基于STM32的六足机器人运动控制系统研究

本文主要研究基于STM32的六足机器人运动控制系统,通过建立六足机器人的运动学模型,对摆动腿和支撑腿进行运动学分析,并按照六足机器人典型步态,进行步态运动规划。同时,根据六足机器人的运动学和步态分析结果,设计了基于18个舵机协调运动的六足机器人运动控制系统,实现远程监控和机器人的直线路径、转弯步态的规划和控制等功能。     

四足机器人步态规划

介绍了两种多足机器人步态规划的方法,包括基于仿生学理论以及基于动态控制原理的规划方法。利用四足机器人步态参数中的有荷系数,详细分析四足机器人的三种基本步态,即行走步态、对角小跑步态、同侧快跑步态,推导出了四足机器人直线平动步态规划的方法。基于四足机器人步态规划发展的现状,提出了自由步态规划方法及其算法实现的可能性。     

基于性能的钢结构减震设计方法研究

【目的】为了满足社会发展需求，越来越多的钢结构建筑出现在人们的生活中，其中地震灾害是任何建筑物都要克服的困难。【方法】本研究通过介绍基于性能的抗震设计理论，并以现有的多层钢结构为模型，运用有限元分析软件Etabs对多层钢结构减震设计进行分析。【结果】通过建立三种减震结构模型，对其进行模拟分析。根据规范要求选取三条地震波，并对其进行多遇、罕遇地震下的动力时程分析，并对比三阶振型，均满足规范要求。【结论】通过对比结构的层间位移、顶点加速度，发现增加屈曲约束支撑后的钢结构的减震效果明显，能有效提升结构的性能。     

无人机机翼模态分析与结构优化设计

【目的】为避免无人机飞行中出现严重的气动弹性问题，针对无人机机翼刚度分布设计不合理之处，开展无人机机翼模态分析与结构优化设计。【方法】基于正交试验设计提出一种基于模态分析的机翼变截面结构布局轻量化设计研究方案。【结果】基于无人机机翼有限元仿真模型，开展机翼约束模态仿真分析，发现机翼在翼梁、翼肋等方面需要进行尺寸优化设计，进而改善机翼刚度。并提出一种变截面翼梁结构，通过TOPSIS方法进行排序获取了最优解。结果表明，优化后的机翼结构质量降低34%，机翼约束模态频率得到极大改善。【结论】通过模态分析开展无人机机翼结构优化设计，可在满足刚度合理分布的同时，大幅度降低机翼总质量。     

基于ANSYS的抽油机游梁支承结构分析与改进

【目的】抽油机游梁支承结构对作业过程的安全性、可靠性及使用寿命显得尤为重要,本研究通过分析与改进抽油机的游梁支承结构,为抽油机设计人员对该结构的设计提供参考。【方法】本研究在对抽油机的结构、几何、运动、速度、工况及受力等进行分析的基础上,对游梁支承的关键部位轴承座进行三维模型建立、力学计算模型分析,并对其进行有限元分析与结构改进。【结果】对改进前后的轴承座进行比较可知,最大总变形量降低了25.4%,最大等效应力下降了29.3%,从应力云图可以看出,结构局部改进后,轴承座加强筋周围的应力集中现象也得到一定缓解。【结论】通过对轴承座结构进行局部结构的改进,能提高轴承座的强度和刚度,增强结构的稳定性。     

关于双足机器人步态规划方法的研究

在类人机器人的研究领域,关于双足机器人步态规划方法的研究一直是一个重点和难点．本文主要叙述在仿真平台下,对静步态规划方法和动步态规划方法的应用和测试,以及对实验结果进行的分析,并根据实验结果对算法进行一定的优化．希望能为双足机器人实现快速、平稳类人行走提供一定的参考．     

土体压密注浆过程的抬升数值模拟

【目的】为了减少压密注浆过程土体抬动位移过大而引发安全事故。【方法】基于有限元软件COMSOL中的线弹性土体本构模型，构建了浆泡在土体中均匀扩张和非均匀扩张两种模式下的抬动数值仿真模型，仿真结果与前人成果进行对比，抬动曲线相吻合，验证了模型的合理性。【结果】通过仿真模型分析了注浆孔高度、扩张方式、注浆量和土体类型对抬动的影响。【结论】该方法为土体压密注浆过程的土体抬动提供了一种分析方法，施工中可以通过提前仿真模拟来降低安全事故。     

