除草用四足机器人稳定性的判定与分析

针对除草用四足机器人在不规则农田地面行走稳定性难以评定的问题,在力–角稳定性度量法的基础上,提出了三棱锥法,根据对其角点倾翻角和轴线倾翻角的推导,得到用最小稳定角作稳定性的评判标准。引入倾翻性能系数综合评价四足机器人的静态和动态稳定性,并通过数值模拟,讨论在不规则农田里的地面倾角、外载荷及外力矩对机器人稳定性的影响。使用由舵机驱动的8自由度,尺寸为170 mm×130 mm×140 mm的机器人物理样机在0°~45°的不规则玉米地上进行试验,测量最小稳定角。结果表明:合外力与地面倾角对机器人稳定性影响显著,地面倾角对其影响接近线性单调,试验所测最小稳定角度值与预测结果相比,平均相对误差为9.46%,相关系数为0.979 6。     

山羊坡地行走的步态分析

为研究山羊坡地的行走状态和运动规律,以36°坡地为例,采用高速摄像系统记录了山羊36°坡地的上坡行走过程,并将运动序列存储至计算机中,利用Sigma Scan软件和Matlab软件对存入计算机的试验影像结果进行处理分析,得出山羊36°坡地上的运动步态特性参数和坡地运动过程中各腿腿部的角度变化曲线。结果表明,在36°坡面的上坡过程中,山羊采用的步态为静步态和对角小跑步态;在上坡过程中,山羊各腿的负荷因数为0.645±0.205,即腿处于支撑相的时间远大于处于移动相的时间,说明山羊各腿的支撑相大于移动相,这种特点可增加山羊运动的稳定性,为仿山羊农业机械坡地行走机构的设计提供基础试验数据,能够促进四足行走机构关键技术的发展和应用领域的扩展。     

仿山羊步态的林地底盘设计及仿真

  目的  我国林区地形较为复杂，林地底盘性能决定了林地装备能否“上山入林”，是林业现代化进程中需要解决的基础问题。相比轮式和履带式底盘，足式底盘腿部独立运动使得足式底盘在林区复杂地形环境中工作具有更强的灵活性和适应性。因此，研发针对我国林区环境的林地足式底盘对我国林业发展有重要意义。  方法  针对林地底盘步态规划的研究，首先分析山羊一般的行进步态，得到行走迈步顺序、各关节角关系以及变化范围。设计一种林地底盘，对其左前腿结构简图进行运动学分析，利用蒙特卡洛方法计算底盘足端的工作空间，是否能满足要求。根据实际需求，确定林地底盘的步态和关节驱动，使用ADAMS仿真软件设计简化林地底盘虚拟样机模型，进行对角小跑步态仿真，通过林地底盘质心的位移和速度变化曲线分析林地底盘的运行性能。  结果  平面运动的林地底盘质心在前进方向上位移变化稳定，前进速度0.2 m/s左右；底盘质心横向偏移程度较小，基本沿着设定轨迹前进；质心在竖直方向存在上下波动的情况，波动范围约占底盘总高度的1.04%，林地底盘在前进过程中没有发生跳跃情况或倾翻情况。  结论  仿真结果表明，步态规划可以满足林地底盘的运动要求，可以提升林地底盘的运动稳定性和地形适应能力，安全可靠，适用于林业动力底盘。      

考虑负荷静特性时电力系统静稳定的计算

静态稳定实用判据(dP/dδ>0)仅适用于简单电力系统。对于复杂电力系统,小振荡法是研究静态稳定的一种严格方法。它是假设系统处于某一运行情况下遭受微小的扰动,列出系统的运动微分方程,然后根据其特征方程根的符号来判断系统是否稳定。电网电压的变化,对负荷消耗的有功和无功功率的大小有很大影响。因此,在静态稳定的实际计算中,考虑负荷的静态特性,十分必要。本文主要讨论考虑负荷静态特性时,利用小振荡法研究电力系统静态稳定的数学模型和计算方法。     

