摘要：在选区激光熔融成形过程中,飞溅与熔池包含了能够体现加工质量的重要特征信息,从成形过程采集到的熔池图像中,获得这些信息,实现选区激光熔融的过程监测是近年来研究的重点之一。为了更加精确且有效地从图像中提取熔池和飞溅的信息,提出了一种基于YOLOv5目标检测模型,实现了对成形过程图像中飞溅与熔池的实时定位与捕获。首先,以YOLOv5s目标检测网络为基础,调整骨干网络的深度与宽度,修改检测头的数量。之后,引入自校正卷积与CBAM注意力机制模块,设计了新的特征整合结构,通过上述步骤,提升了网络的检测性能。将工业相机采集到的图像制作为目标检测数据集,进行模型的训练与测试,结果表明该网络能够从原始图像中对飞溅与熔池目标进行准确的定位,在具有良好的检测精度的同时,网络模型的参数量极少,更加符合工业应用的需求。网络的检测精度mAP@0.5:0.95达到了0.466,为基于图像的选区激光熔融过程监测提供了一种新的方法。

摘要：无人驾驶车辆做横向机动过程中,会发生由模型不确定性引发的路径跟随性能下降,为解决这一问题,设计了以横摆稳定控制作为内环、路径跟随控制作为外环的串级控制结构.提出了基于μ综合的横摆稳定控制方法.仿真表明,在模型参数发生变化时,对比H∞和PID控制,μ综合方法的控制效果受模型不确定性影响最小.在对比实验中,该方法的均方根误差比PID控制降低了1/3,证明该方法能够在车辆模型参数变化时保证控制系统的鲁棒稳定性与鲁棒性能.

摘要：设计了一种新型的双Fabry-Perot腔光纤传感器用于材料损伤引起的声发射信号检测。基于低细度Fabry-Perot腔多光束干涉原理,建立了光纤Fabry-Perot传感器检测声发射信号的数学模型。分析双Fabry-Perot腔正交点稳定工作机制,设计并制作了具有双Fabry-Perot腔结构的光纤声发射传感器来保持传感器正交点的稳定性。通过模拟AE信号检测与热应力干扰实验对设计的传感器进行了实验验证。实验一通过冲击振动与折断铅笔芯产生两类模拟声发射信号,使用商用的压电传感器和光纤传感器进行对比实验,结果表明光纤传感器能够成功检测到两类模拟声发射信号,灵敏度为12.9nm,带宽达到30kHz。实验二对传感器进行工作点稳定测试,结果表明双F-P腔的控制机制能够保证传感器工作在正交点,解决了传感器输出信号衰减的问题。

摘要：基于复杂刚性结构的传统机器人在狭小多变的空间中活动时,易对机器人本体产生较大磨损与消耗.针对此类问题,本文提出一种新型气动静压软体机器人,降低了机器人通过狭小空间时的阻力,减少运动损耗.在研究海参静水骨骼结构基础上,设计了软体机器人气囊相变结构,分析了气囊充放气的流体静压力学特性,建立驱动力产生的数学模型,从而设计出单单元与双单元控制策略,并利用时间戳BP(反向传播)神经网络对系统的延时时间进行预测,增强内模反馈系统的稳定性.在越障实验与稳定性分析中,加入延时预测后,机器人能在单单元与双单元控制模式下稳定行进,并顺利越过小沟壑,顺利完成六单元翻转的概率从89%提高到96%.

摘要：借鉴蛇怪蜥蜴双足水上行走功能,分析了双足机器人水上行走动力学机理.结合平面四杆机构运动方程和坐标转换公式,分析Watt-Ⅰ型平面机构运动方程,用以模拟蛇怪蜥蜴的脚掌轨迹,设计了双足水上行走机器人推进机构.以轨迹重合度为目标函数进行杆长优化设计对机器人进行动力学分析,选取合适的驱动和传动系统,制作出双足水上行走样机,测得水面对机器人的反作用力曲线.实验结果表明,该推进机构能够产生与蛇怪蜥蜴类似的驱动力,其值大小约为1.3N.由此可以看出,该推进机构能够满足双足机器人水上行走的需求.

