带式输送机不停机托辊更换车结构设计及特性分析

为提高煤矿带式输送机在更换损坏托辊时的维护效率,减小人工更换产生的安全风险,文中设计了一种可在带式输送机不停机状态下进行托辊更换的更换车。针对不停机更换托辊的工作要求,确定更换车的更换方案,并建立三维模型。采用D-H参数法建立更换车机械手的连杆坐标系,通过MATLAB软件机器人工具箱建立机械手模型,并用蒙特卡洛法确定机械手的工作空间,结果表明,其运动范围满足槽型托辊组3个托辊的更换。采用ADAMS软件对机械手拆卸和安装托辊过程进行仿真,得到损坏托辊和备用托辊的位移曲线,结合夹取结构的运动曲线和运行轨迹,结果表明,机械手的工作过程平稳流畅。采用ANSYS软件对更换车工作中关键受力部件支撑臂和支撑托辊架进行有限元分析,结果表明:两部件强度满足工作要求,保证更换车工作的可靠性。

不同前倾角度倾转旋翼噪声数值计算分析

基于自由尾迹结合FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的方法建立了倾转旋翼气动噪声计算模型,并采用倾转旋翼模型噪声试验数据验证了计算分析方法的有效性。选取典型过渡路径,进行考虑配平的倾转双旋翼气动噪声特性计算,获得了旋翼桨叶剖面非定常气动载荷以及不同测点气动噪声等计算结果,分析了倾转旋翼在不同前倾角下噪声指向性和噪声声压级的变化。结果表明:由于双旋翼噪声在传播中的叠加和抵消,倾转双旋翼和孤立单旋翼的噪声指向特性存在较大的不同;倾转旋翼噪声随前倾角增加总体上呈现先增加后减小的变化趋势,在前倾角30°附近噪声最强;不同前倾角下噪声声压级和指向性的变化与旋翼桨尖马赫数、气动载荷和桨盘角度等多种因素相关。

一种口腔检查机器人的设计与定位研究

传统的口腔疾病诊断高度依赖医生的临床经验和专业素养,因此创新设计了一种口腔检查机器人样机,采用标准D-H法建模,利用蒙特卡洛法进行工作空间分析,利用五次多项式插值函数对机械手进行轨迹规划,验证了结构设计的合理性。基于Dlib模型设计了口腔状态判断方法,通过分析Astra S相机、机械手和三维空间之间的坐标系转换关系,获取嘴部中心坐标,经重复定位试验得到误差均在±2 mm之内,验证了嘴部定位方法的可行性。

基于最小二乘法和BP神经网络的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法

针对Bingham模型磁流变阻尼器由于剪切稀化效应带来的阻尼力计算误差,在理论和仿真分析的基础上,提出一种最小二乘法和BP神经网络相结合的方法,对磁流变阻尼器H-B模型进行参数辨识,获得各参数与电流的关系,从而对磁流变阻尼器的阻尼力进行准确计算。最后通过磁流变阻尼器实验对理论方法进行验证。结果表明:借助于磁流变阻尼器的仿真分析,最小二乘法和BP神经网络相结合的磁流变阻尼器H-B模型参数辨识方法精确度高、吻合性好,验证了参数辨识结果的通用性及准确性。

基于数据挖掘的大学生就业指导资源挖掘方法

采用目前方法对大学生就业指导资源进行数据挖掘时,由于去噪性能差导致方法存在数据冗余、挖掘效率低和精准度较差的问题,因此提出了基于数据挖掘的大学生就业指导资源挖掘方法。利用H-BIRCH算法对就业指导数据进行聚类处理,结合EMD分解方法和小波去噪方法对不同类别的就业信息数据进行去噪,对去噪后的资源数据进行白化处理,采用图模型提取就业指导资源数据特征,完成就业指导资源挖掘。实验结果表明,该方法可以有效简化数据结构,数据冗余纠错率、数据挖掘效率和数据挖掘准确度较高。

机器人锅炉冷态空气动力场测量系统开发

针对锅炉冷态空气动力场试验自动化程度低、操作危险性大的问题,开发了机器人锅炉冷态空气动力场试验测量系统。系统下位机采用STM32芯片作为主控芯片,控制爬壁机器人的运动以及与上位机的信息交换,同时引入混沌线性惯性权重对粒子群优化模糊PID算法进行优化,并将改进后的算法作为机器人运动路径的控制策略,对于机械臂的控制引入D-H法。上位机为LabVIEW搭建的操作平台,通过嵌入双树复小波变换去噪算法,对采集到的风速信号进行降噪处理。结果表明:所提出的系统各个模块均可正常且稳定运行,与人工测试的误差保持在±10%,能够满足锅炉冷态试验的要求。

