采用ADAMS的轮式小型甘蔗收割机转向和越障性能仿真研究

借助ADAMS-View软件建立一个轮式小型甘蔗收割机的样机模型,并对样机模型行走转向和越障性能进行仿真,得到样机行走转向和越障性能的仿真曲线,为轮式小型甘蔗收割机行走机构的研制提供一些依据.     

基于视觉的小型四旋翼无人机自主飞行控制

提出为实现小型四旋翼无人机自主飞行控制,设计一种基于视觉的飞行控制方法,并搭建嵌入式控制架构飞行试验平台。在控制过程中,光流信息与姿态角信息进行融合用于估计无人机水平位置信息,利用获取到的水平位置信息作为内外环结构的比例微分积分(Proportion integration differentiation,PID)控制器外环反馈信息。不同于传统的基于地面站的控制架构试验平台,该飞行系统中采用了一个嵌入式控制架构的试验平台。该平台依靠机载嵌入计算机进行光流计算、运动状态估计,并采用机载飞行控制器执行控制算法。这种嵌入式控制架构工程实现难度高,但更利于实现四旋翼无人机的全自主飞行控制。试验结果表明,提出的设计方法取得了较好全自主飞行控制效果。     

多运动模式管道机器人结构设计与运动分析

针对管道机器人运动形式单一的问题,设计了一种具有多种运动模式并能进行切换的轮式管道机器人,给出了管道机器人的总体方案,设计了管道机器人的自适应变径机构、车轮变位机构和转弯机构,建立了管道机器人轮式行走时的运动模型和力学模型,并以此为基础对机器人主体结构进行优化设计。     

某新型飞行汽车的飞行动力系统的结构设计

为缓解现行交通压力,解决人们"出行难"的问题,根据现有道路交通的规则,设计出了一种新型飞行汽车的飞行动力系统结构。采用旋开式四旋翼涵道风扇的设计方案,使得该飞行汽车能够在陆地行驶模式和空中飞行模式之间相互切换,有效地整合了陆地行驶和空中飞行两大功能。通过CATIA软件对设计方案进行三维动态模拟和MSC.PATRAN/NASTRAN有限元软件对主要承载构件进行应力分析,验证了设计原理结构的合理性。最后对设计方案进行了样机制作和试验测试,其效果良好。     

多旋翼无人机标准化机体设计方法研究

多旋翼无人机具有结构简单、可维护性强、无人员伤亡的优点,可广泛应用于航拍摄影、环境检测等领域,具有巨大的产业化前景。但多数科研机构大都注重飞行控制理论方面的研究,缺乏对机体设计的探讨,而这正是实现多旋翼无人机产业化的基础。从一个具体的设计实例出发,提出小型多旋翼无人机的标准化机体设计方法。然后通过对飞行控制系统的设计,实现多旋翼无人机的稳定飞行。飞行实验结果表明,设计的多旋翼无人机具有良好的稳定性能,从而验证机体设计和飞行控制方法的可行性。     

复杂环境下无人机结构设计与姿态分析

复杂环境下,多旋翼无人机整体结构、姿态控制算法对其稳定飞行性能具有重要影响。文中首先从静力学分析及结构模态分析方面进行无人机整体结构的设计研究;然后利用陀螺仪、加速度计、磁力计传感器结合PID控制、多种滤波算法共同实现无人机飞行姿态的控制;最后搭建无人机试验平台进行复杂环境下多旋翼无人机悬停试验。经试验研究表明,研发的多旋翼无人机整机运行稳定,飞行误差为±2°,基本符合预期试验要求。     

四旋翼无人机路径跟踪控制系统软硬件设计与实验研究

目前传统四旋翼在空中经常受到人为或环境中不确定因素干扰,如果地面控制站不能更直观地显示无人机的实时姿态、位置,飞行中四旋翼无人机容易偏离跟踪的既定路线,无法躲避障碍物,甚至出现姿态不稳导致的无人机损坏.针对此情况,设计开发了一种基于STM32F103RCT6嵌入式微处理器的四旋翼无人机路径跟踪控制系统.详细阐述了该集成控制系统的硬件总体框架、各模块电路设计、软件程序工作流程,利用Matlab2019b仿真软件进行四旋翼无人机的路径跟踪算法仿真实验以确保系统的稳定性和可行性,并以四旋翼样机为实验对象进行了实物测控实验.实验结果表明,所设计的控制系统可以实现自主飞行和轨迹跟踪的期望目标,地面控制站显示界面中可以实时显示四旋翼无人机的实时跟踪路径、姿态角、航速和高度等传感器信息,系统具有一定的实用性.     

