基于符号计算的Delta机器人快速运动学分析与控制实现(英文)

为了有效地导出Delta机器人的解析解并实现运动控制,基于多体机械系统线性图论及其运动方程自动生成技术,将符号计算运用到Delta机器人上.首先建立了Delta机构的线性图解表达,利用符号计算引擎Maple可对图解的约束方程进行数学描述,并最终求得了逆运动解的精确显式表达式,从而可直接地实现驱动控制和运动轨迹跟踪.用平面圆弧和Adept抓放2种实际工程的机械手运动模型,对Delta机器人的符号计算解进行了仿真分析.结果表明,用于Delta机器人驱动控制的符号解误差较小,满足快速运动的需求,从而确认了约束方程的运动学响应精度,并验证了显式符号解的正确性.     

一种新型零转径轮式机器人底盘设计与仿真

针对移动机器人在狭窄空间、人员密集场景下灵活工作的需要,提出了一种内置差速器的轮系底盘结构,并基于该结构设计了一款具有零转弯半径能力的轮式机器人底盘.利用矢量法建立轮系的运动方程,分析轮系着地轮滚动摩擦扭矩变化规律,建立轮系底盘的运动学模型与状态空间方程,求解电机转角与轮系转角的响应曲线.建立动力学模型验证了机器人移动...     

双塔单索面人行钢斜拉桥的设计与受力分析

以某双塔单索面人行钢斜拉桥为对象,采用Midas Civil建立全桥空间杆系有限元模型,进行恒载、活载和承载能力极限状态作用下结构受力性能分析,同时开展该桥的动力特性分析。研究表明:对于该异形斜拉桥,活载引起的主梁和主塔弯矩效应较恒载作用下的结果更加显著;承载能力极限状态作用下,该桥主梁、主塔、斜拉索等主要承重构件的最大应力均小于材料容许应力,满足规范要求;动力特性分析结果表明主梁面内刚度和主塔面外刚度较小,此外遮阳棚的局部振动在高阶振型中所占比例较大,在地震作用下可能发生破坏;该桥的一阶竖向自振频率为1.92 Hz,不满足现行规范要求,建议采取有效的减振措施来控制人致振动响应。     

通用组合式教育机器人动力学模型及其快速仿真算法(英文)

为实现具有开放结构的组合式教育机器人自动建模与动态仿真,建立了教育机器人的动力学模型及其仿真算法.首先,将教育机器人抽象为多体系统,利用牛顿一欧拉法建立其通用的动力学模型,并结合教育机器人的结构特点,以构件绑定方法对机器人模型进行了简化.其次,基于稀疏矩阵计算技术,对计算机仿真中常用的增广动力学求解算法和直接投影修正算法进行改进,以此作为教育机器人的仿真算法,提高仿真速度和精度.最后,通过一个算例验证了模型和改进算法的有效性.该研究为实现教育机器人仿真平台奠定了动力学基础.     

教育机器人的设计与关键问题分析

教育机器人作为人工智能的研究热点之一,如何加强其本体构建、进行智能要素界定、实现关键技术突破等核心问题,已成为其在教育教学领域应用落地面临的新挑战。为此,文章从需求出发,提出教育机器人的本体包括形态、硬件和软件,智能要素包括智能架构、感知与交互、教育适用性,关键技术则包括人机交互技术、机器视觉技术和情境感知技术。在此基础上,文章分析了教育机器人设计的关键问题,以期为教育机器人的研发提供参考,并推动教育机器人在教育教学中的落地应用。     

沈阳市雨水水质检测与分析(英文)

为了探讨雨水水质对雨水利用工程的影响,以沈阳市浑南新区的雨水水质为研究对象,对单体建筑屋面、小区径流及市政排出口的雨水进行为期一年的检测与分析.研究结果表明,影响雨水水质的主要污染物是COD和SS,特别是在降雨初期比较明显,随着降雨时间的延续,水质逐渐好转.市政排出口雨水COD和SS的含量最高,变化范围分别为167~249,119~332 mg/L,小区径流雨水COD和SS的变化范围分别为27~85和106~269 mg/L,建筑屋面雨水COD和SS的变化范围分别为15~80和50~153 mg/L.3个取样点的氨氮含量分别为1.7~5.2,3.7~18.2和5.2~25.6 mg/L.     

