摘要：为实现高仿生性要求,基于机械仿生原理提出一种新型仿下颌运动机器人.首先,针对人类下颌系统驱动肌肉的分布不对称、作用力方向不同以及与上下颌连接点不共面的生物力学特性,建立基于6-PUS并联机构的仿下颌运动机器人.其次,推导其运动学反解方程和雅可比矩阵,并进行工作空间、奇异值、灵活度等运动性能分析,以验证机构设计的可行性.最后,在建立的虚拟样机平台上进行下颌运动仿真实验,对仿下颌运动机器人的轨迹及驱动系统进行分析,并与人类下颌真实运动进行比较.结果证明该仿下颌运动机器人能满足人类下颌运动轨迹真实性的要求.

摘要：研究一种网格型自重构模块化机器人,基本模块由1个中心体和6个旋转面(连接面)组成。针对该网格型自重构机器人的性能和模块连接可靠性的不足,设计一个新的模块对接系统。该对接系统主要由可伸缩轴和可变孔组成,通过可伸缩轴和可变孔的对中、配合、锁紧和松开可仿真实现正常模块与正常模块、正常模块与故障模块的连接和分离,实现网格型自重构机器人的自变形及自修复动作,从而保持机器人整体构型的完整性。基于模块的几何特征,描述相邻模块的对接关系;基于'棋盘约束规则',分析了模块间的对接过程:模块旋转到位阶段和模块微调对中阶段;6模块自重构机器人的对接仿真和3模块试验证实该自重构机器人系统能够完成模块间的对接任务。

摘要：农田信息快速采集是精准农业的基础。为快速、高效、准确、节能获取农田信息,该文搭建了多旋翼无人机平台,设计了以STM32F407为主控制器的多旋翼飞行控制系统。采用了比例积分微分(proportion,integration,differentiation,PID)双闭环控制策略,外环为角度反馈,内环为角速度反馈。通过工程凑试法得到合适的PID控制参数。运用专家控制策略改进上述控制方法,使控制参数适应无人机姿态变化。对所设计的无人机控制系统进行抗干扰和阶跃响应试验。系统在受到30?横滚与俯仰角干扰后,其对应恢复平衡时间均在3.4 s内,航向角30?干扰后恢复时间在4 s内。系统横滚与俯仰角阶跃响应调节时间在1~2 s内,航向角在3.4 s内。试验结果表明:双闭环PID控制策略实现多旋翼无人机姿态稳定控制,专家控制策略增强无人机的抗干扰能力。在室外农田环境中,无人机能根据指令在1~2 s内快速调整姿态。当姿态受风影响发生倾斜时,陀螺仪测量角速度大于3(?)/s,采用的控制策略能迅速调整电机转速,保持无人机姿态稳定平衡。试验证明该控制系统稳定可控且具有较强抗干扰性,满足多旋翼无人机低空采集农田信息的要求。

摘要：主要研究了对无规则放置的圆柱体工件的识别方法。工作包括光源选取方法,摄像机的选择和标定;提出了直方图均衡化和中值滤波的图像预处理措施,运用了改进的Hough变换检测直线和区域生长法相融合的检测边缘方法;此外依据待匹配对象的特点,提出了一种点匹配和线段匹配相结合插值求取直线段中点的方法。通过查新确定本文具有重要的理论意义和潜在实用价值。

摘要：MEMS陀螺仪作为低成本惯性测量单元在物体姿态监测与导航控制中有着广泛应用。根据三轴数字陀螺仪的数学模型,设计了三轴数字陀螺仪的标定实验,介绍了数学模型中陀螺仪标度因数、安装误差系数以及零偏移值的计算与处理方法。理论分析与实验结果表明:该标定方法原理简单、易于实现,且标定结果精度高,标定后的解算矩阵可为后续姿态解算和导航控制提供较为准确的量测数据,同时,该标定过程和数据处理方法对MEMS三轴数字陀螺仪的标定具有一定的参考价值。

