智能制造现场工程师“双元五维”融通育人模式改革研究

职业教育承载培育复合型专业人才的重任。围绕智能制造现场工程师培养,探索并实施“双元”(学校、企业)、“五维”(岗位、大赛、证书、双创、课程)综合育人模式,以产教融合协同育人为主线,梳理“岗课契合”人才培养体系、建立“岗证互促”考核机制、完善“赛创同步”课程体系,以岗定课、以赛导课、以证验课、以创强课、以课育人,重构人才培养方案和专业核心课程体系,培养具有岗位适应性、创新创业能力的高素质技术技能人才。

基于观测器的智能微电网分布式云储能系统H-infinite控制方法

为解决目前智能微电网分布式云储能系统运行架设成本较高且难寻有效整体控制规律的问题,引入一种基于观测器的H∞控制器设计方法。在分段仿射Lyapunov函数的基础上,应用投影定理以及几个基本引理,寻求基于观测器且满足鲁棒H∞性能指标的反馈控制器设计方法,获得闭环控制系统的反馈控制器增益和观测器增益,并将云储能供电系统与传统电力系统进行比较。结果表明:采用该控制方法构建的电网使得新型能源的利用率更高,同时传统常规电力系统耗能有所下降。

基于均值学习策略果蝇算法的工业机器人轨迹规划

针对机器人空间轨迹的时间最优规划问题,文中在建立轨迹规划模型的基础上,对果蝇算法(FOA)进行改进,并由此提出基于均值学习策略果蝇算法(MLS-FOA)的机器人轨迹规划方法。相比于FOA,MLS-FOA增加了向种群均值学习的策略,平衡了算法的全局搜索能力和局部搜索能力。机器人轨迹规划实例表明,MLS-FOA能够在位置、速度、加速度满足约束条件的同时,使得运动曲线更为平滑,同时也缩短了机器人的运动时间,提高了运动效率。

基于多数据融合的智能定位传感器避障算法研究

在智能定位传感器内增加避障算法,可使机器人拥有自动躲避障碍的能力,该文基于多数据融合设计智能定位传感器避障算法。设置激光雷达测距和超声波测距作为多传感器障碍检测的方法,获取机器人当前位置与障碍点坐标的相对几何关系,计算机器人与障碍点位置的距离,定位路面障碍点,对2种传感器收集到的数据进行多元障碍定位信息的加权融合。设置智能机器人避障轨迹目标函数以及约束条件,设计机器人避障算法,得到基于定位传感器的机器人避障方法。实验结果表明,在简单环境及复杂环境下机器人均未与障碍物相撞。在运行轨迹中随机放置障碍物,机器人能够及时完成运行轨迹的变化。由此可见,该避障算法具备较好的应用前景,可应用于各种智能机器人中。

新工科背景下无人机植保技术课程教学改革

无人机植保技术作为行业应用的重要方向之一,人才需求缺口巨大。基于新工科背景,探析了无人机植保技术课程的教学探索和实现路径,以培养满足行业发展需求的一流植保无人机应用技术人才。

江苏省工业机器人行业人才需求与高职院校专业设置匹配性研究

为了全面分析江苏省工业机器人行业人才需求与高职院校专业设置匹配性情况,提高人才培养的针对性,采用线上线下相结合的方式调研了81家工业机器人产业链上本体制造类、系统集成类、生产应用类企业及15所高职院校,系统分析了江苏省工业机器人产业人才需求现状和高职院校工业机器人技术专业人才培养现状,并对两者之间进行数量上和质量上的匹配性分析。研究发现,江苏省工业机器人产业仍将持续快速发展,工业机器人产业人才供需存在结构性矛盾,机器人专业产教融合的深度不够;在此基础上,给政府部门、高职院校和企业提出了相应对策建议。

基于Profinet总线的水刺生产线控制系统优化设计

水刺压力是影响水刺布生产的关键因素,常见方法是采用PLC控制器的PID算法来稳定水刺压力。提出了采用变频器自身的PID算法,实践证明使用这种方法,水刺压力的控制效果更好。整个生产线控制系统以S7-1500为主控制器、基于Profinet总线进行通信,基于云平台进行远程控制。系统结构简单、生产效率高,监控方便且柔性化。