基于随机森林的交通事件检测方法设计与分析(英文)

为了进一步提高决策树模型的交通事件检测性能,且避免噪音和过拟合现象,提出了基于随机森林的交通事件检测方法.从分类强度和相关性2个角度进行分析,并构建了3组实验:与不同数目决策树的对比、与不同决策树的对比及与神经网络的对比.实验数据采用实测的高速公路交通参数数据库(I-880数据库);实验的评价指标采用检测率、误警率、平均检测时间、分类率和ROC曲线下的面积.实验结果表明,基于随机森林的交通事件检测模型可以提高检测率、减少检测时间、提高分类正确率,和多层前馈神经网络相比具有很好的竞争力.     

面向复杂地形的高速移动机器人设计与分析

为满足地图构建、无人驾驶等先进技术的需求,建立了面向复杂地形的轮式高速移动机器人在平地、上下坡、越障等情况下的理论力学模型,完成了移动底盘的力学分析,得到了移动底盘可实现平地、上下坡、越障三种运动的理论力学条件。根据目前对高速移动底盘的需求指标,确定了高速移动机器人的各项性能参数,完成了轮系、一体化底盘及移动机器人整体的结构设计,并对受力较大及扭矩较大的关键零部件进行了有限元仿真分析及运动学仿真分析。根据平台性能需求,完成了硬件设计及电气系统的搭建。为了验证理论研究的正确性,加工了实验样机,进行了相关实验。实验结果表明,所设计的面向复杂地形的高速移动机器人可以实现较高速度运行,具有较大的负载能力,可完成平地、上下坡、越障等运动,对于不同情况的路面具有较强的适应能力。     

人形竞赛机器人机械手臂设计与运动学分析

以人形竞赛机器人机械手臂设计出发,首先分析机械手臂的功能与动作情况、以及人类手臂关节构成,据此设计3自由度人形竞赛机器人机械手臂;第二,采用D-H方法,从结构的角度简化坐标系建立的方式,确定D-H参数,分析得出机械手臂的正运动学方程;第三是采用几何方法与解析求解法相结合的方式进行逆运动学求解;最后,在MATLAB平台中采用蒙特卡洛方法分析机械手臂的工作空间验证求解结果,结果显示设计的机械手臂满足竞赛的工作空间要求。     

The kinematics and force analysis of a new leg mechanism for multi-legged wall-climbing robot

ＴｈｅＫｉｎｅｍａｔｉｃｓａｎｄＦｏｒｃｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＮｅｗＬｅｇＭｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒＭｕｌｔｉ┐ｌｅｇｇｅｄＷａｌ┐ＣｌｉｍｂｉｎｇＲｏｂｏｔＬｕｏＹｉＱｉａｎＪｉｎｗｕＳｈｅｎＹａｏｚｏｎｇＧｏｎｇＺｈｅｎｂａｎｇ（Ｓｃｈｏｏｌｏｆ...     

强震作用下独塔斜拉桥抗震性能分析

以某跨径为110 m的独塔异形斜拉桥为工程背景,通过非线性有限元分析对斜拉桥在强震作用下的地震响应特性及减震措施进行了研究,得出如下结论:相比Lander-amboy波,卓越周期与桥梁固有周期较为接近的Cerro Prieto波能够引起结构较大的地震响应。行波效应能够显著增大工程背景斜拉桥的地震响应,且随着视波速的增大,桥梁的加速度响应明显增大。阻尼系数25 000 kN·s/m为工程背景斜拉桥的最优粘滞阻尼器设计参数,且在塔梁连接处安装该参数粘滞阻尼器后,斜拉桥减震效果显著,尤其能明显减小结构的位移响应。     

大跨度斜拉桥拉索安全评估的概率方法

为了对运营期斜拉桥安全性进行评估,提出了评估斜拉索安全性的方法.考虑Daniels效应和断丝概率提出斜拉索强度模型与基于斜拉索运营期安全系数的大跨度斜拉桥可靠度评估方法.作为模型的应用验证,分析了宁波招宝山斜拉桥最长边索,即第25号索在不同检测期的安全性,并调查了不同的参数对安全概率的影响.分析结果表明:斜拉索Daniels效应不可忽略;运营期斜拉索的退化可以通过线性增长的索内断丝率来模拟;考虑斜拉桥拉索退化过程的随机性评估运营期斜拉桥拉索安全水平的方法是有效的.     