六足机器人协同运动建模与控制方法研究

为了提高六足机器人平稳协调运动,建立了六足机器人协同运动模型,结合PID控制器研究了六足协同控制运动系统转角曲线的稳定性。首先确定六足机器人驱动电机的模型,通过PID控制直流电机转速。通过PID控制参数的整定调节,使得整个电机的控制系统快速稳定。然后在MATLAB软件SimMechnices模块进行单足和六足运动模型的建模,仿真分析了六足运动过程中在各个轴方向上的转角曲线,有效提高了六足运动系统的稳定性。     

农业机器人移动平台行进方式综述

农业机器人移动平台主要应用于环境复杂的农田场景中,因此对机器人平台的作业稳定性和环境适应性提出了更高的要求。而农业机器人移动平台的行进方式是影响其稳定性和适应能力的关键因素,主要论述了农业机器人的常见行进方式,并对各种行进方式的优缺点和控制方法的稳定性进行了分析。农业机器人移动平台行进方式主要包括轮式、履带式、腿式以及混合式等。轮式农业机器人行走灵活,技术成熟,控制和驱动简单,是最常见和研究最多的行进方式,但是其对复杂农田环境的适应能力较弱;履带式农业机器人主要用于相对复杂的地形,擅长应对田垄等不平整地面场景,对地形的适应能力更强,但对履带的材质和构型要求较高;腿式农业机器人尽管可以适应大部分地形,但是其关节处自由度过高,控制复杂;混合式农业机器人可以结合多种行进方式的优点,但是须要考虑面对复杂地形时各行进方式的合理配合等因素,需要有稳定的机械结构和精确的控制算法作为支撑。通过对机器人各种行进方式的分析,以坐标的形式(农田环境复杂度为纵轴,机器人工作效率和控制复杂度为横轴)对其进行综合比较,结果显示,目前对农业机器人的研究主要集中在轮式和履带式结构上,对腿式或带有腿式结构的混合式机器人研究较少;并指出为了适应更复杂的农田环境,未来应该更加注重腿式结构机器人的研究。     

山羊坡地行走躯体质心运动轨迹研究

为解决丘陵山区农业机械行走的稳定性问题,基于仿生学方法,利用PCC软件测量、ORIGIN软件描点绘图等方法,获取山羊在不同坡地行走的躯体质心运动参数;通过MATLAB软件计算拟合,得到躯体质心变化曲线。研究结果表明:在试验研究范围内,山羊在不同坡地行走时的周期均在0.5~1.0s之间;躯体质心的"位移-时间"和"水平位移-时间"曲线均呈线性关系;"竖直位移-时间"的变化规律是先增大后减小,且在30°时,竖直位移达到最大;竖直位移与水平位移的比值在-1~1.5之间,躯体质心在x=0附近上下来回波动,并呈周期性。该研究验证了四足仿生机构稳定行走过程,揭示了山羊坡地行走时躯体运动对平衡的影响机理,为丘陵山区小型农业机械稳定行走提供了研究基础。     

模糊控制系统的李亚普诺夫第二法稳定性分析

判别模糊控制系统稳定性的状态空间法、输入-输出稳定法、圆准则法和圆锥准则法等的关键在于把模糊控制器的特性用某种数学方式来处理，而对二维模糊控制器特性的近似至今仍然没有合适的方法，本文鉴于模糊控制系统稳定性分析方法的复杂性和不完善性，依据李亚普诺夫稳定性分析原理，通过对二维模糊控制器特性的分析，在综合考虑系统动态品质和稳定边界要求的基础上，对模糊控制系统的稳定性分析方法进行了深入研究和探讨，给出一种适用于一维和二维模糊控制器特性的近似函数，并使用李亚普诺夫第二法对模糊控制系统的稳定性进行了严格的数学推导，进而得出了模糊控制系统稳定的一个充分条件．     

