基于改进Smith预估器的显微视觉伺服

针对视觉延迟的问题,提出采用改进的Smith预估器(MSP)来改善视觉伺服系统的控制品质。在对基于位置的动态"look-and-move" 视觉伺服系统特性分析的基础上,建立了基于MSP视觉伺服系统的结构,同时建立了视觉伺服系统的分时模型。在微操作机器人平台上进行了点到点、抗干扰和微齿轮的跟踪抓取实验。结果表明,与只有PID控制器的视觉伺服系统相比,带MSP的视觉伺服系统具有更好的控制品质。克服了由于图像采集、传输和处理导致的视觉伺服延迟而严重影响控制系统的品质局限,并克服了传统方法通过减小系统增益来增强系统的鲁棒性,但同时降低了系统响应特性的缺点。     

DN-YOLOv5的金属双极板表面缺陷检测算法

为解决氢燃料电池中金属双极板表面缺陷尺寸小,缺陷对比不明显、种类多造成的难以检测,易误检漏检以及缺陷检测模型复杂度太大难以部署等问题,提出一种改进版的金属双极板缺陷检测算法DN-YOLOv5,来探究缺陷检测在冲压成形的金属双极板视觉检测工作台场景下进行快速精准检测的可行性,从而实现智能检测,提升检测效率。本研究着重于修改YOLOv5主干网络Backbone部分,添加网络中模块数量,加入NAM注意力机制和使用深度可分离卷积模块来替代原来CSP/CBS主干网络卷积模块,并引入SIoU对损失函数重新进行了定义,极大的提升了主干网络的轻量化程度。结果表明,本算法的map@0.5可达0.988,每秒检测传输帧率为9.98,模型参数量降低了52.13%,在测试集75张缺陷图像中真检率达到了99.74%。该方法在保证模型较高检测率的同时,显著降低了模型复杂度和参数计算量。此外,该算法结合新的检测尺度设计特征融合网络,提升网络的小目标、多目标检测能力。该算法具有良好的稳定性和鲁棒性,综合性能较好,满足部署移动端场景进行缺陷检测的轻量化需求。     

面向新能源浮标的平面摆式波浪能收集装置研究

波浪能是世界上分布最广泛的可再生能源之一.海洋环境中波浪运动随机复杂且频率极低,这为海洋波浪能的高效收集利用提出挑战.设计了一种混沌平面摆式波浪能收集装置,其中混沌平面摆作为超低频随机波浪俘能机构,配合齿轮增速传递机构与电磁旋转机构实现波浪能收集装置的高功率输出.为更好响应浮标在海洋中的运动激励,对俘能机构进行动力学分...     

自组织模糊控制及在机器人中的应用

自组织模糊控制能够在线生成控制规则并对模糊控制规则和模糊参数进行调整,从而简化了模糊控制的设计,并改善了系统的性能;而将自组织控制的思想与传统控制方法结合也可以进一步改善系统的性能。因此介绍了关于自组织控制方法的最新研究进展及其在机器人控制中的应用。     

多运动方式移动机器人控制系统设计

为了实现适合于多运动方式移动机器人的分布式运动控制系统,在四足机器人控制系统总体设计方案的基础上,采用自下而上的设计思想设计了控制系统各功能模块,即伺服控制模块、协调控制模块和通信接口模块,并在多运动方式四足机器人试验平台上进行了验证。试验结果表明,整个控制系统结构灵活、功能强大、工作稳定可靠,提高了机器人的运动性能。     

大行程高精度宏/微双重驱动机器人系统的研究

研究了具有宏／微双重驱动定位工作台的控制技术。该工作台采用直线电机进行大行程位移驱动,来保证较大的工作行程和较快的响应速度,采用压电陶瓷微位移器完成精密位移驱动,利用光栅尺实现闭环位移反馈,可以实现lOOmm的工作行程,10nm的重复定位精度。     

一次逆、二次正压电效应在自感知执行器上的应用

提出利用一次逆、二次正压电效应为同一压电体内的双向效应原理,进行传感器与执行器集成一体化——自感知执行器的研究.即利用一次逆压电效应输出一个微位移,作为执行器使用;利用二次正压电效应的输出电荷自感知执行器的输出位移,作为传感器使用.在准静态（电压0～50V）和低频（电压100V,频率10Hz）条件下,分别进行了一次逆压电效应输出位移、二次正压电效应输出电压的实验,并将得到的数据进行归一化处理.实验结果表明,通过测量二次正压电效应产生的电荷能够较好地自感知一次逆压电效应产生的位移.     

基于体硅工艺的集成式定位平台

针对纳米定位平台的构型和定位精度问题,采用体硅加工技术成功地研制出了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度微型定位平台,定位平台采用侧向平动静电梳齿驱动.利用力电耦合和能量守恒原理分析了静电致动器的致动机理,对定位平台的主要失效模型、静态和动态特性进行详细建模分析,证明了静电梳齿力电耦合所导致的侧壁不稳定以及驱动器的最大稳定输出位移,给出了平台稳定工作条件下梳齿间隙、梳齿初始交错长度以及复合柔性支撑梁的弹性刚度比之间的关系.动态分析时考虑空气阻尼对平台的影响,给出了平台最大运行速度、位移及动态条件下的临界驱动电压并把分析结果应用于平台闭环控制.实验结果表明:驱动电压30 V时,平台稳定输出位移达10 μm,机械稳定时间仅为2.5 ms.     

基于嵌入式视觉的移动式自重构微小型机器人

本文提出了一种新型移动式自重构机器人。机器人包含若干可独立执行任务的移动子机器人,单元子机器人由若干模块化组件(中央处理模块、通信模块、驱动模块、弯举模块、超声模块、视觉模块等)组成,并可通过展开结构进行简单变形以增强自身机动性能与越障能力。多个子机器人可以在微型CMOS相机及其它传感器协作下自主对接为整体机器人,并可自重构为蛇形、环形等构形完成越障;在任务完成后,各子机器人可以彼此脱离,形成分布式机器人系统。为实现机器人微小型化,在模块化设计过程中大量采用了紧凑机械结构,设计了基于微型CMOS数字相机的嵌入式图像处理模块用于视觉自重构,以及基于ARM、FPGA的嵌入式中央控制器进行低能耗高效率的全局控制。单元机器人通过了完整功能测试,并完成了两个模块间的对接实验。     

基于信息融合实现的激光陀螺调腔检测

考虑激光陀螺调腔人工检测耗时较长、易受干扰,本文建立了激光陀螺自动调腔系统.在分析激光陀螺调腔工艺的基础上,构建了一种由CCD相机和光电倍增管组成的多传感器信息融合体系结构,提出了基于D-S证据理论的激光陀螺调腔检测方法.通过分析计算CCD相机和光电倍增管检测到的信号得出光斑、光阑中心点坐标差值及陀螺损耗值,并由这些信息获得调腔质量的评价函数.然后,根据D-S证据理论对评价函数进行融合处理,分别获得陀螺调腔质量合格与不合格的信度函数,应用最大支持度规则对调腔质量进行综合判断.实验结果显示,基于DS证据理论的激光陀螺调腔方法检测准确率为91.14％,有效提高了调腔质量,验证了该方法的可行性.