融合创新创业能力培养的系列化工程项目教学改革

基于南京工程学院系列化工程项目教学改革的经验,提出了人才培养计划中课程体系的重构;按照工程项目的实施逻辑和工程能力的递进原则,构建了4-2-1工程项目训练体系;以企业工程实践的规范和评价标准为依据,搭建了校内外工程实践训练双平台;针对项目化教学特点,建立了团队化指导和协作式学习的教学管理新机制。

零参考模型用于工业机器人定位精度提升研究

几何参数建模是机器人标定的基础,直接影响机器人定位精度。为解决常用几何参数模型当机器人相邻两轴线垂直及接近垂直时存在奇异性,建立了基于方向矢量和连接矢量的零参考模型(ZRM),该模型不仅满足完备性与连续性要求,而且使用该模型计算机器人末端位置和姿态简单直观;建立了几何参数标定误差模型,通过使用LeicaAT960激光跟踪仪对Staubli TX60和ER10L-C10两种工业机器人末端大量位姿实测,经正交三角分解去除冗余参数,采用LM算法对几何参数误差辨识,并与基于MDH模型的标定结果比较,实验结果证实,采用零参考模型标定后机器人末端平均绝对定位精度提升75%~90%,明显高于采用MDH模型标定结果,该模型适于在有高精度定位精度要求工业机器人中推广。

基于竞赛平台的大学生创新能力培养模式探索与实践

从应用型工科大学毕业生创新能力不足的问题出发,以南京工程学院培养具有卓越工程实践能力和创新能力的工程人才为例,探讨了基于企业大赛或专业竞赛平台为载体的,以联合协作、分阶段层次和学科交叉的项目教学为手段的大学生创新能力培养模式的作用,为应用型工程大学的工程精英人才培养提供一定的借鉴作用。

“三维度、四层次、进阶式”创新创业项目化教学课程体系构建与实施

为提高应用型本科高校人才培养质量,培养大学生创新意识及创意设计能力,立足专业内综合能力培养、跨专业综合能力培养、创新创业能力培养3个维度,从课程、课程群、专业、工程4个层次,依据从简单到复杂、从单一到综合的能力进阶式培养原则,创新性提出了"三维度、四层次、进阶式"项目化教学思路,构建了创新创业项目化教学课程体系,探索了培养新时代一流应用型本科人才的新途径,并以创新创业课程为实证进行论述。实践结果表明,文章所提出的创新创业项目化教学思路具有较好的培养效果。

高校创新教育体系的构建与实施

遵循系统性与独立性相结合原则、理论与实践相结合的原则、教学与管理相结合的原则、全程与阶段相结合的原则、继承与创新相结合的原则构建与实施创新教育体系。基于CDIO的项目教学理念,从理论教学、实践教学等层面,全面阐述了创新教学体系的构建理念、措施及示范效果。

四足机器人腿部结构优化与仿真分析

针对四足机器人的腿部结构进行研究,首先从仿生学角度对四足机器人的腿部构造进行了结构优化设计并通过Ansys软件进行有限元分析验证了其结构的稳固性,然后在D-H坐标系中建立了四足机器人腿部关节转角的参数方程。最后,使用Adams软件对四足机器人的运动学特性进行了分析,证实了设计的仿生四足机器人具有良好的运动稳定性,满足设计要求。

基于几何参数标定的串联机器人精度提升

为了提升串联机器人绝对定位精度,提出了基于零参考模型(ZRM)的机器人几何参数标定方法。建立了包含方向矢量和连接矢量的机器人零参考模型;针对模型特点,利用改进遗传算法(IGA)优化求解零位方向分量和位置方向分量,给出了用IGA标定几何参数目标函数值计算方法及求解几何参数误差的具体步骤。通过对ER10L-C10工业机器人不同测点下仿真标定及实测研究结果表明:IGA方法能够快速对机器人ZRM的几何参数实现标定,当标定点设定为50个左右时,标定后的机器人在测试点的精度提升泛化能力较好,对ER10L-C10机器人在整个工作空间内实测标定其末端绝对定位精度提升约90%,该方法适于在有高定位精度要求的串联机器人中推广应用。

基于深度学习的单目视觉水下机器人目标跟踪方法研究

介绍了一种基于深度学习的单目视觉水下机器人目标跟踪新方法,采用该方法能够使自主水下机器人(AUV)在水下复杂环境中实现图像增强处理与目标识别跟踪,对于视频图像中的每个图像,使用预先经过训练的深度卷积神经网络计算图像传输图,图像传输图提供了图像深度信息的相关估计,该方法能够识别水下目标区域,并标明水下目标运动及跟踪方向。实验表明:该方法能够更精确、更稳定地获取水下环境中的定位数据。

基于航拍图像的输电线弧垂测量研究

高压输电线的弧垂是线路设计和运行的重要指标,关系到线路的运行安全,必须控制在设计规定的范围内。输电线弧垂测量是国内外电力部门和研究机构的重点研究内容。基于无人机多角度采集序列航拍图像,光束平差法优化和建立立方体网格点阵模型,获得输电线在实体空间的线路参数,实现弧垂的测量。实验结果表明,该方法成本低、效率高、安全可靠,适合在复杂的地理条件下应用,测量精度也能满足监测需要。