机器人系统中小麦病害识别与施药算法研究

为解决传统施药机械农药利用率低且在施药过程中不能对作物病害进行检测等问题,根据常见农作物小麦的生长规律,提出了一种适用于施药机器人系统的病害识别与施药算法。研究方法能使机器人根据在行进过程中拍摄的作物图片识别出作物的病害种类并根据受害面积得出受害程度;通过改进的Hough变换算法识别出作物行;将病害信息和作物行信息作为精准施药依据,在不改变喷药压力和流量的基础上,通过中间控制器调节机器人喷杆行走速度以作物行中心线为轨迹进行变量施药。试验结果表明,机器人系统算法工作稳定,具有良好的稳定性和较高的实用性。     

基于层次分析法的四足机器人关节配置研究

对于四足机器人,腿型和关节姿态的布置形式极为重要,决定着机器人的运动学和动力学性能;利用层次分析法建立递阶层次结构模型、构造判断矩阵、权重计算及一致性检验,把机器人行走性能、稳定性能、续航性能进行定量化处理。在特定工况下利用ADAMS简化模型仿真结果进行综合分析,得出全膝式、内膝肘式具有较佳的综合性能,为物理样机调试与优化提供了理论依据。     

四足机器人最优腿型配置仿真研究

对于四足机器人,腿型和关节姿态的布置形式极为重要,决定着机器人的运动学和动力学性能;在特定工况下利用ADAMS简化模型仿真结果进行综合分析,得出全膝式、内膝肘式具有较佳的综合性能;为了消除动力学仿真误差的影响,建立ADAMS优化模型,从机器人配置对性能的敏感度考虑,得出内膝肘式为最佳的关节配置形式,为物理样机调试与优化提供了理论依据。     

区域极点配置在机器人手臂运动模型中的分析及比较

针对一类线性系统的区域极点配置的稳定问题，以机器人手臂为研究对象，对被控对象进行相关描述并且建立运动模型。给出线性系统区域极点配置在机器人手臂的运动模型稳定中的重要结论。利用LMI求解出控制器，并例举一个具体实例通过计算机仿真证实结论的正确有效性，通过分析得出区域极点配置的控制方式较精确极点配置的控制方式在稳定性特征上能够更好的控制系统，使得系统满足静态与动态特性。     

遥感影像在土地调查中山区耕地的解译难点与技术要点

遥感影像的解译是土地调查过程中的重要部分,解译的精度直接影响着调查的结果,探索适合的影像处理、解译方法对于调查工作具有重要的意义。以解译难度大的山区为研究对象,简述了山区影像识别的具体程序,提出了山区耕地解译过程中边界解译、面积精准核算、撂荒耕地解译3类有代表性的问题,并针对这些问题对调查的影响,探索了相应的解决办法。结果表明,对不规则耕地和阴影区耕地2种有边界识别困难的耕地类型采用对比度增强、阴影补偿等方法处理影像,能增强边界的可解译性,并以调查正射影像为例展示了这些方法对于耕地边界解译的作用;对于小地物与坡地对耕地面积精准核算的影响,列举了几种影响广泛的小地物的解译标志与解译方法,指出利用坡地的坡度坡向对坡地面积进行校正的方法;对于撂荒耕地的解译,提出应用不同季节影像解译的方法。     

中国古典园林建筑结构稳定分析方法

目的:对中国古典园林建筑抬梁式及穿斗式构架的整体弹性稳定性及构件的侧向弹性稳定性进行分析,并给出临界荷载的有效确定方法。方法:利用静力法及瑞利-里兹法,结合有限单元法建立了力学模型。结果:实例结果表明:静力法、瑞利-里兹法及有限单元法建立的力学模型,适用于我国的仿古建筑的结构稳定分析及设计。结论:本方法具有一定的理论指导及实践应用价值。     

广东典型坡地土壤养分的聚类分析

采用组平均聚类法、模糊聚类法、主成分分析法对广东不同坡地利用地土壤养分含量的影响进行聚类分析,综合３种分类方法,可分为５大类：第１类包括鹤山茶和鹤山坡地花生;第２类包括鹤山茶园空地、林地有覆盖和无覆盖、芒果地、草地、荒坡和丰顺坡地青榄;第３类包括鹤山坡地龙眼、番薯、丰顺坡地龙眼和高明坡地荒果;第４类包括鹤山坡地龙眼,丰顺坡地茶曲江坡地花生和沙田柚;第５类包括高州坡地甘蔗、南雄坡地黄烟、银杏、三华李     