摘要：针对目前的航空航天遥感平台成本高、采样精度低、实时性不强的特点,提出了带有采集装置的四旋翼飞行器作为采样农田信息的低空平台。总结了农田土壤信息获取的主要方式与特点,指出四旋翼飞行器将是适合高密度、实时性强等特点的农田信息采集新平台。同时讨论了四旋翼飞行器的国内外研究进展,分析了带有采集装置低空平台的结构构成、惯性测量系统,研制了重量为1 200g,续航时间大于20min的低空平台样机,并提出了远地面无线传感器获取、近地面旋翼风作用和直接接触地面采集的3种新采集方式。

摘要：本文针对小型无人机地面目标跟踪系统，提出了一种机载云台自适应跟踪控制算法．该算法在摄像机外参数未知的情况下，利用图像信息和机载传感器得到的无人机状态进行反馈，最终实现了对云台摄像机姿态的控制，使得无人机在跟踪目标飞行过程中，地面目标可以始终保持在摄像机的图像中心．为此，论文首先通过分析无人机、目标和摄像机三者的相对位姿关系，建立了目标点在图像平面的运动学模型．在此基础上，基于李雅普诺夫稳定性理论设计了自适应控制算法．理论分析与仿真结果表明本文所设计的摄像机姿态控制器在摄像机外参数未知的情况下，可以使被跟踪目标始终保持在图像中心．

摘要：为了得到在无导航目视遥控模式下农用无人机的直线飞行特性、检验农田作业航线的人为即时规划情况和评价实际作业质量及效果,设计了基于GPS的坐标采集无线传输系统,以水稻田边界直线为参照,通过目视和经验遥控无人机分别进行循直线飞行试验和基于作业幅宽的航线规划飞行试验。结果表明目视遥控模式下难以控制无人机沿直线飞行;人为即时规划的航线与理论航线偏离严重;在理想喷雾条件下估算出的作业遗漏率为17.1%,重复作业占8.2%,区域外浪费占0.7%;同时,目视遥控模式下无人机的高度及速度表现出无规律随机性。因此在无导航情况下,仅凭目视和经验遥控无人机难以做到精准作业。以GPS导航为主、能根据田块实际大小智能优化并生成作业航线的自主飞行作业模式是未来农用无人机进行精准作业的发展方向。

摘要：连续型机器人是一种基于章鱼触手、象鼻等生物器官仿生的新型机器人,其不具有刚性连杆和离散关节,因而具有优越的柔顺性和灵活性,在微创手术、狭小环境探测救援、空间操作等领域具有非常广阔的应用前景,逐渐成为新的研究热点.然而它的柔顺性和超冗余的特点也给连续型机器人的建模和控制带来了极大的考验.针对以上问题,搭建多模块丝驱动连续型机器人物理样机,并基于堆叠的两自由度并联机构拟合机器人本体构型,利用DH参数法分析其运动学和速度雅可比矩阵,基于集中质量原理建立其牛顿-欧拉动力学模型,进而通过末端位置反馈搭建连续型机器人的闭环控制系统.面对多障碍的复杂环境,通过构造障碍势函数评估机器人与障碍物之间的距离变化,在机器人轨迹控制中,合理地选择运动学求逆运算时的雅可比矩阵零空间变量,控制机器人在机械臂本体改变构型躲避障碍物的同时末端保持轨迹跟踪.分别对机器人进行末端轨迹跟踪与避障控制的仿真和实验验证,观察机器人的末端轨迹误差与构型变化,以评估机器人模型、控制闭环与避障算法的正确性.仿真和实验结果均表明机器人具有良好的运动控制和避障能力.该研究工作为连续型机器人在复杂实际应用环境中的构型控制和安全操作提供了思路与方法支持.

摘要：由于并联机构的复杂性,通过理论计算分析机器人实际规划轨迹下的运动学性能是十分困难的.为了预测4-RUPaR高速搬运并联机器人机构在搬运轨迹下的运动学性能,在ADAMS中建立了并联机构的虚拟样机,对机构进行拾取放置轨迹规划和在规划轨迹下的正逆运动学仿真.通过分析仿真结果,预测机构在规划轨迹下的运动学性能指标,为机构优化设计、控制策略研究、规划轨迹优化和物理样机制造提供参考.仿真结果表明,规划轨迹设计合理,机构运动学性能良好.