六轴空间插补联动CNC打磨设备及其离线编程方法

研发了一款六轴空间插补联动的CNC打磨设备及其离线编程方法,该六轴CNC打磨设备通过自主的结构设计和控制系统开发,实现了笛卡尔空间坐标系插补联动,且具有姿态变换灵活、刚性及动态响应性高、速度切换快、打磨不易振刀等特点,同时结合定制开发的离线编程软件,可将新产品的调试时间缩短一半以上。

罐装产品礼品盒自动装箱系统的研究与设计

为实现灌装产品礼品盒的自动化装箱,设计一套以直角坐标机器人为基础,配备整列分箱、纸板添加、纸衬成型与添加等功能的整体解决方案。通过对需求工艺和产能节拍的分析计算,提出总体设计方案,采用虚拟样机技术详细设计各个功能模块,基于西门子SIMOTION开发装箱机控制系统。现场调试实现自动装箱功能,系统稳定产能可达40箱/min,单线降低人力需求60%以上,在礼品盒自动装箱领域具有推广应用价值。

面向高速列车过隧道气动效应的自调节数值模拟方法

为研究高速列车过隧道时的气动效应问题,本文建立了基于结构网格和Cartesian网格的融合网格生成策略,提出了基于全叉树数据结构的融合网格生成方法,开发了一种具有移动边界条件的自调节Euler方程数值求解器.采用流动方向上单位压力变化的反馈绝对值作为网格自调节的控制参数,实现了动边界条件下流场网格的自动加密与稀疏.基于上述求解器对高速列车通过隧道场景进行了数值分析,获得了隧道壁面关键部位测点的压力变化数据,还进行了相同条件下的高速列车动模型试验.试验对比结果表明,求解器计算与模拟试验结果基本吻合.本文发展的网格生成策略以及动边界条件下的Euler求解器具有较高的数值精度,是面向高速列车动边界问题数值求解的一个较好选择.

面向机器人笛卡尔空间的轨迹运动自适应抑振控制

工业机器人的柔性传动部件导致机器人末端产生振动,严重降低笛卡尔运动精度,为此提出自适应输入整形抑振控制策略。以"双惯量模型+PD控制"建立关节伺服系统模型,分析振动特性。由于运动中的振动信号存在较大噪声,无法准确辨识振动频率和阻尼比,故采用基于递推最小二乘法(Recursive Least Squares,RLS)的任意时延输入整形器自适应设计方法。通过对笛卡尔轨迹规划的归一化插补函数输入整形,提出笛卡尔轨迹输入整形方法,实际表现为重新规划笛卡尔速度大小而不改变运动方向。输入整形抑振实验中直线轨迹振动信号能量最大降低77.08%,圆弧轨迹振动信号能量最大降低31.07%,残余振动信号能量降低80%以上,验证了所述抑振控制策略能有效抑制机器人笛卡尔运动启停时的振动。

漂浮基空间机器人双臂协调操作逆运动学的完全笛卡尔坐标方法

运用完全笛卡尔坐标方法讨论了漂浮基双臂空间机器人系统的逆运动学问题。为此 ,以系统的完全笛卡尔坐标做为系统广义坐标 ,对双臂空间机器人捕捉目标物体时的运动学关系做了分析 ,并结合系统的动量和动量矩守恒关系 ,给出了自由漂浮状态下以笛卡尔坐标表示的双臂空间机器人闭合系统的运动 Jacobi关系。以此为基础 ,讨论了空间机器人双臂协调操作的分解运动速度控制方法。提出的方法不涉及三角函数运算 ,仅涉及简单的加、减、乘、除四则运算 ,计算效率较高 ,有助于缓解空间机器人系统机载计算机计算能力有限的矛盾。仿真运算证实了方法的有效性。

一种斜视画幅遥感相机异速像移计算与补偿实现

以一种斜视胶片步进画幅相机为例,介绍了一种基于该相机的像移补偿策略及具体实现过程。画幅相机由于横向视场较大,使得每幅横向各个视场目标对应物距各异,最终导致目标像相对探测器产生了异速像移。对产生异速像移实质给出了数学推导,对偏流机构存在的必要性进行了分析,提出了一种利用两轴旋转扫描镜,同时结合旋转偏流机构和曝光帘缝的像移补偿方案。最后,在已知相机俯角和视场角等信息情况下,推导出了具体的像移补偿公式。

直角坐标搬运机器人控制系统研究

对控制系统的一般组合形式进行概述,并根据直角坐标搬运机器人工作特点设计PC+运动控制卡的控制方式。基于VB进行软件设计,以PC机、运动控制卡、伺服驱动器、传感器等硬件部分形成机器人完整控制系统。既能精确的控制机器人工作又能实时的监控机器人的工作状态。为搬运机器人控制系统设计提供解决方案。

