摘要：针对乌鳢脂肪层薄、皮肉分离难度大、手工剥取效率低且存在安全隐患等问题,该研究设计了基于三维重构的乌鳢整皮自动剥离系统。针对其头部、鱼身、鱼尾截面变化剧烈,表皮黏滑难以固定、臀鳍坚硬严重干扰剥皮作业等特点,采集并分析其形态特征参数,设计了装夹机构、切割机构、皮肉分离机构及剥皮终端。开发了视觉系统,对待剥皮对象进行三维重建,根据重建结果,通过算法控制、规划各执行机构路径,实现了乌鳢整皮快速、准确剥取。以单台乌鳢整皮剥离机的单尾鱼皮剥离时长、鱼皮剥取率、皮肉分离指数及鱼皮破损率为指标,对样机性能进行分析。试验结果表明:单尾鱼平均剥离时长为183 s,鱼皮剥取率均值为94.60%,皮肉分离指数均值为9.93,鱼皮破损率均值为6.25%,符合整皮剥离工艺要求。该研究结果可为鱼类整皮剥取自动化系统的研发与设计提供参考。

摘要：针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题,提出了一种改进量子粒子群算法。首先,利用D-H参数法建立机器人运动学模型,以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标,加入运动前后关节角变化最小、行程平稳连续的约束条件,设计了目标函数;其次,通过采用Levy飞行策略改进粒子更新方式、非线性地动态调整收缩膨胀因子、采用变权重方法计算最优平均位置等方法设计了一种改进量子粒子群优化(IQPSO)算法;然后,模拟单点位姿和连续轨迹两种不同的求解情况进行三种算法(IQPSO、APSO、QPSO)的仿真对比实验,结果表明IQPSO算法具有收敛速度快、求解精度高等优点;最后,将IQPSO算法用于机械臂本体进行实物验证,实验结果表明IQPSO算法求解出的插值点所组成的轨迹连续且平滑,进一步证明了该算法应用于实际运动控制中的稳定性和可行性。

摘要：针对干扰下的四旋翼姿态系统快速收敛问题,设计了非奇异反步终端滑模姿态控制器。在外部干扰作用下,姿态系统中的误差变量从初始位置起,全局有限时间收敛至平衡点。基于牛顿-欧拉方法建立四旋翼动力学模型。四旋翼系统采用双环控制策略。姿态内环设计幂指数型时变增益趋近的非奇异反步终端滑模控制器,从而避免了传统终端滑模的奇异现象且使得在外部干扰下系统状态有限时间内收敛。仿真中,外部干扰下采用所设计的四旋翼的控制效果和误差收敛速度与反步滑模(BS-SMC)相比得到明显提高。飞行实验中应对外部干扰也具有较好的姿态表现。通过仿真和飞行试验验证所设计的幂指数型时变增益趋近的非奇异反步终端滑模姿态控制方法的鲁棒性。

摘要：针对无人机多传感器融合导航过程传感器故障的问题,提出了一种由惯性导航传感器诊断GPS传感器故障的方法,实现自身传感器之间的故障互诊。在无人机导航对传感器数据进行位姿解算时,针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在预测与更新过程中产生的状态残差信息,即惯导与GPS两者解算的位置信息,设计一种改进序贯概率比检验(SPRT)的传感器故障诊断方法,改善了SPRT算法对残差信息突变的灵敏性以及处于多故障情形下的诊断可持续性。数据仿真实验表明:相较于传统方法和其他改进算法,该方法可以快速、准确地检测出故障发生和消失的时间,并可持续诊断故障,极大地提高了无人机飞行安全。

摘要：馈针作为一种有效增加陶瓷天线工作带宽的元件,其尺寸偏差可能导致其天线谐振点偏移,从而引发天线性能损失,损失达到原本带宽的40%。传统的陶瓷天线馈针初检通常依赖人工操作,效率低且容易漏检,进而导致检测结果不准确。为解决这一问题,文中首先从理论上分析了陶瓷天线馈针尺寸与质量大小之间的关系,然后进行了实验验证。借助STM32微处理器设计了一种基于统计称重的陶瓷天线馈针检测装置。该装置安置于振动盘物料下落处,可完成记数和称重操作,从而获得当前批次陶瓷天线馈针的平均质量大小,实现初步检测,同时在上位机显示当前检测的陶瓷天线馈针的检测数据。实验结果表明,设计的装置对于落入其中的陶瓷天线馈针具有高度敏感性,通过统计称重方式能够实现自动批量检测,且称重误差仅为±0.025 g。