质子交换膜燃料电池仿真特性分析

【目的】质子交换膜燃料电池（PEMFC）技术是实现高效、零污染的发电技术,其通过电化学反应,将氢气化学能转换为电能,在家用热电联产、新能源汽车等领域的应用前景广阔。【方法】本研究主要对某款PEM燃料电池的仿真特性进行研究。通过Simulink仿真软件来搭建燃料电池系统模型,重点研究测试阳极氢气和阴极氧气的分压力、工作温度等因素变化时,电池堆的电流-电压曲线,对PEMFC的性能变化规律进行研究。【结果】由仿真研究可知,仿真试验结果与典型燃料电池极化特性的曲线基本相同,该款PEMFC具有良好的稳态输出性能。【结论】本研究的结论为质子交换膜燃料电池堆性能的优化调整、提高电池系统运行的稳定性提供可靠依据。     

基于无人机摄影测量的桥梁实景三维重建

【目的】随着三维建模技术的发展，建筑信息模型已成为工程分析和信息化管理的基础。对实际工程中缺失设计资料的老旧桥梁进行智能化检测和可视化管理及维护具有重要意义。【方法】针对老旧桥梁结构，提出基于无人机摄影测量的三维形态测量法，利用搭载单目相机的无人机来采集綦江城北大桥和内江沱江四美大桥的引桥部分影像，利用Smart3D软件来重建桥梁结构的实景三维模型，测量其具体尺寸，并与设计图纸进行对比分析。【结果】仿真结果证明了该方法的可行性，获取到的桥梁三维实景模型纹理清晰、尺寸数据精度较高。【结论】了解桥梁结构的状况及获取尺度数据，为后续BIM重建提供数据支持。     

风力发电机组偏航液压制动系统研究

【目的】研究蓄能器公称容积及预充压力、液压软管长度及通径、油液黏度等因素对风力发电机组偏航液压制动系统性能产生的影响。【方法】以实际生产中使用的某型风力发电机组偏航液压制动系统为研究对象，在仿真软件中构建系统模型，采用控制变量法分别对单一影响因素进行仿真分析。【结果】对比不同条件下偏航系统的卸压与建压响应时间及液压系统补压频率，得到不同变量对系统产生的影响。【结论】研究结果为偏航液压制动系统的设计和选型提供参考。     

基于全地形的水果打包套膜小车设计

【目的】为了保证农民种植的果蔬质量，防止果蔬在运输过程中因磕碰而使CO₂浓度过高，导致水果腐烂。【方法】本研究通过使用旋转网袋装置、压力感应装置、球形扩展装置、双出入口以及选装清洗、烘干设计来对套膜打包进行仿真设计，并使用Ansys Workbench软件对该装置的关键部件进行有限元分析。【结果】在运输路面状况不良时，接触力会传递到果实的深处，果实内部的组织细胞会吸收该能量，对果实造成损伤，从而造成果实品质的下降。因此，合理巧妙地利用包装，能减少水果在运输过程中所受到的机械损伤，避免产品价值的流失。【结论】仿真结果表明，本研究所设计的水果打包套膜小车结构合理。     

基于长短时记忆网络的恒温水浴锅温度模型预测

【目的】由于恒温水浴锅温度系统存在强非线性及大滞后性,本研究提出一种基于长短时记忆网络的恒温水浴锅温度模型预测方法。【方法】首先,对采集到的数据进行标准化处理,寻找长短时记忆网络的最优结构及超参数,用来拟合出最佳的数据映射特征,并构建恒温水浴锅温度的动态数学模型。其次,通过模型对未来一段时间内的温度趋势进行预测。最后,使用本研究提出的方法与最小二乘法所预测的结果进行对比分析。【结果】本研究所提方法构建的模型的拟合度达到了98.2%,预测结果的MSE及MAE比最小二乘法模型分别降低了4.616、0.823。【结论】本研究所提方法具有更高的预测精度,对提高恒温水浴锅的生产效率及控制精度具有重要意义。     

双臂教学机器人的运动分析及仿真

为了进行双臂教学机器人控制系统的设计和方便机器人教学,对双臂教学SCARA机器人进行运动分析与仿真.给出了机器人的运动学正解和逆解,提出了一套机构简化方案,完成了机器人的各种手臂姿态规划,分析了存在的运动干涉约束.最后运用运动学正解和逆解进行软件仿真设计,得出了机器人手臂的工作区域,并在工作区域内进行了圆弧运动仿真.     

