基于云计算技术和3D渲染的农机虚拟制造技术研究

为了提高农机现代化和批量化生产效率,实现基于个性化需求农机设计和制造,提出了面向机加工的云技术农机制造服务候选资源的发现方法,并设计了农机虚拟制造的云计算平台。在农机部件云制造虚拟平台中,首先利用云存储技术存放大量的候选制造企业资源样本数据,然后利用智能分类算法KNN对候选资源进行分类,根据农机部件制造需求的客户对候选资源进行优选,最后得到最佳的候选资源。基于云计算和3D渲染技术,构建了面向工序级和零件级服务的仿真环境,并通过仿真实验,得到了优选后服务方的服务时间、费用和合格率,为现代农机的批量生产和个性化加工服务提供了新的解决方案。     

基于虚拟机械制造技术的农机件智能CAPP技术研究

为了提高农机部件批量设计和生产的效率与质量,以CAPP智能系统为基础,提出了一种具有虚拟制造功能的农机件智能化CAPP系统。基于农机部件加工制造的设计需求,从整体到局部设计了CAPP系统基本框架,并采用三维建模、工序自动生成和零部件虚拟制造验证等方法进行了设计,建立了农机零部件信息系统和工艺数据库。根据累计和质量控制图与休哈特控制图,结合VB软件编程技术,对CAPP的误差检测功能进行了算法设计。最后,通过采集和输入农机零件的参数进行了工艺过程设计,并利用CAPP系统实现了工艺过程的自动化生成和实时监测系统的误差状态,完成了叶轮的虚拟加工,进而验证了农机部件设计制造智能CAPP系统的可行性。     

水足迹研究述评北大核心

全面真实反映人类活动占用水资源数量是实现水资源优化管理的前提。水足迹是本世纪初出现的一种衡量水资源利用的新指标,自问世以来就迅速成为研究与应用的热点。在综述了水足迹的理论、方法与应用的研究现状的基础上,认为水足迹的优点在于能真实反映产品与服务所消耗的水资源数量,但是也存在不能反映对环境的影响程度、虚拟水核算不精确、国家间灰水足迹难以比较和忽视污染物特征与自然生态系统自净能力等问题。     

基于履带轮行走机构的车辆行驶效率分析

履带轮行走机构是一种可以实现轮式/履带式相互转换的行走机构,能够较好的满足军用特种车辆高通过高机动的需求。文章首先简述了履带轮行走机构的原理和构成;随后进行了履带轮行走机构驱动效率和行走效率分析,得到了履带轮行驶效率的数学模型,并得出结论:履带轮行走机构的行驶效率高于传统履带车辆,同时履带轮轮式状态时的行驶效率高于履带状态。最后,在Recurdyn中搭建了基于履带轮行走机构的虚拟样机模型,并进行了行驶效率的仿真,验证了数学模型的有效性。     

农业机械虚拟试验交互控制系统

设计了农业机械虚拟试验系统,建立了田间工况模拟与虚拟交互控制试验平台.根据耕作区域的数字地图及农田作物图像信息,设计农业机械虚拟试验场,实现人和农业机械在虚拟环境内的漫游.建立四自由度模拟试验台,实现对拖拉机在田间行走时姿态的模拟仿真.从虚拟场景中提取作物行的位置信息,根据这些信息给出控制信号,进行拖拉机行驶速度、方向和平衡控制,使拖拉机沿作物行行驶.试验表明,横滚角最大偏差为0.34°,偏航角最大偏差为0.51°,高程最大偏差为2.5 mm,行走速度最大偏差为0.12 km/h.实体样机和虚拟样机有较好的一致性.     

