滑水速度的影响;结合IRI,对比不同飞机轮胎速度、积水厚度条件下道面视摩擦因数较平整道面的降低幅度,分析IRI对道面摩擦性能的影响;并依据某机场视摩擦因数实测试验结果,对仿真实验结果进行修正,探究IRI对飞机刹车效应的影响。结果表明:道面平整段积水厚度一定时,飞机临界滑水速度随IRI增加而降低,当IRI=5时,飞机临界滑水速度较平整道面降低约30%;飞机轮胎速度一定时,视摩擦因数随道面平整度等级降低而减小,当IRI=5时,视摩擦因数较平整道面降低幅度高达98%,严重影响飞机运行安全;道面平整度等级为“好”时,相同平整度段积水厚度下,飞机轮胎与道面视摩擦因数随IRI的增加而减小;综合考虑IRI和经试验数据修正后的视摩擦因数对飞机刹车效应产生的影响发现,随着平整度指数与平整段积水厚度逐渐增加,飞机刹车效应会产生降级。国内某机场道面在1.5<IRI≤2,平整段积水厚度≥7.66 mm的道面条件下,飞机刹车效应最大降低了3级,即由“中到差”降至“差”,此时飞机方向操纵与减速能力严重下降;积水道面平整度评价为“中”和“差”时,飞机刹车效应降级幅度突增,导致道面条件无法保障飞机运行安全;平整段积水厚度为7.66~13 mm时飞机刹车效应受IRI变化的影响较大,降级变化明显,在维护过程中须尤为注意。

冷浸田起垄平整装置设计与试验

针对冷浸田终年积水、水土温度低及排水不良,需进行垄作栽培水稻的生产要求及目前缺乏相关机具的生产现状,设计了一种适宜于冷浸田作业的起垄平整装置,该装置主要由起垄辊、微垄开沟器及平整部件组成,实现大垄排水、微垄蓄水作业,利于冷浸田排水及水稻种子生长发育。根据《冷浸田机械起垄水稻栽培技术规程》,对起垄辊、微垄开沟器及平整部件关键参数进行了设计,确定起垄辊回转半径为560 mm、锥形面倒角为28°,微垄开沟器宽度为50 mm、高度为40 mm及平整部件可调节角度为5°。基于DEM-FEM耦合仿真分析确定了装置较优运行参数,当机具前进速度为0.6 m/s、旋耕刀辊转速为230 r/min、起垄辊转速为120 r/min时,土壤回流率为3.51%,并进行了起垄辊应力应变分析。田间试验结果表明,平均垄沟沟深为160.03 mm、沟顶宽为174.84 mm,平均垄顶宽为1888.89 mm,平均厢面平整度为11.26 mm,平均微垄沟沟宽为60.16 mm、沟深为36.48 mm,各项指标均满足冷浸田机械化起垄作业要求。

Fe-3%Si平面流铸带平整轧制退火过程中组织织构演变

采用平面流铸技术制备了Fe-3%Si无取向硅钢极薄带,研究了平面流铸Fe-3%Si薄带平整轧制与退火处理的组织织构演变规律。结果表明,平面流铸带具有大比率的柱状晶组织,{100}取向晶粒占比高于30%,也即存在对磁性能有益的{100}织构。小压下率冷轧平整过程中,晶粒取向变化及晶内取向分裂程度整体不高,形变行为存在取向依赖性。{100}取向晶粒形变储能积累程度相对较低,经退火处理后该组分体现出遗传优势,在退火组织中占比仍超过30%。退火组织中小尺寸晶粒有所增加,且绝大部分小尺寸晶粒偏离{100}取向,这导致了退火组织平均晶粒尺寸降低,并在一定程度上弱化{100}织构。

基于激光平整度仪的沥青路面平整度有效控制

为有效控制沥青路面平整度,采用激光平整度仪监测并分析沥青路面结构层平整度影响因素及特征。研究结果表明:激光平整度仪检测平整度数据复现性良好;沥青面层平整度标准差随下承层标准差减小而减小,路基段沥青面层平整度提升应从基层开始;桥隧段需严格控制混凝土层铣刨质量,其铣刨后平整度标准差不宜大于2.0 mm。沥青面层施工时,中上面层摊铺宜采用全幅摊铺机,跳车处平整度标准差单点值与其前后差值不宜大于0.3 mm。最后总结得出沥青路面各结构层平整度标准差控制要求。

基于BO-RF的多道熔覆层表面平整度的优化

为了在20Cr13马氏体不锈钢表面熔覆多道高平整度的15-5PH合金粉末熔覆层,提出一种基于贝叶斯优化、随机森林回归的15-5PH合金粉末激光熔覆工艺参数优化方法。以激光功率、扫描速度、送粉速率设计三因素五水平的全因子实验,并构建工艺参数与单道熔覆层形貌的BO-RF回归预测模型。通过NSGA-Ⅱ算法对单道激光熔覆工艺参数进行多目标优化,获得Pareto最优解集,并利用TOPSIS结合EWM对Pareto解集进行综合评价。基于单道次熔覆层形貌和平顶重叠模型计算单层多道激光熔覆的搭接率,确定出最佳工艺参数组合进行工艺实验。结果表明:采用最佳工艺参数制备的熔覆层表面平整度达到83.5%。采用该优化方法进行多道次激光熔覆可以改善熔覆层的表面平整度和减少后续机械加工余量。

米字型靠尺遍历离散点云检测隧道初支平整度

研究目的:为便捷、快速地开展隧道初支平整度检测,基于三维激光扫描的离散点云数据,提出运用米字型靠尺模拟人工检测的初支平整度全局检测方法,并对主要实现过程中的隧道设计轮廓嵌入、点云数据展开、米字型靠尺遍历、测站平整度计算、网格平整度评价等技术进行说明。研究结论:(1)本文方法直接基于离散点云进行模拟人工检测,不需要构建拟合曲面,能保持特征点云的位置不失真;(2)基于投影展开后的点云成果数据,可以从纵、横、斜向同步进行平整度检测,相比人工只能从纵向检测,该方法检测覆盖更全面,更贴近工程实际;(3)在桑园隧道应用本文方法进行初支平整度检测,检测结果的精度可以媲美人工检测,验证了本文方法的有效性,可为铁路隧道施工中的初支平整度质量检测提供实践参考。