摘要：为实现对滑坡的实时监测,研究设计一种基于无线通信的地下位移三维测量传感器。通过结合双互感等值电压原理与BLE星型网络拓扑结构,建立适用于该传感器的接力式无线组网方式。将传感器通过电源线串联成传感阵列并置于模拟山地钻孔的实验平台内进行无线通信实验,结果证明,在一定范围内并充满水的情况下,传感器之间仍旧能进行通信。根据模拟实验以及上位机显示通信结果,表明该无线组网方式适用于地下位移三维测量,并且两个传感器之间的相对水平位移和相对垂直位移的测量误差小于1 mm,满足实际地下位移测量的需要。

摘要：针对自动仓储系统中多AGV的批量任务分配问题,以总任务等待时间、AGV负载均衡指数、总AGV能耗为目标,以AGV和任务的匹配关系为决策变量构建多目标优化数学模型,加入电量约束条件。为克服传统NSGA⁃Ⅱ算法存在的收敛速度慢、种群多样性维护差等不足,提出三种改进策略:改进交叉和变异算子,采用顺序交叉算子、逆序和单点相结合的混合变异算子;改进拥挤度计算公式,提出非线性平均绝对差的拥挤度计算方法;提出从局部和全局双角度调整的动态参数自适应调整策略。最后,设计多AGV多任务分配的仿真实验。实验结果表明:改进的NSGA⁃Ⅱ算法有效解决了多AGV多任务分配问题,同时,所提出的改进策略有效提高了算法的收敛速度、稳定性和鲁棒性。

摘要：为探究高参数弹性箔片端面气膜密封热性能并开展结构优化设计,基于流体仿真分析软件,建立箔片端面气膜密封热性能分析模型,考虑空气介质实际气体效应影响,研究密封端面气体流动和传热特性,分析不同工况和结构参数对密封端面各流体、固体域最高温度和平均温度的影响。结果表明:箔片端面气膜密封热量主要集中分布在平箔片和密封坝上;随着转速的上升或入口压力、最小气膜厚度的减小,密封环组件各流体和固体域平均和最高温度增大;各流体和固体域平均和最高温度随楔形高度和节距比的增大而减小。

摘要：采用Herriott型长光程池结构原理,通过理论研究和仿真分析得到一定条件下Herriott池反射次数最优解,利用镀膜凹面镜作为反射镜,在池体上集成光学元件,进行了长光程、低成本、小体积光程池的设计。经过实验验证,所设计的物理长23cm,体积243mL的光程池,能达到11m有效光程长,并搭建在TDLAS甲烷检测系统中,结果表明检测下限最低浓度为476 ppb。这为低浓度、高精度、微型化的TDLAS甲烷检测系统的推广应用提供了一种有效的途径。

摘要：分布反馈(DFB)激光器作为可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的常用光源之一,在实际应用中应当同时对驱动电流和温度进行控制,以减小出光质量对气体浓度检测结果的影响。为了解决上述问题,文中设计一种高精度激光器驱动电路。由STM32F103RCT6控制AD9834和DAC8560分别产生正弦波和锯齿波信号,对两个信号输入至OP27GS构成的信号叠加电路进行叠加后,输出至由OP27GS、AD8065和IRF520场效应管组成的具有限流功能的压控恒流源电路,将电压信号转变为激光器的驱动电流;同时采用MAX1978温控芯片对激光器进行温度控制。实际测试结果表明,压控恒流源输出电流的最大误差为0.1%,DFB激光器的温度稳定度为0.072%,温度控制精度优于0.01℃。使用3000 ppm的甲烷标准气体进行吸收测试,通过示波器检测光电探测器和锁相放大器的输出波形,可得到稳定的吸收峰和二次谐波,说明所设计电路满足TDLAS检测技术对于DFB激光器驱动的要求。