一种管外防腐机器人的设计与分析

介绍了管外防腐机器人的结构组成和工作原理,提出了一种两链-轮式行走驱动机构和基于不完全链传动机构的机器人周向运动系统的设计方案,并对行走机构和周向运动系统的运动性能进行了分析。该机器人具有良好的越障、转弯和周向运动性能,满足防腐施工的要求。     

四旋翼无人机可视化半实物仿真平台研究

四旋翼无人机的飞行控制是当前无人机研究领域的一个热点,目前的控制设计多采用MATLAB/Simulink进行数值仿真验证,仿真环境中较少考虑机载设备的作用.而在无人机原型开发过程中,又多采用现场调试的方法,不易快速更改控制算法及参数.为提高飞行控制算法开发时的效率,设计并实现了一种四旋翼无人机可视化半实物仿真平台.利用MATLAB实时视窗系统搭建了平台的主框架,将四旋翼无人机的惯性导航传感器及电机控制系统融入平台之中.并且利用了开源飞行模拟软件FlightGear,及对虚拟地球仪软件Google Earth的二次开发,为仿真平台增添了无人机位置、姿态以及航迹的三维可视化显示功能.实验结果表明,该平台运行稳定可靠.     

一种双倾斜式全驱动六旋翼无人机的建模与控制

常规旋翼无人机大都采用共线设计,只能产生竖直方向的推力,极大地限制了旋翼无人机在涉及物理交互任务时的应 用。 针对此问题,研究了一种双倾斜式全驱动六旋翼无人机,采用旋翼转轴非共线的设计方法,可以实现位置与姿态的独立控 制。 提出了一种抑制抖振的改进型积分滑模控制器,并与 PID 控制器、积分反演控制器和传统积分滑模控制器进行对比。 仿真 结果表明,所提出的改进型积分滑模控制器能够实现旋翼无人机位置与姿态的独立控制,并能够有效克服自身模型参数的不确 定性以及外部的风场扰动完成定点悬停与复杂的轨迹跟踪。 实物样机实验结果表明,该设计的全驱动旋翼无人机在长距离横 向运动时能够保持水平姿态, 俯仰角和滚转角误差控制在±2°以内。     

可变形轮腿式机器人行走机构设计与研究

针对当前轮腿式越障机器人的局限性,设计了一种新型的车轮可变结构机器人,该机器人可以在轮腿之间自如切换。介绍了可变结构车轮的工作原理,该机构在平坦地面上运动以轮子模式行走,当遇到障碍物切换为类花瓣模式越过障碍。对车轮在两种模式下的直行与转弯过程进行理论分析,建立了运动学仿真模型,并对模型进行求解。为了验证分析结果,采用Adams软件对车轮的越障过程与复杂路面行走进行了运动仿真。仿真结果表明,设计的车轮结构可行性较高,具有轮式机构的稳定性,同时具有腿式机构较高的越障能力,使机器人可以适应多种复杂的路况环境。     

四旋翼植保无人机坠落与地面碰撞的模拟实验

四旋翼无人机广泛应用于农药喷洒、病虫害防治等方面。针对四旋翼无人机结构优化和安全飞行方面的问题,从动力学分析层面,模拟在不同高度下,无人机撞击地面对机体本身造成的损害,进而探究四旋翼无人机的安全飞行高度,通过对比不同高度下四旋翼无人机撞击地面的等效应力图示,得出实验结论。对四旋翼无人机设计开发有一定的参考价值。     

四足机器人机械系统虚拟设计及转弯机构理论分析

针对当前四足机器人机械本体多为刚性体的问题,将机器人机械本体作为一个柔性整体,进行了其机械系统的虚拟设计及转弯机构的理论分析.提出了四足机器人系统总体设计方案和整体机械结构组成,并讨论了其关键机构的设计.其中,重点讨论了机器人转弯机构的设计,通过理论分析得到脊柱弯曲控制函数和步长控制函数,配合行走机构实现了机器人的行走与转弯.     