类人机器人全能运动的稳定性研究

类人机器人全能运动包括不同粗糙平面上的快速行走、越障、踢球、格斗等,稳定性是上述运动的关键环节。本文从分析机器人关节角与零力矩点（ZMP）的关系入手,研究提高机器人运动稳定性的新方法。具体步骤是先粗调校正机器人姿态,然后确定各关节角度,得到保证稳定运动的关节角范围。最后依托韩国GP型机器人进行测试,结果表明了所提出方法的有效性。     

移动最小二乘近似函数中样条权函数的研究

局部边界积分方程方法是无网格方法的一种，它采用移动最小二乘近似试函数，且只包含中心在所考虑节点的局部边界上的边界积分．本文详细研究了移动最小二乘法中样条权函数的构造及其性质，并将各种样条权函数应用于弹性力学平面问题的局部边界积分方程方法中，研究了它对计算结果的收敛性、稳定性和精度的影响．算例表明，高阶样条权函数在局部边界积分方程方法中有好的收敛性、稳定性和精度．     

三关节融合术在成人严重高弓足内翻畸形功能重建中的应用

目的总结三关节融合术在成人严重高弓足内翻畸形功能重建中的应用体会。方法 11例成人严重高弓马蹄内翻足畸形患者采用三关节融合术辅以软组织松解治疗,术后对其重建效果进行随访观察12～24个月。结果 11例足部功能与形态恢复,步态稳定,效果满意。结论严重高弓足内翻畸形行关节融合术辅以软组织松解可收到良好效果。     

足尺胶合板弹性模量的两对边简支振动检测研究

  目的   研究足尺胶合板两个主要方向（即长度和宽度方向）弹性模量的两对边简支振动检测,为足尺胶合板两个主要方向弹性模量的在线无损检测提供一种新方法。   方法   以4种厚度共20块足尺胶合板为研究对象,采用有限元软件COMSOL Multiphysics和PULSE振动测试系统分别对两对边简支的足尺胶合板进行了模态灵敏度分析和试验模态分析;提出了一种两对边简支边界条件下的足尺胶合板弹性模量振动检测试验方法,运用此方法提取出足尺胶合板所需模态的频率,将其带入到编写的弹性模量检测算法中,用以计算足尺胶合板两个主要方向的动态弹性模量值;进行了三点弯曲静态试验检测足尺胶合板两个主要方向的静态弹性模量值,用以验证动态弹性模量检测结果的准确性。   结果   确定了用于计算足尺胶合板两个主要方向弹性模量的频率所对应的模态,分别为其自由振动前9阶模态中的第1阶模态（2, 0）和第7阶模态（2, 2）;厚度变化对足尺胶合板的前9阶模态的阶次排序没有影响;足尺胶合板两个主要方向的动态弹性模量均大于静态弹性模量,且同一厚度足尺胶合板的力学性能存在不均匀性;足尺胶合板长度和宽度方向的动态弹性模量与静态弹性模量间均具有显著的线性关系,决定系数分别为0.907和0.655。   结论   基于两对边简支振动和弹性模量振动检测算法检测足尺胶合板两个主要方向的弹性模量具有可行性。      

电厂冷凝器清洗机器人设计与控制方法研究

提出了面向电厂冷凝器清洗的新方法,它以高压水清洗为主、以化学药剂清洗为辅,通过智能清洗机器人实现电厂冷凝器的自动化在线清洗.首先设计了水下冷凝器清洗机器人的体系结构,给出了清洗机器人的机械与电气结构,在此基础上,为实现机器人的高效清洗,设计了机器人的分布式控制系统,提出了水下作业环境下二关节机器人的控制方法,建立了模糊高斯基神经网络控制系统结构,通过BP学习算法进行神经网络训练.最后,仿真实验表明:提出的控制方法在动态性能和稳定性方面优于传统的控制方法,非常适用于水下环境的清洗控制.