一种具有精确位姿的飞机CAD模型投影图像库设计方法

近年来,随着CAD技术和3D场景理解等方面研究的发展,基于目标3DCAD模型进行精确位姿估计成为了一种重要方法。然而,直接使用CAD模型时往往需要在编程中调用商用CAD软件,这不仅需要配置大量兼容性文件而且对计算机图形硬件要求较高,同时软件层次数据频繁交互导致效率低下。因此,可以通过对CAD模型进行投影得到其带有位姿真值的图像库,从而将三维问题转化为二维问题,使其大大简化。考虑到程序的集成性,选用OpenGL作为CAD模型的显示工具。首先标定虚拟相机内外参数,考虑到运动的相对性,保持虚拟相机不动,按设定距离将目标模型以1°为步长,俯仰和方位各旋转0~90°和0~360°进行投影,从而得到具有精确位姿的目标投影图像库。

基于精确多位姿解析的水稻钵苗移栽机构研究

由于现有的贝塞尔齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构移栽过程中存在移栽臂甩泥现象,通过分析其作业轨迹探寻问题引起的原因,并基于精确多位姿运动解析理论进行移栽轨迹改善与机构参数求解。根据移栽过程中夹苗开始、夹苗结束和推苗3个动作的位置和姿态要求,确定约束移栽轨迹的3个精确位姿点。将轮系式移栽机构的设计过程分解为开链2R机构(由去除输出齿轮以外的所有齿轮得到)的运动综合和不等速传动比设计两个阶段。基于给定连架杆长度三位置运动生成机构综合方法,建立开链2R机构圆心点(轮系机构的输入点)和圆点(轮系机构的输出点)曲线方程,并求解获得不同杆长时对应圆点和圆心点的位置曲线;拟合带关键点位置信息的期望轨迹,求解基于此轨迹的开链2R机构角位移并分析其单调性,实现机构总传动比的求解与分配;设计七齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构并进行仿真与台架试验。通过与原机构的理论与试验结果对比分析得出,新机构的移栽轨迹回程段与地面的夹角增加到90°,环扣高度增加到68mm,推苗点与箱体回转中心最低点的距离增加到21mm,改善了水稻钵苗的移栽质量。

煤矿巷道修复重载作业机器人现状与发展趋势

煤矿重载作业机器人是替代高危岗位工人作业的智能装备,面临作业空间狭小局促、作业环境复杂多变等挑战。总结了重载工业机器人现状及煤矿巷道修复装备的发展历史,指出目前煤矿巷道修复装备仅实现了遥控和自动卷缆功能,智能化水平不高,需研发煤矿巷道修复重载作业机器人;提出了煤矿巷道修复重载作业机器人的概念及功能定位,指出煤矿巷道修复重载作业机器人研制面临狭长封闭巷道空间内位姿精确感知、行走路径规划与行走控制、作业轨迹规划与运动控制等关键技术问题;阐明了煤矿巷道修复重载作业机器人发展方向为提高煤矿巷道修复重载作业机器人的可靠性、稳定性和智能化水平,加强与其他机器人施工工艺的匹配。

我国煤矿井下110工法用切缝钻机研发现状与发展趋势

切缝钻机是用于"110工法"顶板预裂钻孔施工的关键设备,针对该工法顶板预裂钻孔施工要求定位精确、满足所有钻孔在一条直线上以及降低巷道维护工程量等需求,总结了国内切缝钻机主要研制企业相关设备的技术参数、设备性能及应用矿井,并结合"110工法"施工现场需求,针对链臂切顶机和水力割缝定向爆破切顶卸压方法等新技术进行阐述;提出了切缝钻机研发过程中等间距双钻孔施工的工作机构、预裂切缝钻孔施工的调角装置及高效的钻孔施工钻具等关键技术;阐明了切缝钻机发展方向为提高切缝钻机的可靠性和高效性、提高切缝钻机的集成化,实现一机多用和提高切缝钻机智能化控制水平。

煤矿综掘机智能远程控制技术研究

针对目前煤矿综掘机运行效率低下、安全性较差、智能化控制功能较少等缺陷,在传统综掘机控制系统的基础上对其电控系统、液压系统及远程监控平台进行改造。系统以PLC作为主控单元,采用以太网及Profibus总线对通信网络进行架构,实现了综掘机实时监测及远程控制功能。同时系统将模糊控制及神经网络技术应用于传统PID控制策略中,从而实现了远程自适应截割控制,有效提高了综掘机工作效率及智能化运行程度。

全自动西兰花移栽机取苗机构优化设计与试验

为实现西兰花钵苗全自动移栽,提出一种基于精确位姿和轨迹控制的非圆齿轮行星轮系回转式取苗机构。根据取苗、投苗、入穴、出穴的位姿要求,确定约束栽植轨迹的4个精确位姿点,基于Burmester混合四位置直线轨迹生成平面四杆机构综合方法,以西兰花钵苗为作业对象,建立机构运动学模型,设定优化目标,运用MATLAB开发栽植机构计算机辅助设计优化软件,通过优化得到满足要求的“鹰嘴”型理论轨迹的移栽机构参数,避免“甩苗”现象,建立三维模型,并运用ADAMS软件进行虚拟仿真,形成仿真轨迹,测试可得理论求解与实际试验的姿态和轨迹具有一致性,验证移栽机构设计的合理性。基于高速摄像技术对取苗机构进行轨迹测试试验,得到取苗试验轨迹,对比理论轨迹和仿真轨迹,这三者基本一致,验证西兰花移栽取苗机构设计的可行性。田间取苗栽植试验表明:平均取苗合格率为95.002%,平均栽植成功率为92.97%,验证移栽机构设计的实用性。