永磁轮式变压器内部检测机器人行走系统设计

为了解决油浸式变压器检修时内部空间狭小人工操作困难的问题，对小型永磁轮式机器人的行走系统进行了研究设计。首先对机器人的工况进行了分析，提出了满足在变压器内表面行走的物理条件，然后对径向和轴向两种充磁方式下圆环形磁铁特性进行了研究，使用ANSYS软件对径向充磁圆环磁铁吸力进行了仿真，探究了磁吸力与磁铁内径、厚度之间的关系，最后基于仿真结果和所提出的行走物理条件设计了机器人磁吸轮。通过样机在模拟变压器内部环境中的试验，证明所设计的基于径向充磁方式的磁吸轮式机器人行走系统在变压器内部具有良好的行走效果。     

基于视觉的室内四旋翼无人机目标追踪系统设计

针对无人机在室内飞行无法依靠GPS定位飞行,还有一些人员无法到达的地点进行关键信息的搜寻工作问题,设计了一种基于视觉的室内四旋翼无人机目标追踪系统,实现室内定位自主飞行与物体自主识别跟踪功能。     

包含新型机构的仿水黾机器人设计及实现

针对模拟水黾优异的水面驱动方式,基于仿生学原理,研究并适当改进水黾水面行走原理,提出了一种新型水面行走机构。通过运用一种具有超越离合、相位记忆和单向传动功能的新型内棘轮式齿轮机构作为传动控制机构制造了一种水上行走机器人样机,进行了机器人的控制系统软、硬件自主开发。并且在实验室条件下对样机进行了性能测试。实验结果表明,所设计的仿水黾机器人可以很好地实现前进、转弯等运动;此外小的转弯半径是该机器人最突出的优点,从而能够在更窄的航道内灵活地运动。     

风场环境下四旋翼飞行器抗干扰研究

针对四旋翼在室外飞行时易受到气流干扰,难以实现精准控制的问题,首先对四旋翼在室外飞行时的风场环境进行建模,将风场影响添加到四旋翼动力模型当中;其次,设计了自适应扩展卡尔曼滤波器(Adaptive extended kalman filter,AEKF),通过实时调整噪声协方差的自适应因子提高飞行器姿态数据的滤波精度,并将数据反馈给PID位置控制器对飞行器进行控制。实验表明,建立的模型能够有效反映四旋翼在风场环境下的运动规律,采用PID与AEKF相结合的控制策略可以提高系统的抗干扰能力,实现在风场环境下对四旋翼的精准控制。     

轮式小型甘蔗收割机行走系统的运动仿真分析

这里论述了轮式小型甘蔗收割机行走系统的研究方法，结合虚拟样机技术对其进行仿真分析和参数优化，利用该方法提高了行走系统的设计质量，该方法为轮式小型甘蔗收割机行走系统产品的开发和改进提供了有利的手段。     

旋翼无人机集群自动贮舱设计与试验

针对当前旋翼无人机自动机场发展水平进行充分调研，论证旋翼无人机集群智能贮舱的军事应用需求，为解决战场环境下旋翼无人机集群自主释放与回收问题，进行了智能贮舱设计，实现五架旋翼无人机的舱内存贮与自主释放和收纳，进行物理样机研制并开展验证试验，验证了设计的有效性。本设计提高了旋翼无人机集群在军事领域应用的无人化和智能化水平，具有较强的军事应用意义。     

基于光流定位的四旋翼飞行器技术研究

以四旋翼为研究对象,提出一种改进LK光流定位算法。通过自主设计的四旋翼平台在室内飞行对算法进行验证,四旋翼无人机基于此改进算法在光流估计过程中,利用前后向误差对异常特征点进行剔除,并对可靠特征点的估计偏移量进行更新,以提高无人机的定位精度和飞行稳定性。结果表明,改进LK光流法定位精度高,在室内能够稳定悬停飞行,其定点悬停精度大约为半径40 cm的圆形。