Simplified Iterative Tikhonov Regularization and Posteriori Parameter Choice Rules

In this paper, a simplified iterative regnlarization method was used to solve the operator equations of the first kind involving semi-positive definite operators, the convergence rates of regularized solutions were obtained and a posteriori parametr choice strategy was given.

基于目标和关键点检测的单目托盘定位

托盘的识别与定位是无人叉车中关键的问题之一.当前托盘定位多采用目标检测的方法,然而目标检测只能识别托盘在图像中的位置,无法得到托盘的空间信息.针对此问题,本文提出了一种基于目标和关键点检测的单目托盘定位方法,用于检测托盘并计算托盘当前的倾角和距离.首先对托盘进行目标检测,然后将检测的结果进行裁剪后输入到关键点检测网络中.通过对托盘关键点的检测和托盘固有的几何外形特征,设计边缘自适应调整,得到高精度的托盘轮廓信息.根据几何约束提出了基于轮廓点的托盘倾角与距离计算方法,并采用RANSAC算法提升了计算结果的精度和稳定性,解决了托盘的定位问题.实验表明,本文提出的算法在倾角计算上平均误差在5°以内,水平距离计算上平均误差在110 mm以内,能较好地定位托盘,具有较高的实用价值.

岩土流变数值计算中一些问题的探讨

针对黏弹性组合模型中的两类参数,即拉压模量和拉压黏性系数以及剪切模量和剪切黏性系数在数值反分析和正分析应用中存在的概念模糊,以及转换不合理等一些问题,首先分析了这两类参数概念上的差异,接着从理论上建立了拉压模量和拉压黏性系数(常体积模量假设下广义Kelvin模型)到剪切模量和剪切黏性系数之间的转换关系,并通过一个算例,从正分析和参数反演两个角度,对这些问题进行了探讨,给出了产生这些问题的内在原因。最后,提出了解决这些问题的可行性措施,并指出这一解决措施也同样适用于其它假设情况。

参数约束平差法

将附有参数先验精度信息的平差问题扩展为参数约束平差,给出了参数约束平差法在数值计算上可以统一自由网平差的新概念,不再考虑自由网平差中较为繁琐的基准条件,并用算例加以说明。

大型光学望远镜副镜位姿精调机构的优化设计

分析了大型光学望远镜副镜位姿精调机构的性能要求,提出了基于Gough-Stewart平台机构的副镜位姿精调机构的2个设计准则:运动精度准则和刚度准则。选取Gough-Stewart平台机构的2个角度尺寸参数和3个无量纲化的线性尺寸参数作为设计变量,分析了各设计变量对机构性能的影响规律;提出了与设计准则相对应的2个全条件性指标:运动传递精度指标和刚度指标,按照统一目标法的乘除法构造统一目标函数,建立有约束单目标优化问题数学模型。针对机构性能比较的实际需要,以普适空间替代全条件性指标中的可达工作空间。针对选定的设计变量定义域,以改进的遗传算法计算得到机构参数的Pareto最优解。结果表明,当动定平台的半径比为1.095时,机构性能最优,相对于动定平台的半径比≤1时的最优解,运动传递精度指标提高了0.7%,刚度指标减少了4.0%。本文的优化设计方法及最优解为位姿精调机构的优化设计提供了参考。

基于转向试验的车辆主销定位参数完整解算

受前轮转向轴几何结构的影响,车轮轮心及轮胎印迹中心的位置随车轮左右转动而变化。如果在悬架结构未知的情况下能够根据车轮运动计算出主销定位参数,将有利于悬架设计。提出了应用汽车悬架KnC特性试验台转向试验数据解算主销定位参数的方法,定位参数包括:主销内倾角、主销后倾角、主销后倾距、主销偏移距、轮心主销纵向偏移距及轮心主销侧向偏移距。应用Adams仿真结果及试验数据对提出的解算方法进行了验证,误差在允许范围内,解算方法满足使用要求。

基于多传感器组合的钻锚机器人机身定位方法研究

针对目前煤矿钻锚作业仍以人工为主,作业强度大、环境恶劣且效率低的问题,为提高效率、保障工人生命安全,研发了煤矿钻锚机器人以提升钻锚作业自动化水平。针对工况环境下的钻锚机器人机身定位困难、干扰大、精度低、效率低等问题,提出了一种基于激光测距传感器和激光雷达的组合传感器定位方法。根据钻锚作业需求,研究基于分布式激光测距传感器的钻锚机器人与掘进工作面之间的距离信息,建立"机器人-工作面"定位模型,解算钻锚机器人前移过程中与掘进工作面的位置关系;以机器人后端顶部锚杆为目标,利用激光雷达扫描获取锚杆与钻锚机器人的动态点图信息,建立"机器人-锚杆"定位模型,解算钻锚机器人后移过程中与锚杆的空间位置关系。搭建组合定位系统,通过样机试验验证表明:"机器人-工作面"定位模型距离误差≤10 mm,偏航夹角误差≤1°;"机器人-锚杆"定位模型距离误差≤20 mm,偏航夹角误差≤1.5°,可以实现煤矿巷道钻锚机器人机身自动、准确、实时的定位目标。

