基于D-H变换矩阵的宽窄行分插机构运动特性分析与设计

为满足水稻插秧机宽窄行插秧的需要,以高速插秧机的行星系分插机构为研究基础,根据宽窄行空间插秧轨迹的要求,提出了一种斜齿椭圆齿轮交错啮合传动的行星轮系分插机构。确定了分插机构空间插秧轨迹的关键参数,利用D-H变换矩阵建立了机构的轨迹模型,分析了关键参数对插秧轨迹的影响,并进行了机构的运动特性研究。利用编写的机构优化程序,通过人机交互的方式优化出一组满足空间插秧要求的机构参数,并根据参数完成了机构的设计。最后,通过虚拟仿真验证斜齿椭圆齿轮交错啮合传动的分插机构可以满足水稻宽窄行插秧的要求。     

基于D-H矩阵的径向柱塞泵的运动学分析

径向柱塞泵的运动学分析是研究其流量脉动及振动噪声特性的基本环节,传统上是在其运动机构图上利用几何解析的方法求得,但对于柱塞的复合运动,求解过程比较复杂。本文以D-H矩阵这一机构学中的代数工具来解决径向柱塞泵柱塞的位置确定问题,从而使其运动分析及运动的几何意义得到简化和明确。     

关于自共轭四元数矩阵特征值的一个不等式

得到了两个自共轭四元数矩阵和特征值的一个不等式,并指出和修正了ＨｏｒｎＲ．Ａ．和Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃ．Ｒ．在“矩阵分析”一书中关于Ｈｅｒｍｉｔｅ矩阵的特征值的定理中的一处错误。     

基于四元数矩阵奇异值分解的木材缺陷检测分析

当前,木材彩色图像的缺陷检测主要是通过分离彩色空间的3个分量分别进行灰度处理,然后再合成为缺陷的图像.将基于RGB彩色空间的木材图像作为一个整体,提出四元数矩阵奇异值分解（QSVD）的木材缺陷检测.把RGB的彩色空间图像转换为四元数矩阵,利用四元数奇异值分解得到不同奇异值的特征图像,通过对特征图像的分析,得到不同的木材缺陷图像,并通过对奇异值特征图像的分析得到木材彩色图像的缺陷检测,并做分析.     

一类6-SPS相似平台并联机构正运动学的简明解

6-SPS相似 Stewart平台是一种动、静平台均为平面六边形 ,且彼此相似的并联机构。并联机构正运动学是一个位置和姿态耦合的复杂非线性问题 ,难以求得解析解。通过引入四元数来表示旋转变换和应用对偶空间方法对高阶多项式进行降阶处理 ,可以用一组二阶方程来表示该类并联机构的正运动学。在这组方程中 ,动平台的位置和姿态是解耦的。此外 ,在方程组求解过程中 ,能避免产生伪复根。最后通过求根公式直接得到机构动平台位姿的 8个解析解     

农药喷洒四轴飞行器的模糊PID姿态控制

为了实现四轴飞行器更稳定的姿态控制,建立了四轴飞行器四元数运动学方程,并给出了四元数微分方程的解析解和数值解,在此基础上求解出了欧拉角.针对农药喷洒四轴飞行器在作业过程中负荷发生改变后影响控制效果的问题,设计了模糊PID控制器,通过Matlab/Simulink仿真,对比传统PID控制效果,验证了算法的可靠性.搭建了飞行器试验平台,在stm32飞控板上编程实现算法.试验中,通过改变飞行器质量,对比了传统PID和模糊PID的控制效果.在飞行器质量改变前后,模糊PID比传统PID的超调量分别降低22%和30%,上升时间分别减少0.06,0.08 s,调节时间分别减少0.70,0.80 s.试验结果表明,模糊PID控制系统较传统PID控制具有响应速度快、超调量小等优点,能更好地满足农业作业四轴飞行器的控制要求.     

三臂多功能棚室农业机器人的运动学分析及试验

果蔬培育过程涉及采摘、喷雾、剪枝等多种作业内容,为此该文提出了一种三臂多功能农业智能机器人,各机械手臂具有不同的作业功能,同时每2条手臂之间又可实施协同作业;建立该机器人的运动学模型是实现该系统多功能作业的前提,为此该文采用D-H方法建立了机器人连杆坐标系,分别推导了视觉系统、剪切执行器、采摘执行器、喷洒执行器的运动学方程,实现了运动学正解;采用代数方法得到了封闭形式的运动学方程逆解,求解了在采摘和喷洒模式下的各末端执行器包络空间,选取包络空间中的若干特征点作为试验样本,并为该机器人系统搭建了用以检验其执行精度的三维坐标系。试验结果表明,该机器人系统的运动模型能够指导各末端执行器完成指定动作且最大误差仅为8 mm,误差远远小于末端执行器的开度,能够满足要求。     

多功能蜓爪式仿生末端执行器设计与试验

为实现利用同一机械手柔顺抓取各种形状果蔬,并且在保证抓取效率的前提下,有效避免末端执行器对果蔬的损害,设计了一种基于仿生原理的多功能蜓爪式末端执行器。首先通过体式显微镜将蜻蜓各爪指的相关物理信息转换为具有指导意义的数据和量化模型,并采用理论分析与数学建模的方法,确定了机械手前后爪腿节、胫节与跗节的长度分别为36、48、31 mm,机械手中爪腿节、胫节与跗节的长度分别为48、48、36 mm;在此基础上,采用D-H法建立了该欠驱动末端执行器的运动模型,绘制了机械手的包络空间区域,进而得到机械手能够完全包络各种形态果蔬的主要抓取部位;最后,应用并联机构平台和串联机构平台开展静态抓取破坏试验,测定了损伤力极限值,并进行了果蔬抓取试验。试验结果表明,仿生机械手对番茄、苹果、柿子椒和茄子的平均抓取成功率分别为90.7%、88.6%、87.9%和87.2%,损伤率分别为4.3%、0.7%、3.6%和2.1%;可见该仿生末端执行器能够较好地实现对各种形态果蔬柔顺、稳定的无损抓取。