基于多类型换流设备的受端电网耦合鲁棒阻尼控制策略

针对混合级联直流馈入与柔性输电设备密集接入的受端电网,为增强其特定振荡模式的阻尼,利用不同换流设备控制回路间的相互作用,提出了一种基于多输入多输出系统模型的耦合鲁棒阻尼控制器设计方法。根据主模比指标选取振荡抑制效果最佳的反馈信号作为控制器输入信号;利用总体最小二乘-旋转不变技术识别系统的振荡模式并辨识系统降阶模型;采用混合H_(2)/H_(∞)方法设计耦合鲁棒控制阻尼器。控制器采用平衡截断法进行降阶,兼具鲁棒性能与实际工程应用。混合级联直流与受端江苏电网互联系统的时域仿真结果表明,相比于传统超前-滞后控制器,耦合鲁棒阻尼控制器在多种扰动和故障下均能有效抑制低频振荡,使系统快速恢复稳定运行。

视觉机器人的零件识别与抓取方法研究

为了满足视觉机器人能够精准抓取平面零件的需求,提出一种加入深度学习算法的零件识别与定位方法。首先,利用YOLOv4-tiny目标检测算法对目标物体进行识别,并提取出感兴趣区域(Region of Interest,ROI)送入PSPnet语义分割网络中进一步提取ROI。然后,将ROI区域进行亚像素级的模板匹配,并计算目标物体的深度信息。在目标物体中心坐标求解中,以ROI区域的最大内接圆的圆心作为目标物体的中心。最后,利用D-H法对机器人进行运动学解算,并进行抓取试验。实验结果表明:该方法的深度误差率大约为0.72%,视觉机器人抓取零件成功率达到91%,具有较高的定位精度和抓取成功率,可以满足实际工业分拣搬运需求。

基于D-H法的农业采摘机器人运动协作控制系统设计

为提升农业采摘机器人运动协作控制性能,降低机器人碰撞概率,利用D-H法优化设计机器人运动协作控制系统;改装位置、力矩以及碰撞传感器设备,优化运动协作控制器与驱动器,调整系统通信模块结构,完成硬件系统的优化;利用D-H法构建农业采摘机器人数学模型,在该模型下,利用传感器设备实现机器人实时位姿的量化描述,通过机器人采摘流程的模拟,分配机器人运动协作任务,从位置和姿态等多个方面,确定运动协作控制目标,经过受力分析求解机器人实际作用力,最终通过控制量的计算,实现农业采摘机器人的运动协作控制功能;通过系统测试实验得出结论:所提方法控制下机器人位置、姿态角和作用力的控制误差分别为14 mm、0.2°和1.2 N,在优化设计系统控制下,机器人的碰撞次数得到明显降低。

利用H-κ-c方法研究丽江—小金河断裂两侧的地壳厚度与泊松比

本文基于研究区不同台网布设的156个地震台站记录的远震波形数据,提取台站下方径向接收函数,利用H-κ-c方法获取了丽江—小金河断裂两侧的地壳厚度与泊松比分布情况.结合前人的研究成果,分析讨论了丽江—小金河断裂两侧的地壳物质组成特征、孕震环境及未来的地震危险性.研究区地壳厚度从西北的~70 km逐渐向东南方向递减至~39 km,大致以27°N为分界线,以北地壳较厚,以南地壳较薄.盐边—攀枝花地区莫霍面较周围地区明显上隆.乡城—得荣—香格里拉、冕宁、丽江—鹤庆—宁蒗以及盐边—攀枝花—德昌地区均为高泊松比(σ>0.28);木里断裂、盐源断裂与金河—箐河断裂之间的区域、以及澜沧江断裂、程海断裂所在的地区呈低泊松比(σ<0.26).结合高热流、低S波速度等特征,我们认为青藏高原侧向挤出的下地壳塑性物质导致了乡城—得荣—香格里拉和冕宁地区的地壳增厚与高泊松比,并可能沿着近NS或NW走向的断裂挤入丽江—鹤庆—宁蒗地区.考虑低热流、高泊松比、高密度以及高P波速度等的特征,我们推测盐边—攀枝花地区的莫霍面局部上隆很可能与二叠纪地幔柱活动有关,岩浆的底侵作用导致了地壳的减薄,冷却固结后形成了盐边—攀枝花—德昌地区的地壳基底铁镁质/超铁镁质层.以盐边—攀枝花地区为中心的峨眉山大火成岩省内带阻挡了青藏高原的下地壳流动,使其沿着丽江—小金河断裂向西南方向转折.大多数MS≥5.0级的历史地震都发生在莫霍面陡变带上以及高泊松比周围或高、低泊松比过渡地区.丽江—小金河断裂的木里至冕宁段及该断裂与大具断裂交汇处位于高、低泊松比交界地区,根据S波速度高梯度带、断层的强闭锁性、历史地震空段区以及较长的大震离逝时间,推测这两段可能具备发生中强以上地震的孕震环境,需要重点关注其地震危险性.