一种助推–滑翔飞行器全程运动模型

建立了一种助推–滑翔飞行器的全程运动模型,首先给出了笛卡尔坐标发射系下主动段和极坐标地心系下滑翔段的质心运动学方程,然后推导了不同坐标系之间衔接点坐标转换模型,构成封闭的全程运动模型。最后开展了助推–滑翔全弹道仿真,验证了衔接点前后不同坐标系下弹道变化连续性。在给定发射点参数和弹道控制变量的条件下,基于全程运动模型可获得全程弹道及滑翔段机动覆盖范围,用于支撑助推–滑翔全程弹道优化设计以及助推–滑翔飞行器的全程机动能力快速评估。

一种直角坐标系下机动目标匀加速圆周运动新模型

针对机动目标跟踪过程中运动模型分散繁杂的缺点,提出一种能描述多种运动形式的匀加速圆周运动模型。首先,给出了匀速圆周运动目标的状态向量描述。在此基础上,针对匀加速圆周运动的特点,建立了直角坐标下目标速度模型。通过巧妙利用微积分方法,推导出匀加速圆周运动的位置和加速度模型。最后,通过数学证明和仿真实验,验证了该运动模型的有效性。

5-DOF机械臂运动学分析及运动轨迹规划

基于D-H参数法构建机械臂运动学方程和模型,通过理论推导和仿真实验进行相关验证。根据蒙特卡洛法画出机械臂的空间点云图,给出机械臂的工作空间范围。采用五阶样条曲线在机械臂的关节空间坐标系进行路径规划,并通过Robotics Toolbox工具包给出各个关节的角度、角速度和角加速度的拟合曲线。在笛卡尔空间坐标系,构建运动轨迹基于时间律的运动基元,给出空间直线轨迹和空间圆弧轨迹的一般方程,并基于MoveIt!对机械臂的轨迹规划进行仿真实验。结果表明,得到的运动学模型和运动规划路径能够满足实际需求,为机器人的控制提供相应的支持。

袋装奶粉自动装箱机的设计与研究

由于袋装奶粉属于软包装,具有形状不固定、包装不能受力等特点,针对这一情况设计了以直角坐标机器人为核心,辅以整列、纸箱输送等功能的系统方案。首先,根据需求和工艺设计了装箱机的布局;然后使用虚拟样机技术详细设计了各个功能模块;最后基于西门子SIMOTION开发了装箱机的控制系统。现场调试实现了设计功能,达到了预期效果。

嵌入式可编程逻辑控制器中加挂惠普图形语言的设计

为解决在PLC运动控制开发中难以融入CAD技术的问题,提出在ePLC中加挂HPGL的设计;通过HPGL指令到功能块的归一化,目标文件的压缩存储,层次化的内存分配,不同下载模式设置实现加挂的接口设计;采用三级线程抢占式调度算法,完成HPGL程序执行控制算法、功能块程序和紧急任务的线程分配;对直线、圆、矩形、螺旋线和非规则五种轨迹进行试验,试验结果均良好拟合CAD中轨迹,验证了该设计在直角坐标机器人控制中的可行性。

腿-轮复合机器人全方位运动控制器的设计与仿真

针对腿-轮复合机器人进行了运动学与动力学模型构建,构造控制器实现了基本的运动功能。将整体平台解耦为四个子系统,利用拉格朗日方法分别对手臂子系统、腿部子系统、头部子系统以及虚拟倒立摆子系统进行动力学分析;结合整体运动学与齐次坐标变换方法,将机体总质量映射为虚拟倒立摆质心总质量,与驱动轮构成虚拟两轮倒立摆。将手臂与腿部的关节状态空间动力学方程通过速度雅可比矩阵转换为笛卡尔状态空间动力学方程,构造加入前馈补偿的比例增益反馈线性化控制器,控制手臂末端执行器与足端到达期望位置;分别构造三个控制器对虚拟倒立摆的平衡、直行与自转功能进行解耦控制。最后,在Webots中进行了平衡仿真、直行仿真、转弯仿真以及身体姿态调整仿真,结果体现了所提方法的有效性。

大地坐标系下目标运动预测:一种基于高斯分布的求解方法

目标运动参数未知给移动目标优化搜索问题带来不确定性,制约了优化搜索计划的制定、降低了侦察监视资源的使用效益.为了降低目标运动引入的不确定性影响和辅助目标优化搜索计划的制定,针对大地坐标系下目标运动预测问题,首先在平面笛卡尔坐标系下对目标的运动进行分析,推导出一种基于高斯分布的目标转移概率密度函数;然后在三维笛卡尔坐标系内进行扩展,得到地球表面上目标运动转移概率的数学描述;接下来借助坐标转换原理和曲面积分方法,提出了大地坐标系下基于高斯分布的目标转移概率计算方法;最后针对卫星对地移动目标搜索中的目标运动预测问题,采用高可信的卫星轨道数据建立了仿真场景进行验证.仿真统计结果显示:文章提出的目标运动预测方法是有效的,在移动目标优化搜索计划的制定过程中,能够降低系统的不确定性和搜索的盲目性.