四足机器人静步态轨迹规划与仿真分析

以四足机器人为研究对象,针对四足机器人在正常行进过程稳定性不高的问题,提出一种基于重心移动的间歇性walk步态规划。利用SolidWorks建立四足机器人的三维建模。首先利用D-H算法推导出单腿的运动学方程,然后借助MATLAB采用摆线曲线进行轨迹规划。同时,利用五次多项式曲线借助MATLAB、ADAMS搭建联合仿真平台,采用联合仿真的方法,通过不断调整轨迹参数,实现了该机器人稳定的静步态行走,验证该结构的合理性以及轨迹算法的稳定性。     

基于LQR与前向增益的无人车辆轨迹跟踪控制

为了提升无人车辆轨迹跟踪性能,提出了一种基于LQR与前向增益的无人车辆轨迹跟踪控制方法。基于牛顿矢量力学体系进行车辆动力学建模,基于该模型进行状态观测器、LQR(Linear Quadratic Regulator)控制器以及前向增益的设计,以达到期望的轨迹跟踪速度、低能量损耗和零稳态误差。基于CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真,使用双移线工况进行控制器的测试验证。仿真结果表明:所设计的状态观测器、LQR控制器以及前向增益可以满足期望的轨迹跟踪与航向跟踪需求。     

考虑关节摩擦的3-PRS并联机构动力学建模研究

为了研究摩擦力对并联机构运动过程的影响,对3-PRS并联机构进行了基于关节摩擦力的动力学分析。对3-PRS并联机构进行末端理论运动轨迹规划,采用矢量法对机构进行了运动学分析。提出3种不同的关节摩擦模型,包括库伦摩擦模型、库伦-粘性摩擦模型以及库伦-粘性-静摩擦模型,在考虑关节间摩擦的情况下,基于牛顿-欧拉法建立了3-PRS并联机构的动力学分析模型。逆动力学实例分析表明,负载越大,摩擦力越大,在有无摩擦力的情况下,3个移动副驱动力的最大误差分别为1.40%、1.51%、1.49%。通过正动力学实例分析了不同情况下关节间摩擦模型对末端运动轨迹的影响,结果表明,不同关节摩擦模型对3-PRS并联机构末端的运动轨迹有较大的影响。     

穴盘苗移栽机自动取苗装置的设计

穴盘育苗是我国现代化育苗的主要方式,针对穴盘苗人工移栽或半自动移栽作业效率低、作业劳动强度大、作业质量差等问题,为全自动移栽机设计了一种运行稳定、高效的自动取苗装置,基于齿轮-凸轮-连杆复合机构实现符合农艺要求的取苗工作轨迹。建立了取苗装置的数学模型,推导了凸轮槽的理论廓线方程和实际轨迹方程。采用SolidWorks软件和Adams软件,构建了取苗装置的三维模型和虚拟样机模型,得到了仿真工作轨迹。制作了取苗装置的物理样机,并进行了样机试验,结果表明:实际工作轨迹与理论轨迹、仿真轨迹具有较好的一致性。     

浙江入侵草地贪夜蛾的迁入虫源

【目的】草地贪夜蛾是新入侵我国的重要迁飞性害虫，2019年5月8日浙江省建德市发现草地贪夜蛾入侵为害，已在全省迅速扩散蔓延。明确浙江省发现的草地贪夜蛾种群的虫源地分布及迁飞路径，对浙江省草地贪夜蛾的监测预警及源头治理有重大意义。【方法】利用基于WRF模式的昆虫三维轨迹分析程序，结合草地贪夜蛾的飞行行为参数和气象资料，对入侵浙江的草地贪夜蛾的迁飞路径及天气背景场进行了模拟分析。【结果】根据幼虫发育历期推算，4月26日－30日可能有首批草地贪夜蛾成虫迁入浙江省。4月下旬，西南低空急流贯穿华南及华东大部，可为草地贪夜蛾迁飞提供运载气流，而低温屏障、降雨和下沉气流可导致草地贪夜蛾的迫降。入侵浙江省建德市草地贪夜蛾种群的有效虫源地主要分布在广西东部。【结论】本研究结果为浙江省草地贪夜蛾春季迁入种群的监测预警和科学防控提供了依据。     

