摘要：在深海应急搜救过程中,通常要使用深拖系统、AUV、ROV等不同功能的深海装备交替作业,在目标海域开展大范围搜探、疑似目标确认、处置作业等任务。多种深海装备同时配合使用,不仅支援保障难度大,而且装备布放回收占用大量作业时间,导致作业效率低、耗费大。针对上述问题,提出一种融合作业级ROV与深海拖曳系统功能的新型潜水器—拖曳式ROV,其具有高速拖曳和处置作业双工作模式,并可在水下按需快速切换。结构方面,通过双电机由行星齿轮差速器耦合驱动一组垂向变形机构组成变结构装置,并结合冗余设计,实现高速拖曳/处置作业模式的可靠切换;外形方面,拖曳式ROV引入了低阻线型,通过CAD参数化设计结合CFD阻力分析,获得了低阻力流线型外观。

摘要：针对空间站转位机构末端效应器地面试验要求,提出采用并联机构实现执行器与适配器之间的六维空间位姿设定。首先,设计了6自由度并联机构,并对其机构构成和工作原理进行了阐述;其次对所设计并联机构的工作空间运动学及作动器与适配器的运动干涉特性进行了数学建模,最后,编制了基于柱坐标的机构工作空间搜索算法和基于空间几何的干涉检测算法,并运用MATLAB进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的并联机构其工作空间满足末端效应器位姿设定的范围要求,并联机构各分支作动器与末端效应器之间不会发生运动干涉,验证了该方法的有效性。

摘要：针对传统基于线结构光的视觉测量系统存在光条纹分割精度低的问题,提出了一种改进U-Net的光条纹分割算法。改进算法使用VGG16的卷积池化层代替U-Net编码块中的卷积池化层,在U-Net编-解码层间的跳连接中引入坐标注意力机制,在U-Net编码块末端接入金字塔池化模块,采用Dice函数和交叉熵函数的组合作为网络的损失函数,解决了光条纹占比失衡问题。基于线结构光测量原理,设计了工件尺寸测量系统。实验结果表明:改进U-Net算法的平均像素准确度(mpa)为95.61%,平均交并比(mIoU)为89.73%,均高于其他对比算法;工件测量尺寸的绝对误差小于0.1 mm,相对误差小于1%,重复精度小于0.2%,满足工件的检测要求。

摘要：针对协作机器人SHIR5中柔性连杆和关节导致机器人固有频率降低的问题,通过建立机器人的刚柔耦合动力学模型对机器人固有频率进行了分析与优化。首先,对机器人的柔性连杆和关节进行了简化,并利用有限元法对柔性杆进行了建模,通过对整臂进行装配,得到整臂的运动关系;然后利用拉格朗日法得到了机器人整臂的动力学模型;最后研究机器人构型及各参数对固有频率的影响,为机器人的设计提供了一定的参考,并进行了优化设计,使机器人的固有频率提高了9%。通过对比可以看出理论方法的正确性及有效性。

摘要：部分点云与整体点云的高效、高精度配准是完成大型工件尺寸快速评价工作的基础,但由于部分点云和整体点云全局特征的差异性,使用现有的局部特征描述符进行点对匹配搜索计算量大,点云配准耗时长.为此,针对部分点云与全局点云的几何特征,提出一种基于区域均值特征描述符的部分点云与整体点云配准方法.首先提出一种区域均值特征描述符,能够有效地描述点云中关键点的邻域几何特征;然后通过评价点云区域均值特征描述符的特征度选择数据点作为待配准关键点,搜索与之匹配的描述符,完成部分点云与整体点云的关键点匹配;最后使用奇异值分解法计算点云之间的转换矩阵,基于迭代最近点算法完成部分点云与整体点云的配准.利用斯坦福公共数据库点云集和大型发动机舱段的三维扫描点云数据,对配准算法的配准准确度和配准速度进行实验的结果表明,与现有的几种基于局部特征描述符(PFH,HoPPF,PPFH,FPFH)的点云配准方法相比,所提方法配准准确度平均提高56.75%,配准速度平均提高45.57%,验证了该方法的有效性.

摘要：面向水下机械手深海作业环境,研究设计了一种可用于水下环境的欠驱动机械手,机械手共有3个手指,每个手指有3个关节,是由连杆传动的欠驱动手指,欠驱动使手指抓取具有自适应性。分析了手指运动机理,研究设计了手指模块和整体结构,对手指进行了抓取静力学分析,在ADAMS软件中对机械手进行动力学仿真,验证了机械手结构的合理性与可行性。

摘要：针对恶劣射频环境下的大规模WIA-FA(industrial wireless network for industrial automation-factory automation)网络可靠传输问题,提出了一种面向WIA-FA网络下行数据传输的灵活可靠重传方法(flexible and reliable downlink retransmission,FRDR)。首先,设计一种新型超帧结构以支持循环重传和按需重传的混合重传模式。其次,分别对循环重传与按需重传两种重传模式进行了可靠性建模,网关基于分析结果动态选择更可靠的重传模式进行数据传输。最后,通过大量仿真验证了FRDR相比于传统的重传方法的可靠性优势。

摘要：针对多AUV(autonomous underwater vehicle)系统在未知环境中进行路径规划时难以兼顾避障与编队的问题,提出了一种基于领航—跟随者与行为的多AUV协同避障方法。首先,通过构造碰撞危险度及偏离目标评价函数,设计了AUV局部路径规划方法;在此基础上,结合编队控制方法,分别为领航者和跟随者设计不同的行为以及行为选择模式。半物理仿真实验结果表明,该算法能够实现多AUV系统在未知环境中的协同避障,且队形偏离度与恢复队形时间优于传统多机器人避障算法。实验结果证明了该算法的可行性与有效性。

摘要：由于认知无线传感器网络的高度频谱动态性,传统的路由协议存在实时性差和能耗高的问题.为此,提出一种基于机会转发的认知无线传感器网络路由协议.其主要创新性在于将短导频采样和机会式路由结合,并设计同时考虑主用户保护和转发时延的认知实时转发条件.该协议通过导频采样技术支持休眠—唤醒机制,可有效减少认知节点的串听和降低节点的占空比;采用认知实时转发条件,可在保护主用户的同时,保证数据的实时、可靠传输.此外,所提路由协议是分布式路由协议,数据的路由过程只需要局部信息,路由开销明显降低.大量仿真表明,所提的路由协议较传统路由协议在能耗与时延指标方面有较大提升.

摘要：设计了一种用于AUV自主回收的捕获式回收机构。以回收过程中声光导引精度及AUV自主航行精度为设计输入,设计捕获式回收机构。研究导向机构开角及导向杆长度对AUV对接受力影响,并分析2种回收机构外形方案对于AUV航行阻力影响。经过仿真及试验验证,回收机构动作成功率大于80%,回收机构对AUV阻力影响小于9%。