摘要：文中以设计的一款多栖无人飞行器的机身受力框架结构为研究对象,在ANSYS软件中分析该机身在3种典型工况下的静态特性。根据分析结果对其结构中起主要支撑作用的上下支撑结构进行静态特性分析和预应力模态分析,得到其前6阶固有频率及对应振型。基于优化准则法采用拉格朗日函数推导出优化的数学模型,并以SIMP为插值模型对其进行了拓扑优化。通过静、动态特性的分析对比,优化后的上下支撑结构最大应力处的应力值分别降低了2.04%和2.51%,总质量减小了19.2%,且优化后结构的固有频率高于优化前的固有频率,在工作中不会发生共振现象,该方法对多栖无人飞行器机身结构轻量化设计具有重要指导意义。

摘要：在制备不同焊接工艺条件下的5383铝合金搅拌摩擦焊接头的基础上,利用扫描电镜与能谱分析方法研究搅拌摩擦焊接头典型区域的宏观形貌特征与显微形貌特征,得到焊接速度、搅拌头转速及搅拌头压力等焊接工艺参数对接头耐腐蚀性的影响规律,结果表明:在特定的焊接工艺条件下,焊缝区域会产生S线。S线是接头腐蚀最严重的区域,其原因是由Mg元素偏聚、大量微孔的聚集与锰铁化合物的形成等三方面因素造成的;除S线及其附近区域外的焊缝其他区域的耐腐蚀性优于母材。同时,分析三种因素导致焊接接头耐腐蚀性降低的原理,阐述不同焊接工艺参数对5383铝合金搅拌摩擦时接头中S线形成的影响,提出利用减少焊接速度、增加搅拌头转速与提高搅拌头压力的方法来改善5383铝合金搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性。

摘要：焊缝跟踪控制系统的应用对机器人搅拌摩擦焊接接头的表面质量具有重要作用。为研究焊缝跟踪系统对机器人搅拌摩擦焊缝的控制效果,设计了一种基于激光视觉传感器和PD纠偏算法的焊缝跟踪控制系统。以3 mm厚2A12-T4铝合金板材为试验材料,进行了斜线焊缝的跟踪引导焊接以及曲线焊缝的纠偏焊接试验,观察分析焊速200mm/min下斜线和曲线焊缝焊接后接头的表面质量。结果表明:两种焊缝接头表面均匀平整,本试验设计的焊缝跟踪控制系统有助于提高机器人搅拌摩擦焊焊缝的表面成形质量。

摘要：无人动力翼伞系统具有非线性和较强耦合性的特点,飞行状态难以控制。为了对无人动力翼伞进行更好的控制,首先,建立了无人动力翼伞6-DOF数学模型。其次,以此模型为基础,针对无人动力翼伞三轴角速度和角度的控制设计了一种双环积分滑模控制器,并针对其三轴惯性位移的控制设计了一种滑模控制器。最后,通过MATLAB软件将比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器与双环积分滑模控制器进行仿真对比分析。结果表明,建立的双环积分滑模控制器相较于工程中常用的PID控制器具有更快的响应速度以及更小的超调量,能够更好满足对无人动力翼伞飞行状态的控制需求。

摘要：动态窗口法(Dynamic Window Approach,DWA)是一种移动机器人速度采样的局部避障算法,基于DWA算法的移动机器人避障存在时间长以及在密集障碍物区无法选择最佳路径的缺点。基于此,提出一种改进的DWA算法,对移动机器人避障效果进行优化。首先根据单线激光雷达观测到的障碍物的方位信息以及设计的计算准则确定较优方位角范围,然后选取出较优方位角范围内的轨迹,最后对这些轨迹进行评价,确定最优轨迹对应的执行速度。MATLAB仿真结果表明:改进的DWA避障算法不仅能够使机器人以合理的运行轨迹选择较优角度区域通过密集障碍物区,而且在一定程度上减少了需要评价的轨迹数目,运行效率有所提高。

摘要：碳纤维增强树脂基复合材料整体化成型过程中,成型工装与复合材料构件之间的热不匹配、框架式工装变形及温度分布都会对复合材料构件的固化变形造成一定的不利影响。本文利用ABAQUS有限元分析软件,从工装结构形式和模具材质的角度分析了工装结构对U形复合材料件固化变形的影响。对于企业中广泛使用的3种成型工装结构(斜撑式、立柱式、侧板式),立柱式成型工装在加热固化过程中,温度分布更均匀,使复合材料件的固化变形更小;而在模具的材质(普通碳钢、Invar钢、复合材料)方面,复合材料模具由于热膨胀系数与U形结构件更接近,相对于其他材质的模具,对复合材料件的固化变形影响较小。

摘要：针对目前RGB-D SLAM算法中关键帧的选取速度较慢,从而导致侦察机器人的即时定位和全局地图构建过程中出现即时性较差的问题,提出了一种适用于RGB-D相机的SLAM关键帧自适应选取算法。机器人不同的运动状态会使相机获取的连续图像的帧间相似度发生变化,从而影响关键帧的选取。利用神经网络构建了机器人运动状态与关键帧步长的关系模型,提出基于机器人运动状态的关键帧自适应选取算法,实现关键帧的自适应选取。实验结果表明,该算法降低了系统的计算量,提高了系统整体的运行效率,因此所提算法可以在保证准确度的同时有效提升SLAM系统的运行速度,具有较强的实用性。

摘要：对于回填式搅拌摩擦点焊工艺,套筒的最大下扎位置和套筒回抽路径上容易形成因材料流动不足而导致的孔洞和未填充缺陷,而套筒形貌是影响焊接过程中材料流动的主要因素。提出在套筒外壁开设倾斜凹槽的方法,在试验验证有限元模型正确性的基础上,利用数值模拟的方法对凹槽影响材料流动行为的规律进行分析。研究结果表明:倾斜凹槽有助于提高材料向下流动的速度。随着凹槽宽度增加,材料最大向下流动速度下降而材料高速向下流动的区域变大,当套筒宽度为0.75mm时,套筒促进材料向下流动的效果最为明显。

摘要：为了丰富三栖机器人的系统解决方案,基于现有的三栖设计方案优缺点和特性提出新型变构型三栖机器人方案,针对空中、地面和水面3种不同的运动环境,研究对应的动力学模型和控制模型,并对模型进行仿真实验。结果表明:该控制模型可以对三栖机器人进行多模式下的姿态控制、位置控制以及路径跟随控制等,对未来三栖机器人的设计应用具有一定的指导意义。

摘要：采用水平补偿搅拌摩擦焊技术对4 mm厚6061-T5铝合金板进行焊接,设计了水平补偿搅拌摩擦焊对接接头结构,测试焊接接头的强度、延伸率和硬度,分析接头的断裂形式。结果表明,对于4 mm厚的6061-T5铝合金,在搅拌头旋转速度为1 500 r/min、搅拌头轴肩压入量为0.2 mm、补偿凸台高为0.3 mm的条件下,焊速为400 mm/min时可获得抗拉强度为227 MPa且弯曲性能良好的接头。焊接接头断口存在明显的分层,有韧性撕裂的痕迹。接头硬度大致呈"W"型分布,后退侧的硬度高于前进侧,显微硬度的最大值出现在接头后退侧。