河道截流工程技术数值模拟

针对淮河临淮岗工程河道截流实际情况,采用水深平均的圣—维南方程组描述水流运动规律来建立二维水流数学模型,通过生成河道的正交曲线网格,进行截流水力学计算。重点分析两种截流方案中不采用定位沉船和采用定位沉船情况下龙口水力特征参数的变化,并利用截流难度评判指标来确定采用定位沉船技术对降低截流难度的作用,评价采用"单戗堤、单向进占、定位沉船、双向合龙"技术的必要性,选择适应于本工程的截流方案。

空间焊缝的位姿参数与放置规划研究

为了实现复杂空间焊缝的船形焊,根据焊缝特征坐标系与参考坐标系的空间位姿关系,将任意回转面上的空间焊缝放置规划问题都归结为两类焊缝的放置规划问题;应用离散化处理方法提取了待焊点的空间几何信息;并基于空间向量的代数运算,给出了求解焊缝放置规划参数和焊枪路径的简便方法。针对典型的马鞍型焊缝船形焊,开发了用于马鞍型焊缝放置规划的通用求解器,并在ADAMS平台上实现了马鞍型焊缝的船形焊过程仿真。仿真结果表明,通用求解器的规划结果使得焊接机器人工作站平稳地完成了马鞍型焊缝的船形焊,从而验证了求解方法的正确性和通用求解器的有效性。

高速磁悬浮列车定位传感器的研究设计

根据检测线圈电感沿具有齿槽结构的长定子周期变化的情况,本文提出了一种线圈电感检测方法,以及参数计算法与二次差分法两种插值算法用于提高定位精度,并对其进行了误差分析,实现了磁极与长定子之间相对位置的高精度定位传感器的设计方案,并通过了仿真试验验证.

一种行程中部带间歇连杆机构的运动仿真

探究行程中部带间歇连杆机构的运动特征,运用ADAMS对其机构关键几何尺寸的坐标参数化,并进行运动仿真,得到机构运动过程中各杆件质心位置、角速度变化曲线,并分析其变化规律.研究结果表明:对于行程中部带间歇连杆机构的位姿特征和采用该机构的机器人、机械手的设计具有一定的参考价值.

关于雷达影像干涉测量的若干理论问题

就雷达影像干涉测量的若干理论问题进行了讨论 ,提出了一种高程解算数学模型 ,该模型基于相邻两点对于同一天线的相位差 ,以精确可靠的控制点为出发点 ,可以不必顾及基线估计 ;提出了将控制点影像坐标与卫星位置参量按成像方程进行平差 ,以保证相位解缠和高程解算对控制点和卫星位置精度的要求 。

基于圆台标靶的刚体目标位姿及运动参数分析

针对双目立体视觉监测系统中目标加工点无法直接获取的问题,提出一种借助圆台型标靶图像信息间接实现刚体空间位姿及三维运动参数估计的方法。在每个采样时刻,从立体图像对中提取圆台侧表面经线、纬线及其交点像坐标信息,并重建其三维坐标,利用圆台拟合的方法估计采样时刻圆台及目标的空间位姿;在连续两个采样时刻,从图像序列中提取对应经线的信息,构造扩展卡尔曼滤波方法来估计采样周期内刚体的运动参数。实验结果表明,提出的方法方便可行,有很好的收敛性、稳定性和抗噪性,可在机器人雕刻、医学手术等无法直接获取刀具加工点图像的特殊场景下应用。

基于多传感器测量的航天器舱段自动对接位姿调整方法

针对航天器舱段对接通常采用的手工操作方式效率低、精度差和可靠性难以保证的问题,研发了一种基于多传感器测量的舱段自动对接装置,其中舱体位姿的测量和调整是保证对接质量和效率的关键因素。提出了一种基于激光轮廓传感器和CCD图像传感器等多传感器协同测量的舱段六自由度位姿估计和调整方法。首先,采用激光轮廓传感器对舱体进行扫描,获取位姿三维点云信息,并采用改进的最小二乘法对被测舱段位姿进行求解;然后,通过CCD图像传感器获取舱段对接孔位置,通过圆拟合计算角度偏差,求解和拟合的结果将反馈至控制系统进行调姿和对接。采用Gocator 2350激光轮廓传感器及大恒MER-1810-21U3C工业相机进行舱体测量和对接实验,结果表明,舱体位姿调整精度和效率均达到对接要求。该方法结合了激光轮廓传感器的可靠性和机器视觉的灵活性,有效提高了自动对接系统的效率、稳定性和一致性,足以满足未来军用以及民用的需求。

沉浸式虚拟维修位置追踪与动作虚实耦合研究

针对沉浸式虚拟维修人机交互中的位置追踪与动作耦合问题,研究并改进了高精度快速位姿估计算法,用于解决维修操作人员骨骼节点在空间中的位姿计算问题,实现了对操作人员的关键节点的位置追踪.研究了维修操作人员与虚拟维修动作之间的耦合技术,包括坐标变换、骨骼绑定以及改进型循环坐标下降算法驱动动作.研究并构建了某雷达设备虚拟维修训练系统,通过测试表明,位置追踪精度和动作的延迟基本能够满足沉浸式虚拟维修训练的需要.