多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法

针对传统机械手腕关节控制方法稳定性低和灵活性差的弊端,提出一种新的多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法。介绍了多自由度机器人关节系统,按动力学系统组建机械手腕关节的动力学模型,采用拉格朗日方法获取动力学方程。介绍了PD手腕关节位置控制方法,在此基础上通过改进纯积分力控制方法实现多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制。分析了机械手腕关节混合位置/力矩控制过程,通过差动机构控制两个驱动器,使其完成机械手腕关节外展/内收和伸展/翘曲两个自由度,提高机械手腕控制灵活性。实验结果表明,所提方法控制精度和稳定性高,能够保证机械手腕关节的灵活性。

基于LoRa的低功耗窄带广域物联网网关研究与设计

LPWAN(低功耗广域网)专为低速率、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计,其在低功耗下提供远程广域网通信能力。LPWAN(低功耗广域网)通信技术有很广泛的发展前景,但现有的LPWAN技术在通信信道共存、基站可伸缩性、覆盖率等方面都面临许多挑战。论文结合Lo Ra无线通信技术,提出了一种全双工信道下的物联网室外基站系统,解决LoRa基站射频端8个上行信道、1个下行信道的非对称化问题,有效提升单基站数据通信容量、速率。

基于IMM算法的多AUV协同定位水声传播延迟处理方法

针对主从式自主水下航行器(AUV)协同定位系统存在的水声探测与通信的延迟问题,提出一种基于交互式多模型(IMM)算法的时间延迟处理方法。首先建立多AUV系统的协同定位计算模型,针对系统非线性运动方程与非线性量测,分析扩展卡尔曼滤波(EKF)协同定位结果因水声信号传播延迟产生的定位误差;其次阐述常规延迟扩展卡尔曼滤波(DEKF)在处理时间延迟环节中无法实现对机动性目标AUV运动状态的精准跟踪问题;最终设计IMM-DEKF算法,选择适当的运动模型作为子滤波器,利用新息更新模型概率,精确跟踪主AUV运动状态,降低从AUV滤波器中对主AUV状态值的估计误差,实现整体协同系统定位精度的提高。仿真结果验证了所提算法在常规EKF的基础上有效提高了从AUV滤波器对主AUV航迹预测精度,使得协同定位系统的整体定位精度得到提升。

基于GPS+激光雷达的变电站巡检车混合导航研究

变电站是电力系统中的重要组成部分,为了提高变电站运行的可靠性和稳定性,传统的人工巡检逐渐被巡检车代替。一般巡检车采用单个传感器进行导航,存在着信号不稳定和精度不高的情况。基于GPS和激光雷达多种传感器,通过SLAM地图构建,利用卡尔曼滤波进行数据融合,有效弥补单个传感器在定位导航精确度上的不足。实验结果表明,该混合导航方法定位精度高,抗干扰能力强,适合在复杂的变电站条件下应用。

两栖球形机器人控制系统研究

笔者对水陆两栖球形机器人机械结构进行分析,研究该构型机器人的驱动机理,建立球形机器人输入输出关系以及状态变量的变化曲线,利用牛顿-欧拉法建立了动力学模型以及进行运动学分析,并用Matlab仿真软件进行仿真,根据仿真结果得出,机械机构设计合理,符合实际要求,可以实现所要求的功能。

基于LoRa技术的分布式浮漂水质监测系统

为了解决当前水环境监测人力成本高、检测周期长等问题,本文设计并实现了一种基于LoRa物联网技术的水环境监测系统。其利用低功耗长距离的LoRa技术,实现了对分布式部署的多传感器节点信息的远程采集、数据存储、动态监测、污染警报。该系统能够实时获取水温、PH值、浊度以及电导率等水质数据,其平均相对误差分别为0.31%、0.28%、3.96%、0.71%。此外,系统在1.5 km范围内能提供可靠的信号接收强度,且丢包率在10%以内。实验结果表明:系统整体运行稳定,数据传输及时、可靠,对于实际的水环境监测具重要意义。

“三元素、四模块”嵌入式系统项目化教学平台研究与构建

嵌入式系统技术发展日新月异,针对现有嵌入式系统基础实验箱陈旧、专业类实训内容行业脱节、项目化教学课题单一等问题,论文以“理论、实践、创新”三大元素为导向,设计“CPU处理模块、传感器模块、嵌入式系统模块、数据通信模块”四种嵌入式系统单元,层次化、系统化地构建嵌入式系统基础实验教学平台、专业类实训平台、专业类项目化教学平台,并将其扩展应用于学科电子设计竞赛、省级大学生项目等科研活动中。实践证明,学生能够深入了解工程模块化架构体系、熟练掌握嵌入式系统新技术、新工具的使用方法,自主设计、调试等综合开发能力得到了有效提高,知识体系更加契合企业专业需求。