基于卡尔曼滤波的无线传感器网络信息并行传输延迟补偿算法

为了提升无线传感器网络信息并行传输延迟补偿性能,提出一种基于卡尔曼滤波的无线传感器网络信息并行传输延迟补偿算法。利用时滞误差补偿控制方法均衡控制无线传感器网络信道,以此为基础,采用小波变换将无线传感器网络信息频谱变换到小波域内。在小波域内采用恒虚警概率方法识别信息并行传输过程中的码间干扰小波系数,组建码间干扰小波系数的恒虚警检测器以去除大于检测门限的码间干扰,完成信息并行传输过程中的码间干扰抑制。为了保证数据传输的时效性,采用卡尔曼滤波方法对无线传感器网络信息并行传输延迟展开补偿。仿真结果表明,所提算法的无线传感器网络信息并行传输到达率均值在98%以上,具有良好的传输延迟补偿效果。

番茄采摘机器人视觉夜间检测系统研究

文章开发了一套番茄采摘机器人专用的视觉夜间检测系统,主要涉及硬件搭载平台、辅助照明装置以及自动升降系统等设计,集双目相机、视觉处理器、辅助照明装置和自动升降系统为一体。该系统通过传输控制协议(Transmission Control Protocol,简称“TCP”)通信方式,实现视觉处理器与升降系统的实时通信,进而控制升降系统升降操作,以满足采摘不同高度番茄的需求。

基于ADAMS的并联柔索驱动系统动力学仿真研究

柔索驱动机构是因其能耗低、惯性小、响应速度快等优点而广泛应用于大范围空间作业中。传统的并联机构大多采用刚性连杆,工作空间受限,惯性力难平衡,易产生动载荷。为了增加工作空间,提高运行效率,文章提出了基于驱动柔索牵引的欠约束并联柔索驱动系统的合理结构,并在ADAMS软件中实现了其动力学仿真。通过在ADAMS软件中建立该机构的动力学模型,对比了不同运行轨迹下,末端执行器的位移、速度、加速度变化以及各根柔索的张力变化,完成了动力学分析。通过对并联柔索驱动系统进行结构设计与动力学仿真,可以直观反映出系统参数对其动力学特征产生的影响,以便对相应元件的参数进行修改,使机构完成预定的工作运动。

基于PLCSIM Advanced和TIA Portal V16的开放式以太网通信仿真设计

为有效提高工业以太网通信设计、调试的效率,解决实际设备调试风险高、试错成本高等问题,以两台S7-1500 PLC为例,设计一种基于PLCSIM Advanced和TIA Portal V16的开放式以太网通信的仿真方案。采用TIA Portal V16编写S7-1500 PLC通信程序、参数设置、进行硬件配置和组态,通过PLCSIM Advanced与博途V16(1500系列)仿真通信配置,实现两台S7-1500 PLC开放式以太网通信仿真。结果表明:该方案能够有效验证开放式以太网通信,完成工业以太网的协同调试。

自适应PID控制的自动推料机器人的设计

在传统的牛舍等大型牲畜圈舍中饲喂牲畜时,通常采用人工方式或机械臂将饲料推送至围栏附近,这种饲喂方式效率较低,且需要实时、不分昼夜的进行牧草推送,劳动强度大、成本高。现设计一款能够自动行走、推料的机器人,该机器人以PLC为控制核心,采用磁引导的导航方式来确定机器人行走路线,利用自适应PID控制策略来完成行走时的纠编,通过HMI可设置推料路径、推送频率和送料类型,并实时检测推料阻力和输出推力,解决了用工多、工作劳动强度大、夜间无法及时推料的缺陷,实现了推料过程中的全自动化和智能化。

基于换相点换相的无刷直流电机无位置传感器控制

针对无刷直流电机(BLDCM)在高速状态下的换相不准确问题,根据电机反电动势与控制算法的换相点之间存在的特定关系,提出了一种新型的无传感器控制方法。该方法通过计算电机的换相点进行换相,规避了传统算法在相位延迟估算过程中的不确定性,并提高了无位置传感器控制算法的动态响应性能;引入查表的方法简化了所提BLDCM无传感器控制算法的实现过程。通过引入一种新型的电机反电动势检测电路,对无传感器控制算法的外部实现电路进行简化,进一步降低了所提控制算法的实现成本。试验结果表明,所提反电动势检测电路能有效检测电机相电压,所提BLDCM无位置传感器控制方法十分有效、实现简单,且在动态响应上具有很大优势。

仿尺蠖多模式爬壁机器人设计与控制方法研究

对于高层建筑清洁、大型化工罐体焊接与检测以及管道、隧道等狭小空间的安全巡查,传统方式为人工操作,存在安全隐患及效率低下等缺点,针对这些问题,提出了一种爬壁机器人设计方案;通过研究自然界尺蠖类生物的壁面攀爬机理,结合仿生技术,利用真空吸附和爪刺抓附两种附着技术,研发了一种仿尺蠖多模式爬壁机器人;首先在静态条件下,采用D-H参数法建立了机器人运动学数学模型,求解了机器人运动学的正、逆解,然后进行了基于极坐标理论的机器人控制方法研究,分析了了步态控制策略,并基于嵌入式控制器搭建了实际样机的控制系统,进行了功能性测试,验证了爬壁机器人的运动学模型的正确性和步态控制方法的平稳性,为双足类仿生机器人进一步研究提供了参考。

