基于能量的欠驱动双臂机器人悬摆动态伺服控制

针对欠驱动双臂机器人悬摆运动时,摆臂末端对目标点或目标轨迹的跟踪问题,提出动态伺服控制策略．利用灵长类动物悬摆运动的类单摆特性,基于李亚普诺夫稳定性理论,设计了基于能量和双臂空间构型的滑模变结构切换控制律,规划系统末端的动态空间轨迹．数值仿真实验验证了所述控制策略的有效性．     

视觉伺服机器人视界内的直接路径规划

建立了GRB-400单目视觉伺服机器人的图像雅可比矩阵，针对此动态双环系统设计了控制算法使视觉伺服闭环运动控制系统稳定．根据视觉伺服闭环运动控制系统的需要，提出了最速下降法与惩罚函数法相结合的平面规划方法,在机器人的视界内解决一定时间内最小能量的路径规划问题．仿真与实验结果表明。机器人根据在其视觉范围内的目标物体的位置即可采用上述方法确定优化的路径。     

基于神经元PID的水下机器人自动升沉补偿液压系统设计

针对母船的升沉运动会影响到带缆遥控水下机器人的安全作业和收放功能,提出了利用液压绞车进行水下机器人自动升沉补偿的方案.设计了带缆遥控水下机器人升沉补偿液压系统,控制系统采用了神经元自适应PID控制算法.并在Matlab中进行了仿真,仿真结果表明,该系统能够较好的实现水下机器人的升沉补偿运动.     

水下航行体引起海底压力变化的计算方法

针对水下航行体近海底和近水面运动的不同特点，应用船舶水动力学理论，建立了细长体和回转体引起海底压力变化的数学模型，并对典型艇体的海底压力场进行了计算；研制了高精度的水底动压测量系统，理论计算和实验结果具有较好的一致性．研究表明，水下航行体的压力场特征明显，可用于发现和识别水下运动目标．     

大深度水下航行体引起的水底压力变化

水下航行体引起的水底压力变化是航行体的重要目标特性之一,可用于水下运动目标探测和水中兵器研制.基于船舶水动力学势流理论,建立了水下航行体水底压力计算模型.利用HessSmith方法,对大深度水下航行体的压力场分布进行了计算,分析了航行体水压场沿纵向和潜深的变化规律,计算结果和实验结果有较好的一致性.     

具有亚像素精度的冗余特征机器人视觉伺服控制

为克服机器人视觉伺服系统对位姿估算及标定精度的依赖性,结合前期特征识别和后期视觉伺服控制,提出基于冗余特征的机器人视觉伺服控制方法.首先,针对图像处理计算密集的问题,从加快特征提取运算速度考虑,研究了矢量数据的递归贪婪压缩算法;其次,从提高图像空间测量精度考虑,研究了基于向量正交性的亚像素特征提取方法,并结合合作目标形状,给出基于多边形形状拟合的目标识别实验性准则;最后,基于图像视觉伺服理论和任务函数方法,直接以具有亚像素级的冗余图像特征作为反馈信息,建立了机器人视觉伺服控制模型,并进行了视觉伺服验证试验.理论分析和实验结果表明,本文提出的视觉伺服控制方法能够在复杂的环境下快速稳定地提取伺服特征,并对标定误差和深度估计误差具有一定的鲁棒性.      

一种冗余度机器人零空间中的混沌

基于反馈线性化控制理论，推导出了平面3R刚性冗余度机器人的零动态方程。通过Poincare映射图和采用最大Lyapunov指数方法，对平面3R刚性冗余度机器人零空间运动状态(规则或混沌运动)进行了数值模拟，获得了它的自运动状态与其零空间中的矢量之间的关系．研究结果表明，冗余度机器人自运动中的混沌现象不仅与初始条件有关，也与其零空间中的矢量有直接关系。     

基于双目视觉的AUV避障模拟研究

提出了一种基于双目视觉的自治水下机器人（AUV）避障模拟方法.为了模拟AUV在复杂海洋环境中对未知环境的感知以及避障过程,设计了AUV避障模拟实验系统.介绍了AUV避障模拟平台的总体结构和参数设计.应用双目立体视觉系统模拟水下声呐,并建立了模拟前视声呐的模型.通过对双目视觉系统进行标定,确定校正系统的内参数和外参数,使校正后的视觉系统建立了图像输入和输出的映射关系,并采用视差法获取被测目标的深度信息.对于目标的避障问题,提出了一种基于速度势场的避障方法,利用相对速度的极坐标,建立由水平面速度势场和垂直面速度势场组成的三维速度势场.当机器人利用视觉传感器获取到障碍物信息时,通过调整速度矢量实现动态避障.模拟实验证明了AUV的避障模拟方法是可行和有效的.     

工业机器人的连续轨迹和速度控制方法及其比较

介绍了关节路径采样法、分解速度法和带校正环的绝对增量法等三种工业机器人运动指令输入方法，并以ＲＴＸ ＳＣＡＲＡ型机器人为对象进行对比模拟，指出绝对增量法是在当前技术条件下较理想的连续路径和速度控制法。     

无人水下航行器横滚控制系统反演变结构设计

针对无人水下航行器横滚通道的非匹配不确定性控制问题,提出一种非线性反演设计方法,将反演过程中的虚拟控制量的导数作为不确定性项,引入自适应机制对其上界进行估计,并采用变结构控制克服系统的不确定性,利用Lyapunov理论证明系统的稳定性.结果表明,在流体动力参数摄动情况下,本文方法具有良好的鲁棒性和自适应性,满足无人水下航行器快速横滚控制的要求.     

