H上半正定广义逆A{i,…,j;≥}的半正定偏序解

在文献〔1—2〕基础上,本文考察了半正定自共轭四元数矩阵A的半正定(i,…,j)—逆A{i,…,j;≥}中的半正定偏序解问题,证明了各广义逆的半正定偏序解的显公式。     

虚拟关节臂式坐标测量机模型的构建与验证

关节臂式坐标测量机的测量误差受到众多因素的影响,且由物理构件带来的误差无法被消除。为此,笔者旨在构建一种虚拟关节臂式坐标测量机。首先,采用D-H矩阵建立其运动学模型,其次,利用PC-DMIS测量软件分析测量机数据并对模型的精确性进行检验,最后使用蒙特卡罗法和测量机模型完成仿真测量。通过与实际参数构建的模型、制造商参数构建的模型相对比,可知所构建测量机模型的测量精度能够满足要求。仿真结果表明提出的模型构建与验证方法对坐标测量的应用具有较高的工程价值。     

基于D-H法的果园作业平台工作空间分析与试验

针对蒙特卡洛方法分析果园作业平台工作空间存在边界不清、点浪费等问题,该研究采用D-H法建立了作业平台运动学模型,利用U形反正弦分布函数改进了蒙特卡洛方法,得到其工作空间点云图。考虑农机农艺融合和工作人员舒适度,分析了平台理想工作空间;采用网格化算法对改进前后生成的工作空间进行分析,改进后最底层与最顶层边界层面积分别增大180.70 %和102.69 %,表明边界清晰度明显提高;改进后在X、Y、Z三个方向的空间差异系数较改进前分别降低了6.92 %、8.99 %、2.64 %。利用高速摄像机对平台参考点跟踪测试,平台参考点的实测值与计算值最大差值仅为6.2 mm;实际果园试验结果表明,平台参考点实际工作空间与可达工作空间在X、Y、Z方向最大值、最小值均值的差异系数分别为0.27 %、0.76 %和0.01 %,改进方法有效。该研究为果园作业平台结构参数优化、智能控制和同类农业机械工作空间分析提供理论参考。     

基于D-H法的新型巡检机器人的运动学分析

阐述了一种新型的高压输电线路巡检机器人,对其机械结构进行了介绍。用D-H法推导了该机器人的正运动学方程并给出了运动学逆解。经试验证明,该机器人具有跨越所有线路障碍的能力。     

“代数学的独立宣言”——哈密尔顿的四元数代数

哈密尔顿(W.R.Hamilton)是爱尔兰最有影响力的数学配之一.他天资聪颖,一生成就斐然,所提出的四元数代数被誉为“代数学的独立宣言”,极大促进了代数学的变革与快速发展.     

基于模糊-比例积分偏差修正的多旋翼飞行器姿态测算系统

以多旋翼飞行器为平台,结合遥感技术可实现对近地面农田信息进行遥感监测。飞行控制是多旋翼飞行器的核心,它主要负责实时收集传感器测量数据,解算飞行姿态,通过控制算法控制电机运转。因此,准确实时获取姿态信息是实现多旋翼飞行器的飞行控制基础,该文提出了基于模糊-比例积分(fuzzy-proportion integration,Fuzzy-PI)偏差修正的多旋翼飞行姿态测算系统。该系统由加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘和STM32F103微处理器组成。采用四元数坐标转换,将测算系统中各传感器测量的姿态偏差代入模糊-比例积分偏差修正解算方法得到多旋翼飞行器的姿态,通过串口显示测算结果,并在SGT320E型3轴多功能转台上对测算的姿态进行验证。试验结果表明该文提出姿态测算系统解算时间达450次/s,静态测量时横滚角和俯仰角平均误差为1.213°和1.072°,长时间静态测量并未产生漂移,为多旋翼飞行器准确控制姿态奠定基础。当转台以频率为0.1 Hz,幅度为30°的正弦波方式运动时,测算系统测量精度能达到1°。试验结果表明在该文提出的多传感器姿态测算硬件系统中,模糊-比例积分偏差修正的多传感器信息融合方法能动态修正传感器间的偏差,满足快速准确跟踪运动姿态的要求。该成果为多旋翼飞行器的姿态控制提供参考。     

智能移动苹果采摘机器人的设计及试验

以ARM9 2440处理器为核心,基于BP神经网络的机器人视觉识别和定位,研制了一种苹果采摘机器人及控制系统。首先应用Photoshop软件将图像分割为640×640像素的图片,然后在RGB颜色空间下,结合数学形态学中值滤波降噪和拉普拉斯算子边缘检测的方法实现果实目标的特征提取,最终完成苹果的定位并在MatLab环境下使用robotics-toolbox工具箱编程仿真。试验结果表明:该机器人能有效识别果实并完成抓取工作,为后续的深入研究奠定了基础。     

基于四元数旋转的开关型矢量中值滤波器

矢量中值滤波器是一种经典和高效的矢量滤波器,主要用于消除彩色图像中的冲击噪声。然而VMF没有区分细线条和噪声的能力,它往往把细线条当成噪声而过滤掉。本文利用四元数旋转理论,模仿Laplacian算子,提出一种用于检测彩色图像中的冲击噪声的算法,并结合传统的VMF构造出一个新颖的开关型矢量中值滤波器。实验结果表明,新的滤波器不仅能有效地保护细线条和边界等细节信息,而且其滤波性能也明显胜过传统的VMF和一些经典的及最近开发的矢量滤波器。     

水果无损采摘机械手工作空间分析及参数确定

水果采摘机器人在我国起步晚、发展缓慢,没有系统的方法用以设计采摘机械手,特别是机械手参数确定方法不成熟,造成工作空间浪费、影响机械性能等问题。为此,提出了一种蒙特卡洛法结合控制变量确定摆动关节范围的设计方法,利用D-H参数法对机械手臂进行正运动学分析,在MatLab平台下用蒙特卡洛法计算机械手的工作空间,并结合控制变量法,求出不同参数下的工作空间范围,根据相对较合理的工作空间范围,确定机械手臂的合理参数。以水果无损采摘机械手为例,根据具体设计要求,确定了手臂长度,利用蒙特卡洛法确定了摆动关节的转角范围,并验证参数的正确性。结果表明:该方法可以迅速有效地确定摆角范围,解决了以往摆动关节转角范围靠设计经验确定而存在的空间浪费的问题。     

四元数在杏果定向输送过程中的应用与研究

针对单轴对称水果杏子在输送过程中的运动,以刚体动力学为基础,建立欧拉动力学方程,通过四元数转换,得到一组关于角速度与四元数的方程组;然后运用MatLab[1]对其运动状态进行仿真,得到运动轨迹,通过正交试验来验证四元数在单轴对称水果输送过程中的正确性。MatLab仿真结果表明,在施加微小力矩情况下,杏子在定向过程中绕固定轴转动。正交实验得到的最优组合为:高速、宽口、大横径。由杏子在输送过程中的运动状态以及正交试验的对比,有效地证明了四元数在单轴水果输送过程中的可行性,为杏子的切分提供必要的理论依据。