STEM模式下高职机电一体化技术课程体系的构建

STEM理念应用于职业教育有助于培养高素质复合型技术技能人才。STEM模式下的高职机电一体化技术专业课程体系是学科课程和“项目等级塔”并行的项目课程体系,学科课程重点保障学科知识的系统性,“项目等级塔”承担岗位实践能力渐进式培养。“项目等级塔”分为单项项目课程、跨学科项目课程和综合项目课程,项目课程设计的主要内容包括项目定位、项目边界划分和知识分配。

高校辅导员工作中信息化技术的整合应用研究

网络技术的发展、社会发展需求的改变,为高校教学发展提供了很多机会,但同时也增加了较多新挑战。高校辅导员作为学生日常生活、学习的管理者,在对学生进行管理与教育时,应该积极使用互联网技术开展工作,充分发挥互联网技术在教学与管理中的优势,这样既可以使辅导员工作方式得到创新,对相关工作有效性提升也有重要作用。以下是本文对高校辅导员工作中信息化技术融合使用方式进行研究。

基于嵌套结构的无级变速器设计与分析

目前,机器人关节减速机均为定比传动方式,造成关节电机难以达到峰值效率。基于嵌套结构,提出了一种机器人用紧凑型的无级变速器,通过实时改变传动比,可有效提高电机功率使用效率。首先,开展了变速传动机理研究,得到了传动比相对于行星轮与太阳轮半径之比的关系;设计了嵌套结构以及行星轮、太阳轮板轴向移动系统。其次,推导了行星轮、太阳轮包角、传动比以及金属带径向移动数学模型,基于多刚体动力学仿真软件对变速器的输出速度进行了仿真验证;结果表明,变速器正、反向偏差分别为1.89%、3.87%。最后,制作出变速器的原理样机并搭建转矩实验平台,设定输出转矩为特定值,测试了对应输入转矩;实验显示,测试数值与理论数值相比基本相同,平均传动效率为72.1%,间接验证了理论推导的正确性。

轮履型可重构机器人变形机理与设计研究

面向多种复杂路面执行任务的需求,基于生物学变胞机理,提出了一种轮履型可重构机器人。该机器人包括两种运动模式,即车轮模式与履带模式,通过两种模式之间的切换可显著提高机器人的多地面适应性。开展了轮-履模式切换机理与传动原理研究,分析了地面接触宽度变化规律,得到了履带模式下的最大接触宽度为230.36 mm;分别计算了机器人在车轮和履带模式下的越障能力,通过仿真软件分析了机器人重心位置在越障时的变化趋势;最后,集成动力系统研制了机器人样机,以不同高度的木板和空心砖作为试验台对机器人进行了模式切换、越障性能分组测试。结果表明,车轮、履带模式下最大越障高度分别为98.5 mm和290 mm,与理论推导结果一致。此外,机器人能够在轮式与履带模式之间柔顺切换,具有多种复杂路面适应能力。

基于Hopf振荡器的船舱检测机器人步态规划研究

船舶等海洋工程装备其舱内具有设备众多、空间受限和结构复杂等特点,传统人工巡检不能解决安全和效率的问题。针对这些问题,结合仿生技术,采用负压吸附和电磁吸附两种吸附方式,设计一种船舱检测的多模式攀爬机器人,该机器人能够在狭小空间运动,并且能够适应不同材质的壁面。基于改进的D-H参数法建立机器人运动学模型,进行运动学正解、逆解的计算;分析机器人运动步态,对比传统的步态控制方法,提出基于Hopf振荡器的机器人步态规划策略;搭建样机控制平台,进行步态控制对比测试。实验结果验证了多模式船舱检测机器人的步态规划的稳定性,为船舶等海工装备新形态检测机器人的研究拓展了新的思路。

“三重螺旋理论”视角下装备制造类专业实施现代学徒制策略研究

构建政校企的嵌入式三重螺旋模型,提出了产业和专业要同频共振、协同发展,实现产教的深度融合。通过建立校企共同育人机制,在装备制造类专业中积极推进“现代学徒制”的人才培养模式的改革,构建基于工作过程的现代高职课程体系。研究在实施过程中校企合作的利益契合点,建立长效的利益协调和驱动机制,不断强化政府在校企合作中的协同作用,解决在实施现代学徒制的过程中有可能产生的问题,保障现代学徒制的顺利实施。