基于六轴机器人的运动学分析与轨迹规划

为了进一步提高机械臂的工作效率以及保持运行轨迹的平稳、连续,对机器人进行运动学分析和时间最优轨迹规划。以大族E05协作机器人为研究对象,基于D-H参数法建立机器人运动学模型,并进行正、逆运动学分析,基于改进的粒子群算法对机械臂3-5-3分段多项式插值轨迹规划模型进行时间优化。通过MATLAB中机器人工具箱构建机械臂仿真模型,进行轨迹规划仿真实验。实验结果表明,机械臂逆运动学求解准确,轨迹规划算法可靠,轨迹规划时间较优化前缩短了53%,规划的运动轨迹平滑连续,无突变。

基于密集台阵的滇西北地区壳幔结构研究及孕震环境探讨

利用滇西北地区(25.0°~26.9°N,99.20°~100.74°E)85个地震台站记录的三分量远震波形资料提取P波接收函数,并选用H-k扫描法获取研究区莫霍面深度和泊松比,再根据接收函数共转换点(CCP)叠加方法绘制NW向和NE向共6条垂直剖面。结果表明,研究区地壳厚度在38.5~52.4 km之间变化,呈纵向差异分布;泊松比范围为0.24~0.34,多呈四象限分布特征;2013年以来云龙、洱源、漾濞等几次5级以上地震均发生在泊松比高梯度带上。从CCP剖面来看,研究区NW向莫霍面起伏相对较大,由北向南莫霍面呈变浅趋势,上隆幅度约为5~10 km;NE向莫霍面起伏相对平稳,平均深度在42 km左右;地壳内分层情况较为复杂,几乎没有较为连续的界面。漾濞地震下方中上地壳存在较宽的负幅值带,推测可能存在低速区并为地震的发生提供了孕震环境。D410间断面平均深度约为420 km,D660间断面平均深度接近660 km,地幔转换带的厚度在210~260 km之间。

求解不可分离非凸非光滑问题的线性惯性ADMM算法

针对目标函数中包含耦合函数H(x,y)的非凸非光滑极小化问题,提出了一种线性惯性交替乘子方向法(Linear Inertial Alternating Direction Method of Multipliers,LIADMM)。为了方便子问题的求解,对目标函数中的耦合函数H(x,y)进行线性化处理,并在x-子问题中引入惯性效应。在适当的假设条件下,建立了算法的全局收敛性;同时引入满足Kurdyka-Lojasiewicz不等式的辅助函数,验证了算法的强收敛性。通过两个数值实验表明,引入惯性效应的算法比没有惯性效应的算法收敛性能更好。

外骨骼助行机器人关节运动轨迹研究

外骨骼助行机器人耦合在人体下肢各关节处实现整体协调运动。有效、合理的关节运动轨迹对于外骨骼的辅助运动至关重要。通过对助行机器人结构特征及关节运动角度的分析,采用D-H参数法建立了外骨骼机器人在矢状面内的正向和逆向运动学模型,并通过位姿变换求解出各关节变化量。针对外骨骼助行机器人关节运动进行轨迹规划,利用Matlab Robotics Toolbox中的link函数建立了外骨骼二连杆机构的三维仿真模型,并采用五次多项式插值函数对外骨骼髋关节、膝关节进行了关节轨迹规划。仿真得到关节位移、速度和加速度三个运动轨迹曲线。仿真结果光滑连续,符合外骨骼辅助运动的特征。该研究能够为外骨骼助行机器人的控制设计提供参考。

咸阳市土地利用及生态系统服务价值时空变化

为掌握咸阳市土地利用变化特征及生态系统服务价值变化规律,采用土地利用转移矩阵分析咸阳市土地利用变化,并对其生态系统服务价值进行评估分析,结果显示:(1)土地利用占比由大到小依次为:耕地>水域>林地>建设用地>未利用地;(2)人类活动对土地利用的影响程度在逐渐加深,林地和建设用地的利用程度均呈上升趋势;(3)咸阳市的土地利用变化主要是耕地向建设用地转移以及耕地与林地的互相转移;(4)2003—2021年咸阳市生态系统服务价值增加3.2301亿元,整体呈先增长后减少的趋势;(5)除供给服务价值呈持续减少趋势外,调节服务价值、支持服务价值和文化服务价值均呈先增加后减少趋势。研究结果可为优化土地利用结构和布局,协调土地管理与生态环境关系提供依据。