高层框架结构层间隔震性能研究

【目的】探究不同高度隔震层对框架结构的抗震性能。【方法】基于某高层框架结构，运用SAP2000有限元软件对非隔震模型进行建模，并在此基础上分别建立基础隔震、6层隔震、12层隔震、18层隔震及22层隔震结构模型。【结果】对于上述结构模型进行反应谱和时程分析，通过软件运算得到模型在地震波下的基本周期、层间剪力以及层间位移，使其之间相互对比，探究不同隔震层位置对结构受力的影响。【结论】研究表明，随着隔震层高度的上升，基本周期在逐渐缩小，层间剪力和层间位移逐渐增大，在隔震层接近顶层时，基本周期、层间剪力和层间位移接近非隔震结构。     

用于维修ZL45型复合滤棒成型机组的平台设计

【目的】解决由ZL45型复合滤棒成型机组所配备的大流量供料装置位置偏高，导致设备维修维护时存在较大的安全隐患问题。【方法】在原有结构的基础上，设计出一套可移动的维修平台，增加设备维修维护时的安全性。并利用有限元分析软件对可移动式维修平台结构进行仿真分析。【结果】结果表明，维修平台的最大应力为87.555 MPa，发生在维修平台与滑杠的连接处，其余部分的应力较小。维修平台的最大变形量为0.393 35 mm，主要发生在维修平台的连接板处。【结论】可移动式维修平台的结构能较好地满足用户的使用要求，为客户进行设备的维护维修提供强有力的帮助，同时增加维护维修时的安全性。     

配电网网架多变结构组态仿真研究

【目的】研究不同配电网主结线结构及其自动化系统的运行特征与事故处理能力。【方法】在总结国内外配电网不同网架结构模式的基础上，以架空线路、架空绝缘线路、电缆线路的多个RLC集中参数模型来仿真实际线路中的参量，以接触器来仿真实际断路器的开断状态，以不同接点接入的负荷变化与接入的有功与无功的多少来仿真实际用户的负荷，从而构建配出电网网架结构多种变化的仿真灵活组态试验模型。【结果】基于该模型，可通过断路器的不同操作，灵活地仿真出配电网主接线结构的多种不同线路模型的参数组合、不同线路的接线模式及带负载状态，包括常用的梅花切、多环网孔、手拉手、N-1等运行模式，可对现有的配电网结构模式、线路模型、运行特征、可靠性、协调性等进行综合仿真测试研究，从而发现运行中的问题。【结论】模型不同的运行参量及方式调整试验结果表明，该模型不仅能满足目前电网的网架多变结构及线路参数配置研究现状，也适合对未来配电网的运行方式进行探索、变换及其配置的自动化系统的研究。     

六足机器人动力学仿真研究

针对在崎岖路面行走的六足机器人,本文利用Adams软件建立其刚体动力学模型,模拟运动过程中的动力学变化,分析不同工况对六足机器人关节驱动力矩的影响,得到前腿、中腿的髋关节、膝关节和踝关节的形状相似性,明确落地等因素对关节的影响,为六足机器人的后续研究提供一定依据。     

预应力混凝土T构下部结构转体系统空间有限元局部应力分析

【目的】近年来，随着我国交通强国的建设，转体桥的应用越来越广泛，而转体桥主墩设计作为关键点之一，分析研究其受力性能显得十分必要。【方法】本研究以（2×60 m）T构转体桥为背景，应用Midas FEA建立其下部结构主墩转体过程局部分析模型，分析其在不平衡荷载下结构转体过程中的力学性能。【结果】同时验证了本案例局部构件设计的合理性和安全性。【结论】旨在为同类工程的设计提供借鉴。     

背负式串联攀爬结构检测机器人运动控制设计

通过研究活立木无损检测的过程,发现检测环境复杂,需要工作人员背负检测仪进行高难度检测作业,为了更加方便攀爬作业,设计一款串联式缠绕爬升的机器人.设计过程对机器人的机械结构进行三维建模,根据结构模型及运动情况建立机器人运动学模型,并对机器人的控制器进行设计,利用MATLAB/simulink进行控制器仿真并得到验证,控制器算法仿真采用纯跟踪算法.经过仿真实验结果表明,控制效果显著,误差较小.该机器人能实现向上、向下的连续攀爬和背负检测设备功能,适用于需要攀爬的活立木无损检测环境中.     

数字化技术在起落架维修中的应用

【目的】本研究通过对起落架的拆装维护过程进行虚拟仿真，为参加培训的机务维修人员提供直观的参考。【方法】通过在UG NX软件中建立某型飞机起落架的模型，并根据飞机维修手册中的起落架拆解步骤在Inte3D中建立起落架虚拟拆解、装配数字化工艺仿真。【结果】仿真输出的BOM表格、装配动画仿真可作为起落架维修培训的参考资料。【结论】从而实现起落架拆装虚拟仿真过程可重复，不受培训环境限制，提高维修现场的直观性，缩短培训时间，节约培训成本，可为机务维修人员培训提供参考方法。