手扶式田间电动运输车的虚拟样机设计

研究了一种手扶式田间烟叶电动运输车,采用轮毂电机驱动,整车结构精简、轻巧,能够大大提高丘陵地区田间的运输效率及安全性,降低劳动强度。采用UG三维制图及有限元分析方法,对车体关键零部件进行三维造型,并对整车关键零部件前后轴进行了应力应变分析,优化了设计方案。田间道路试验表明整车结构设计合理,满足性能要求。     

仿人机器人头部设计与目标跟踪运动控制

针对仿人机器人视觉目标跟踪任务需求,设计了一种高精度、灵巧型仿人机器人头部系统,构建了视觉感知模块与3自由度机械臂运动机构。利用虚拟连杆方法对仿人机器人头部进行运动学建模,将目标跟踪问题转换为机械臂的运动学逆解问题,通过计算机构可操作度与条件数,显示机器人头部对目标跟踪任务具有良好的运动学灵活性。在此基础上,基于梯度投影法建立了目标跟踪运动学逆解与规避关节极限位置的同步优化算式,并针对视觉测量系统带宽较窄、容易造成较大跟踪误差的问题,提出了在两次视觉测量间隔内用轨迹预测的方法获得目标位置的估计值,以提高跟踪精度。仿真与实验结果表明,在测量盲区内采用轨迹预测方法,可将跟踪精度提高约80%,实现高精度目标跟踪。所提出的仿人机器人头部及控制方法,对动态目标具有良好的跟踪性能。     

基于虚拟现实的清铃机设计与仿真

采棉机是提高棉花采摘环节机械化水平的重要的工具,其关键部件清铃机的设计对机采棉清理加工技术的改善有着重要意义.虚拟现实技术的出现为解决传统产品开发过程中存在的问题提供了有效的途径.为此,以清铃机作为研究对象,使用Pro/E进行清铃机虚拟样机设计,运用ADAMS对关键部件进行动力学仿真,并在VAPlatform平台上进行虚拟装配,最后在nVision平台中进行产品展示,成功地在虚拟环境中实现了产品开发设计全过程.该研究旨在为虚拟现实技术在农业机械上的应用提供参照.     

基于AHP-GRA综合方法的虚拟水战略适宜度评价

经济社会的高速发展是以资源特别是水资源的不可持续消耗为代价的,水资源短缺威胁到粮食安全、生态安全甚至国家安全、生命安全,有必要从问题发生范围之外、社会适应能力角度科学管理水资源。基于虚拟水、虚拟水战略理论发展及其实践经验,界定虚拟水战略适宜度概念,从区域水资源、经济、社会及生态四个维度对实施虚拟水战略的支撑影响因素进行系统分析。以黑河流域中游张掖市为例,从大系统角度构建了16个指标体系,并运用AHP-GRA方法对虚拟水战略适宜度进行定量评价。结论表明,水资源短缺只是实施虚拟水战略的基础条件,其实施受到土地、人口、经济发展、贸易等条件限制。在近期治理工程实施成果的基础上,张掖市虚拟水战略适宜度呈上升趋势,2010年虚拟水战略适宜度最高。虚拟水战略顺利实施需要从提高水资源利用率、优化产业结构、发展经济提高社会保障几方面以加强社会适应能力,以为张掖市谋求经济发展与水资源永续利用的愿景提供科学依据。     

基于改进人工势场的苹果采摘机器人机械手避障方法

针对非结构化环境下的采摘机器人机械手实时避障问题,提出一种改进人工势场法的避障路径规划方法。根据自行研制的5自由度苹果采摘机器人机械手具体结构和障碍物特征,进行机械手运动学分析和障碍物建模;在保留传统人工势场法易于实现、结构简单等优点的基础上,针对其存在的局部极小点、陷进区等问题,结合果树生长环境中障碍物的特点,通过引入虚拟目标点使搜索过程跳出局部最优的极小点,从而实现机械手避开障碍物到达目标的灵活避障;将该方法应用于机械手末端位置、障碍物位置和目标位置已知条件下的采摘机器人机械手实时避障任务中,仿真和实验研究结果表明此方法简单,实时性好,能够有效地避开障碍物,成功到达目标位置,适合自然生长状态下苹果的自动采摘。