摘要：为了改善传统机械臂各关节间走线繁杂、平均功耗高、干扰机械臂运动、安全协作性差等问题,采用模块化设计的思想,选用高集成驱动一体化关节模块进行机械臂系统搭建,控制系统基于CANOPEN通信协议,同时加入示教器和控制器进行示教与编程,易于工程师开发与机械臂控制,基于上述机械臂控制系统设计,搭建量化的试验场景,进行物件取放任务测试,进行机械臂性能测试,实现物件的精准抓取,该机械臂控制系统设计适应人机协同作业的需求和场合,能开展精密装配、物件抓取等作业,具有良好的可行性、稳定性,为协作机械臂控制系统设计提供了新思路。

摘要：永磁同步电动机(PMSM)是多变量、强耦合、非线性时变系统,对外界干扰及内部参数摄动较为敏感,为提高系统的鲁棒性,本文提出一种基于非线性滑模面的自适应滑模变结构控制方法.根据复合非线性反馈控制理论,为PMSM滑模控制系统设计非线性滑模面,通过实时改变控制系统的阻尼系数来提高PMSM伺服系统的瞬态响应性能.在PMSM伺服系统外界扰动及内部参数摄动的上下界未知的情况下,采用自适应参数校正律来调节控制增益的大小,改善了系统的抖振现象.此外,对电机的电流及转速进行了饱和限制,使得所设计的伺服控制系统可用于大范围的位移跟踪.仿真结果表明,与基于线性滑模面的控制器相比较,本文所设计的基于非线性滑模面的自适应滑模控制器使得电机转子位移能够更快且无超调的到达给定值,且系统的抖振现象明显减弱.

摘要：研究一种新型双足水上行走机器人推进机构及控制方法。借鉴蛇怪蜥蜴双足水上行走功能,分析双足机器人水上行走动力学机理;结合平面四杆机构运动和坐标转换公式,分析Watt-I型机构运动方程,用以模拟蛇怪蜥蜴的脚掌轨迹,设计双足水上行走机器人推进机构,建立机器人的虚拟样机模型并进行机构优化设计;设计机器人的中枢模式发生器(Central pattern generator,CPG)控制器和模糊控制器并进行参数分析,提出双足水上行走机器人的CPG-模糊控制方法,完成机器人控制系统的搭建,进行仿真验证;制作出双足水上行走样机,进行双足机器人水上行走试验,测得推进机构的作用力曲线;在平衡装置不工作和工作情况下分别测量机器人水上行走过程中的实时偏角,并进行比较。试验结果表明推进机构及控制方法满足双足机器人水上行走要求。

摘要：通过对人体膝关节结构的研究,设计了一种基于仿生原理的类人机器人膝关节.仿效人体膝关节处的ACL、PCL(前、后十字韧带)及半月板结构,为机器人膝关节设计了节能和减振结构,降低了机器人在迈步期膝关节的峰值驱动力矩,减小了机器人脚着地阶段膝关节受到的冲击,并增加了膝关节的刚度,提高了机器人行走的稳定性.采用NDI公司的Optotrak Certus三维动态测量系统测得人体各关节运动角度与时间的离散点序列,用最小二乘法拟合成机器人行走步态曲线.在ADAMS软件环境下建立虚拟样机模型,对机器人进行了平地行走仿真分析,仿真结果验证了设计的有效性与可行性.

摘要：针对老人服务机器人机械臂的功能要求,提出了一种老人服务机器人的串联型六关节机械臂轻量化的设计方法。建立了机械臂的牛顿-欧拉动力学方程,并利用动力学方程的分析结果,选择了机械臂的直流伺服电机和减速系统等部件。在虚拟样机的基础上对机械臂进行了轻量化设计,包括利用CAD软件设计机械臂机构,利用CAE仿真软件对机械臂进行了静力学和动力学仿真,校验分析结果,选择能够实现机械臂轻量化的机械臂构架的材料,优化构架的结构。