螺旋桨水动力噪声数值计算方法研究

为了确立水动力噪声量化计算规程,对基于FW-H方程的声类比计算方法进行系统性研究。采用螺旋桨水动力性能EFD及CFD标模DTMB 4 119螺旋桨为研究对象,基于大涡模拟方法系统探讨了声类比计算收敛性相关问题,包括声学计算时间的影响分析、单个叶片声压与叶片总声压的关系、声压与流动压力比较等。研究表明,声学计算时间的长短对频率谱的分布有影响,但平均声压级几乎不受影响,误差不到1%;单个叶片的SPL几乎相等但声压存在相位差,总体SPL相比单个叶片有所降低;螺旋桨远场声压一般低于流动压力,近场螺旋桨域内则例外,呈现不收敛趋势。由此可见,将流动与声传播解耦的声类比方法对于近场声压求解有一定局限性。

基于D-H参数的六轴机器人运动学分析与仿真

将六轴协作机器人作为研究目标,对其进行了运动学分析,并通过D-H参数法实现了机器人的运动学研究与模拟,同时利用机器人的尺寸图与结构图建立连杆坐标系并形成了相关的参数表,在相同关节角度上分别通过正、逆运动理论与MATLAB模型中的方法实现了机器人末端的姿态计算与模型的正确性检验。通过蒙特卡洛算法可以计算出机器人的空间点云图,通过MATLAB工具包可以计算出机器人末端节点的位置、速度和加速度的拟合曲线。

托辊更换机械臂设计及轨迹精度分析

为提高对矿用长距离带式输送机损坏托辊的更换效率,设计一种不停机状态下托辊更换的机械臂。首先,根据蒙特卡洛法对机械臂的工作范围进行求解,验证其合理性,随后利用Matlab软件对设备的工作路径进行规划,最后通过Ansys-Adams对机械臂抓取托辊过程进行仿真模拟并与理想状态下机械臂运行轨迹进行对比,得出对机械臂轨迹精度的影响因素。结果表明:机械臂横向工作范围为[0,2 590 mm],纵向工作范围为[0,2 075 mm],可以实现对所有托辊的更换,符合设计思路,设计合理。机械臂在抓取左侧托辊时的位移偏差最小,范围在-0.09~0.03 mm之间;在抓取右侧托辊时的位移偏差范围最大,在-9.06~5.34 mm之间。由此可知,机械臂位姿和伸出距离为主要影响因素。

三自由度前臂康复外骨骼机构设计与轨迹规划

为满足当前脑卒中后遗症患者在康复训练中对前臂康复的需求,以及保证患者在康复训练过程中的舒适性和安全性,设计一种三自由度前臂康复外骨骼,为满足康复运动转矩需求以及更好的控制效果,关节驱动机构采用行星齿轮减速和绞盘减速两级减速方式;针对腕部训练的协同性问题,运用平行四边形机构原理设计其腕部关节;整体结构利用SolidWorks进行三维建模。将整体模型简化为三连杆模型后通过D-H法对其建立运动学模型,通过MATLAB验证了模型的正确性。最后,为了提高脑卒中后遗症患者进行康复训练时的安全性和舒适性,基于五次多项式插值法对其进行轨迹规划,并且使用MATLAB进行仿真分析,得到各关节的运动速度、加速度的均匀平滑曲线,验证了外骨骼结构的合理性与运动的舒适性,为之后基于多种康复模式的程序设计提供了基础。

七功能水下液压机械臂设计

针对有缆遥控水下机器人上要求搭载的机械臂占地面积小、动作范围大的问题,对包括偏转和俯仰在内的6自由度位置变化及抓取的7功能水下液压机械臂进行设计、仿真以及实验分析,利用多目标优化模型对抓取卡爪进行设计,计算液压缸最短行程时,可实现的卡爪开合范围;建立机械臂的D-H参数模型,对机械臂的正运动进行求解,采用Matlab软件仿真分析6个活动关节的运动姿态;搭建功能样机和工程样机开展机械臂的陆上动作及水下试验验证,结果表明,机械臂的6个活动关节位置、速度以及加速度曲线都光滑平顺、无突变,无超调现象;机械臂含抓取卡爪的结构设计合理。