管道内行走机器人设计

设计了一种适用于管道内工作的机器人,采用双平行四边形机构扩大其管径适应范围,以STM32F207ZG为主控芯片,外扩SRAM进行信息缓存,利用TCP/IP协议进行上下位机通信,通过搭载各类传感器完成管道内的检测任务。该管道机器人具有转弯灵活、攀爬能力强等特点,在实践教学活动中取得了良好的效果,有效提高了学生的学习兴趣。     

简易人形机器人设计

根据人体的形态特征和仿生学原理,设计接近于人体尺寸比例的机器人结构,并应用自由度最少的原则设计了符合机器人功能要求的自由度配置方案,设计了一个舵机的驱动器,可以与上位机进行通信,实现对人形机器人的控制,该驱动器可以把上位机发送的指令转换成控制舵机的信号.实验证明：人形机器人能够完成相应的动作,实现机器人的舞蹈演示.     

独柱塔空间缆索自锚式悬索桥主鞍座空间受力分析

以南京江心洲大桥为工程背景,对空间缆索自锚式悬索桥主鞍座的相关问题进行研究.以大型通用有限元程序为平台,采用二次开发技术,建立精细化有限元模型,在此基础上采用合理的加载模式对其进行空间受力分析,并阐述与空间主鞍座相匹配的主缆切点简化修正方法.结果表明:空间主缆在成桥状态对主鞍座横向力的作用会造成鞍槽外侧壁应力大于内侧壁的应力;主缆横向体积力会对主鞍座压紧装置和鞍体产生梯度分布的竖向挤压力;自锚式悬索桥体系转换过程中缆索的几何非线性效应显著,体现在空缆到成桥状态主缆与主鞍座空间切点位置会有较大的变化.     

非均匀温变场中的主缆效应分析

温度效应对主缆设计和施工有重要影响。在已有研究基础上,推导了分析主缆非均匀温变场问题的解析方法,其中的温度和静力应变均以无应变状态为参考态并考虑了主缆变形前后截面的变化,在理论上较已有方法更为合理,算例表明了其正确性。     

输电铁塔损伤检测机器人攀爬越障部分的结构优化设计

针对灾后输电铁塔的损坏情况及输电铁塔安全检测的需求,介绍了一种灾后输电铁塔损伤检测机器人攀爬越障部分的机构设计和各机构的工作原理,分析了该机器人攀爬越障部分的运动过程.通过Pro/E仿真模拟和慧鱼模型制作试验,证实该机器人能在输电铁塔上攀爬,可自主越障,具有良好工作性能.该机器人能替代人工上塔检修,提高检修工作安全性.     

Parametrically excited oscillation of stay cable and its control in cable-stayed bridges

This paper presents a nonlinear dynamic model for simulation and analysis of a kind of parametrically excited vibration of stay cable caused by support motion in cable-stayed bridges. The sag, inclination angle of the stay cable are considered in the model, based on which, the oscillation mechanism and dynamic response characteristics of this kind of vibration are analyzed through numerical, calculation. It is noted that parametrically excited oscillation of a stay cable with certain, sag, inclination angle and initial static tension force may occur in cable-stayed bridges due to deck vibration under the condition that the natural frequency of a cable approaches to about half of the, first model frequency of the bridge deck system. A new vibration control system installed on the cable anchorage is proposed as a possible damping system to suppress, the cable parametric oscillation. The numerical calculation results showed that with the use of this damping system, the cable oscillation due to the vibration of the deck and/or towers will be considerably reduced. Project supported by National Natural Science Foundation of China (No. 59978044)