帕米尔高原东部表层沉积物粒度特征及其迁移路径

[目的]研究帕米尔高原东部表层沉积物粒度特征及来源,为提高中国西部高原地区沉积环境认知及生态环境建设提供科学依据。[方法]利用激光粒度仪对帕米尔高原东部表层沉积物粒度进行分析,并通过后向轨迹模型探讨远源风成沉降对其表层沉积物组成的影响。[结果]研究区表层沉积物以砂粒为主,表层沉积物粒径随海拔的逐渐升高而减小。初步推测表层沉积物主要为湖相沉积,远源风成沉降主要受中亚西风气流和塔克拉玛干沙漠西侧沙尘颗粒物影响。[结论]帕米尔高原东部处于生态环境脆弱区,应因地制宜制定土地利用规划,同时需防范中亚沙尘颗粒对其生态环境的影响。     

带单轴拖车拖拉机自动倒车行驶的研究

该研究中,应用最优控制理论设计了带单轴拖车拖拉机自动倒车行驶的控制方法。首先利用二次变分法设计了车辆自动行驶的轨道；其次,对车辆运动学方程进行了线性化处理；最后应用最优控制理论,设计了车辆沿行驶轨道自动行驶的一种时变线性二次型控制器，利用设计的行驶轨道和控制器进行了实车试验。试验表明，该控制方法能够实现带单轴拖车拖拉机自动倒车行驶控制。     

河蟹养殖全覆盖自动均匀投饲的轨迹规划与试验

河蟹养殖投饵喂料需要全塘均匀覆盖,目前主要靠人工驾驶或遥控船载投饲机在池塘中进行投喂,准确度和效率较低,难以保证投饲效果。针对以上情况,基于GPS（global positioning system）船载移动式自动投饲系统,研究了一种全覆盖轨迹规划方法,满足河蟹养殖池塘自动均匀投饲要求。该文利用轨迹规划系统建立池塘区域平面坐标系;以实际饵料累积密度与期望分布密度间的均方差最小作为衡量投饲均匀度的目标函数,求解出系统最优运行参数,生成往复遍历式自动投饲轨迹。仿真结果表明,在面积为2298.08 m2的不规则四边形池塘区域中,取饵料分布密度期望值为9 g/m2时,最优计算投饲系统运行参数对应的轨迹规划效果要优于传统经验估算参数。试验结果表明,当分别用两组参数进行自动投饲作业时,投饲船的实际航行轨迹与理论投饲轨迹都只有很小的偏移,与仿真结果具有一致性;同时,最优计算运行参数对应实际路径总长度、投饲路径长度、作业总时间、投饲时长、饵料分布密度均值、覆盖率等各项指标与仿真结果相比,相对误差分别为6.85%、2.71%、10.07%、10.41%、3.06%和1.87%,验证了全覆盖轨迹规划方法的可行性。该文可为河蟹养殖自动均匀投饲和其他水产养殖中需要沿池或全池自动均匀投饲轨迹规划研究提供重要参考。     

黄瓜收获机器人避碰轨迹规划

提出了一种基于机器视觉和关节空间的黄瓜收获机器人障碍避碰轨迹规划新方法,描述了算法的实现过程。该算法中,障碍分为球体、正方体和长方体3类;根据黄瓜果实图像信息,按照距离由近及远原则,规划成熟黄瓜的采摘顺序;根据障碍类型,进行障碍判断和归类,构造障碍保护圆和障碍保护点;采用过中间障碍点的三次多项式插值函数进行描述黄瓜收获机器人相应阶段关节空间的运动轨迹。     

基于AutoCAD和船体制图的非连续线及轨道线的研究

针对AutoCAD软件标准线型库中非连续线在船体制图中的局限性，给出了虚线、点划线和双点划线等非连续线在船体制图中的自定义方法，并提出了船体制图中轨道线的多线（五线）定义法。该方法对使用AutoCAD软件进行船体制图具有指导意义。