有向几何编程在数控系统中的实现

在数控加工中,G代码描述的零件加工过程不够直观。为了解决这个问题,提出采用有向几何编程语言GPL(geometric programming language)来辅助G代码进行编程,使得编程变得简单直观。设计了GPL语法规则,并依据GPL语法规则设计实现了GPL解释器,提出一种计算检测码的方法对GPL语法进行检查,创建关键字的属性值表以支持检测码的计算。该方法使GPL语法规则容易扩展,便于解释器的二次开发。采用位运算方法进行参数的冲突检测,增强语法分析器的可扩展性,提高分析速度和效率。

基于Y型CCD的室内运动目标定位方法

室内定位技术在智能体自主导航方面具有广阔的应用前景。为了获取运动目标在悬浮状态下的位置与姿态角,设计了一种新型的Y型光学室内定位传感器(YPS),其由3个线性电荷耦合器件(CCD)和3个柱面透镜组合成Y型结构。根据固定在运动目标上的YPS可作为接收端且可运动的特点,在其可测视域范围内通过依次采集3个可见点光源在YPS上的像坐标,建立空间点光源的三维重建模型和基于Y型定位传感器上合作点的四元数位姿解算算法,即可解算出运动目标的三维坐标和姿态角。通过仿真与实验,分析了不同参数对位姿误差的影响,并在柱面透镜线性度较好的中心部位,验证了新Y型定位传感器可实现准确的单点定位的方法,其三维坐标的误差不大于3 mm,并可以确定室内运动目标基于全局坐标系的位置与姿态信息。

基于近红外双目立体视觉的悬臂式掘进机定位研究

针对现有掘进机无法实时定位、定位不准确、视觉定位中相机视野被遮挡导致定位失败等问题,提出了一种将基于近红外双目立体视觉的悬臂式掘进机定位方案。在悬臂式掘进机机身与机臂安装近红外LED标靶,以LED作为近红外标靶构建掘进机特征信息,通过图像处理、位姿解算实现掘进机机身与截割部的三维空间定位。双目立体视觉相机安装在巷道顶部,随着掘进机不断推进,掘进机与双目立体视觉相机距离逐渐增加,造成双目图像获取失败,进而导致视觉解算截割部位姿失败。针对该问题,引入基于一维卷积神经网络(1D-CNN)的掘进机截割部磁场辅助定位方法。在掘进机机身两侧安装三轴数字磁场计,并在机臂处安装永磁体,以磁场的强度分量和双目立体视觉相机获取的位姿数据作为训练数据,构建1D-CNN模型,输出在视觉测量失效情况下掘进机截割部位姿。从深度信息和掘进机机身及截割部位姿2个方面对基于近红外双目立体视觉的悬臂式掘进机定位方案进行实验,结果表明:机身测量误差在±11 mm以内,相对误差在0.4%以内。截割部测量误差在±50 mm以内,相对误差在1%以内;掘进机机身与截割部间的相对位姿误差在±2.5°以内,俯仰角的均方根误差为根0.930 1°,偏航角的均方根误差为0.922 0°。上述误差在巷道作业允许范围内,验证了该方案的有效性和可靠性。对基于1D-CNN的掘进机截割部磁场辅助定位方法进行了有效性验证,为模拟井下复杂磁场环境,在掘进机附近随机添加干扰磁源,结果表明:该方法对掘进机截割部俯仰角、偏航角、翻滚角的预测值与测量的真实值基本吻合,预测的俯仰角、偏航角、翻滚角决定系数分别为0.992 4,0.995 9,0.917 4,说明基于1D-CNN的掘进机截割部磁场辅助定位方法能够较好地满足在视觉定位失效下的掘进机定位需求。

多关节仿手指结构的灵活软体执行器

在目前的研究中心,软体夹持执行器一般采用气动的形式进行控制,具有延展性的优点。在这一特征的改进与提升下,通过模仿人手多关节的特点,开发了一种由多种软复合材料构成的新型软体执行器,通过围绕空腔缠绕的细线施加的环向束缚,提高驱动部分的径向驱动力。因此在保持原有柔软性的前提下,可以通过提高主体部分的弯曲角实现夹持性能的提高。并建立D-H运动学模型,对本结构的位姿进行了较为准确的描述。最后通过实验测量了各关节的弯曲角与机构的夹持性能,证明该结构设计在实际应用中是可被广泛应用的。

基于单位四元数的资源三号卫星影像姿态系统误差改正

本文根据资源三号卫星严格成像模型，建立了姿态四元数系统误差改正模型。通过对登封地区两景影像进行试验，利用不同控制点数量求解姿态四元数系统误差并将姿态进行系统误差改正后，可以使卫星直接定位精度大幅提高，验证了姿态四元数用于卫星影像姿态系统误差改正的有效性。