高速列车低噪声设计中的部件声学指标分解方法

提出了一种基于整车噪声仿真分析的部件声学指标分解方法；将高速列车的部件声学指标按类型分为声源指标和路径指标2种主要形式，分别基于声线法和统计能量分析方法建立了高速列车的车外噪声预测模型和车内噪声预测模型，通过选定的初始参数作为计算输入，预测车外、车内噪声，并与车辆顶层声学指标进行差异化对比分析；基于声源贡献、路径贡献与参数灵敏度分析，考虑多目标优化，确定了声源部件和路径部件的声学指标。研究结果表明:噪声源的指标分解，基于整车车外噪声仿真分析，当车外噪声预测结果满足声学设计目标且设计裕量在可接受范围之内时，此时的声源参数输入即可作为一组声源指标分解结果；对于传声路径的指标分解，基于整车车内噪声仿真分析，当车内噪声满足声学设计目标且设计裕量在可接受范围之内时，此时的路径参数输入即可作为一组路径指标分解结果；当声源指标或路径指标不满足整车噪声要求时，则需要进行声源或路径的贡献分析，计算主要贡献声源或路径的参数灵敏度，通过对主要贡献声源或者路径进行修正迭代，使之最终满足声学设计目标；低噪声设计需要不断综合多项指标的反馈，合理地调整部件声学指标，确保声学指标分解满足顶层目标，且具有可行性。      

水下机器人在桥梁桩基检测中的应用

结合桩基检查工程,利用水下机器人实现了桩径检测。介绍了水下机器人声波探测成像的主要工作原理,简要描述了桩基工程中的基本流程,最后结合南京长江二桥的桩基检测项目,利用水下机器人对桩径进行了检测,结果发现钢围堰的实测直径和设计直径基本一致,桩基完整。水下机器人在桩基检测中具有很大的应用前景。     

面向末端刚度提升的机器人手臂关节角路径优化

针对六自由度串联关节机器人手臂,采用D-H法对手臂的操作空间进行了描述,得到了正、逆解运动学模型,建立了机械臂运动学方程.在各运动角度优化指标下,优选末端关节角度来增加手臂的刚度和稳定性,从而实现机械臂路径规划的优化.引入目标函数和遗传算子,提出了一种基于遗传算法的多目标机械臂路径规划算法.通过Matlab工具箱进行仿真验证,证明了该算法的有效性与可行性.     

压电陶瓷驱动微小型机器人的运动分析与仿真

为满足桌面工厂对机器人在平面内大行程、高精度和全方位运动的要求,研制了一种压电陶瓷驱动的微小型机器人.该机器人采用stick-and-slip运动原理,通过压电陶瓷和电磁铁的配合动作,在铁磁性工作表面上实现了前进、后退、左转、右转和原地旋转运动.在假设平行配置的压电陶瓷驱动器在每一步的运动过程中保持平行基础上,分析了一步运动中机器人的4个支撑脚的坐标变化情况,进而推导出在该条件下反映机器人位姿变化的运动学差分模型.计算结果显示,机器人直线运动最大步长为0.042 0 mm,旋转运动最大偏转角度为0.185°/步.通过开环轨迹控制、点-点位姿控制和路径跟踪闭环控制实验,验证了机器人应用于桌面工厂时的可行性.     

一种少自由度并联机器人雅克比分析的新方法

提出一种对称少自由度并联机器人雅克比方阵的建立方法.利用螺旋理论分析单个支链的结构,找出动平台对驱动关节的映射系数,根据不同的输入选取,对映射系数进行组合,去除映射系数矩阵中非独立运动参数对应的列,得到满秩的映射系数矩阵.对映射系数矩阵求逆,得到对称少自由度并联机器人的雅克比方阵,说明了运动输入与运动输出之间的对应关系,并得到实例验证.     

一种框架形水下机器人的机械结构

水下机器人的研究与发展是科学技术进步的必然产物.本文设计了一种适用于浅水域进行多方面工作的框架形水下机器人,该整体方案突出了水下机器人结构简单、制作方便、制作成本低、安全性高.并综合考虑了相关部件的设置,保证其在水下工作时的良好性能.     

机械手实时视觉伺服控制系统的研究

由于计算机图象处理的速度比较慢，影响了机器人视觉系统的应用。提出了机械手的实时视觉伺服控制系统。设计了一种实时图象处理器，以有效和迅速辨识出机械手的手爪和目标物体，并且使图象处理，控制和运动规划并行处理，以保证实现实视觉伺服控制。实验表明，本系统具有良好的瞬态和稳态特性。     

一种新型4自由度并联机器人自由度分析

采用对称结构的4自由度并联机器人一般是过约束机构。采用传统的机构学理论和方法对其运动自由度进行分析往往会得出错误的结论，现采用螺旋理论对一种新型的、结构对称的4自由度并联机器人进行了全面的自由度分析，证明了这种机构运动平台的自由度数目及其相应的自由度特性，为这种机构进一步深入的研究打下了基础。     

斜拉桥索无损检测驱动系统内模解耦控制方法

针对在役斜拉桥索只能进行无损检测,且检测信号受外界干扰较大的特点,为保持机器人平稳运动,设计了基于内模解耦空间矢量脉宽控制方法的驱动系统。仿真结果表明,驱动系统采用内模解耦空间矢量脉宽调制方法,可有效抑制电磁惯量扰动与参数模型不相匹配对输出激励电流的影响,克服传统的PI控制不能动态解耦以及对电机参数敏感的问题,可为桥梁斜拉索检测机器人提供稳定动力。     

一种基于能量聚点的目标检测方法

定义了刻画信号能量分布的λ水平能量聚点的概念，利用目标信号能量分布的特点，通过对信号进行小波分解提取各频段的信号，分别作功率谱估计后将频域信号的λ水平能量聚点作为信号特征量，用费歇判别分析方法对目标进行检测，计算机仿真结果验证了方法的有效性．