针对低成本惯性测量单元(IMU)在室内定位应用中普遍存在漂移严重、精度较低等问题,通过实验分析低成本传感器误差特点,并提取其定位误差特征,提出一种基于低成本IMU的自动导引车(AGV)室内实时定位误差补偿方法,以提高其定位精度。为解决惯性导航位置解算存在累积误差的问题,将RFID电子标签作为参考节点,实现累积误差的定期消除,进一步提高AGV的定位精度。实验验证表明,相较于单纯使用低成本IMU定位,这里方法定位精度提高了31%。

在渐进失效分析法的基础上,为研究粘性系数(η)对层合板结构最终失效的影响,以含有中心贯穿式孔裂纹的E-glass/HT907复合材料层合板为研究对象。采用工程上使用较为普遍的Hashin准则作为结构失效单元的判别依据,结合各种损伤模型,对层合板结构的破坏机理、材料失效后的损伤扩展过程以及结构发生破坏后的最终失效载荷进行了合理阐述。利用此方法探讨了不同粘性系数影响下对复合材料结构的极限承载力的影响,同时可以清楚的了解到材料结构的局部和整体应力损伤分布情况以及发生损伤后载荷的重新分布和损伤扩展途径,为基于有限元复合材料层合板结构的极限承载力分析、设计提供参考。试验表明,此预测结果与试验结果基本吻合。

鉴于目前国产工业机器人绝对定位精度较低,为了满足高精度应用,设计了一种误差补偿的运动学算法。以MDH模型为基础,建立几何参数误差与机器人末端位姿误差之间的误差模型。设计了通过雅克比矩阵将笛卡尔空间的位姿误差转换到关节空间的关节各轴的角度偏差,并与名义逆运动学获得逆解相结合的误差补偿运动学算法,可以获得满足误差阈值的作业精度。以自主研发ER3A机器人为误差补偿算法试验对象,经误差补偿后ER3A机器人的绝对定位精度获得明显提高,测量点的位置误差均值从0.5754mm降低到0.2779mm。

为探究旋转超声磨边在瓷砖加工中的应用,使用ANSYS软件对旋转超声磨边机床的超声振子进行模态分析,发现谐振时工具头把纵向振动分解为纵向和径向振动。搭建了旋转超声磨边机床,包括旋转超声磨边主轴和四轴运动测试平台。并且使用机床研究了有无超声情况下主轴转速和进给速度对轴向磨削力的影响。结果表明在瓷砖磨边过程中,低主轴转速下添加超声振动可减小轴向磨削力;不同进给速度下,旋转超声磨边的轴向磨削力比传统磨边小。

针对ACC系统上层速度控制IDM模型不能对汽车转弯行驶进行横向控制的不足,通过改进IDM模型并运用Simulink仿真试验研究转弯、超高和坡度等道路几何条件变化对特定工况下的汽车纵向和横向行驶的影响。采用车头时距和行驶速度作为指标评价汽车纵向行驶安全性;采用横摆角速度和侧向速度作为指标评价汽车操纵稳定性。仿真发现在一定超高和坡度的道路上汽车转弯行驶时,纵向方向上改进后模型的车辆车头时距增大,行驶速度减小,保证了行驶安全;横向方向上改进后模型的横摆角速度和侧向速度随转弯半径和超高的增加而减小,保证了良好的操纵稳定性。结果表明,针对道路几何条件的变化,改进的IDM模型可以初步实现ACC系统特定工况下车辆纵向与横向的控制。

针对智能看护机器人在实际生活中对目标的检测速度慢和精度低的问题,提出了一种采用轻量型卷积神经网络模型对目标进行检测的算法。首先利用MobileNets基础网络对采集到的图像信息进行特征提取,然后利用多尺度特征图检测不同尺度的目标,同时引入抑制类别样本不均衡的焦点损失函数使模型更加侧重于对困难样本的训练。实验结果表明,改进后的网络模型计算量大幅减少,检测速度提高了7倍,对不同光照条件和复杂的背景环境具有鲁棒性,能够满足对目标的检测要求。

传统攀爬机器人的抱持机构都是采用全驱动的机构,具有结构复杂,控制繁琐,无自适应的缺点。为了改变这种状态,提升攀爬机器人抱持机构的抱持性能,设计了一种基于绳驱式欠驱动原理的抱持机构,具有结构简单,驱动源较少,自适应好的优点。同时对此欠驱动机构进行静力学模型的建立,并运用ADAMS/Cable模块对欠驱动手爪进行运动学以及动力学仿真分析。此仿真方法为绳驱式欠驱动手爪仿真提供了一种新的方法,并通过仿真验证轮手抱持杆件的可行性,从而验证了欠驱动手爪作为攀爬机器人抱持机构的可行性。

传统铲斗强度分析方法仅仅通过有限元法选取铲斗极限工况进行强度计算,其计算结果明显偏大,设计偏于保守,不利于实现铲斗的轻量化设计。针对以上缺陷,借助离散元素法,建立基于物性参数的碎石和铲斗的仿真接触模型,通过动力学仿真定义铲斗运动特性,获取铲斗在散体力作用下所受动载荷,结合有限元方法对其进行强度计算,并通过应力测试试验验证了该理论方法的可靠性,同时与传统的强度计算结果进行对比。对比结果表明,采用离散元-有限元耦合分析铲斗强度更贴近于实际情况,为铲斗和其它工作装置的设计和优化提供新的参考。

针对高地隙喷雾机作业时易受到路面激励发生侧倾失稳问题,建立ADAMS喷雾机虚拟样机仿真模型,并基于谐波叠加法建立三维纵向斜坡随机路面模型。采用田口实验设计方法,以E、F等级纵向斜坡随机路面为噪声因子,选择喷雾机作业车速、药箱充液比和路面坡度为控制因子,设计了三因素三水平田口仿真实验方案,同时利用流体仿真软件Fluent探讨了药箱液体晃动对喷雾机作业稳定性的影响,拟合出变负载下冲击力函数束,并将冲击力函数加载到喷雾机虚拟样机,从联合仿真的角度分析了喷雾机侧倾动力学,对试验结果进行信噪比和均值的方差分析,得到了喷雾机在纵向斜坡、变负载作业时侧倾失稳试验条件,从而避免了危险工况下的实车试验,为驾驶员稳定性操作作业提供相关参考。

大多数摄像机标定研究侧重于用多幅图像、结合优化算法以提高精度,未能在线性标定阶段进行改善。分析了经典Faugeras线性标定方法存在的问题,提出了一种新型的摄像机线性标定方法。新方法充分考虑摄像机的特性,把图像中心作为主点位置,同时将与横、纵坐标分别相关的参数分开求解;而后将剩余参数进行混合求解,最后考虑畸变进行线性优化,得到畸变系数。新方法避免了传统方法将所有参数过早混合求解的弊端,是精度提高的关键,同时新方法也考虑畸变纠正,在线性标定阶段实现了精度的尽可能提升。实验结果表明,提出的线性标定法相比于经典Faugeras方法有了很大提升,在线性标定阶段测试点的反投影像素误差可控制在2个像素以内,为后期的非线性优化提供优良初值。