肠道微型仿尺蠖式机器人机载供能线圈优化

采用无线电能传输技术供能的微型仿尺蠖式机器人在肠道疾病微创诊疗方面具有重要的应用价值,其机载供能线圈由圆环形磁芯和缠绕于磁芯上的圆环形绕组构成.本文提出一种机载供能线圈快速设计优化方法.首先,通过对绕组中各匝绕线进行几何建模,测定磁芯磁导率分布,分析金属零件涡流效应对供能线圈参数影响,建立了供能线圈的集成环境模型.然后,结合电磁理论,计算了供能线圈在集成环境中的互感和等效串联电阻.最后,以最大化供能线圈输出功率为目标,在温升安全性要求和机器人内部空间约束下,对绕组的轴向位置、层数、匝数和线径进行优化,获得了各设计参数选取的一般性结论.采用优化设计参数的绕组尺寸仅为?(12.0～12.4) mm×9.9 mm,当其位于磁芯轴向中心位置时,输出功率高达1 478.3 mW.     

基于改进二次规划算法的X舵智能水下机器人控制分配

针对具有4个独立舵叶的X舵智能水下机器人(AUV)姿态控制分配精度及其计算效率问题,提出一种改进二次规划算法,在满足分配精度的同时减少计算量.使用Lagrange乘子法替代序列二次规划法所用的光滑牛顿法进行优化求解计算,有效降低了迭代循环计算,同时保留了序列二次规划的计算精度.仿真环境下的X舵AUV运动控制结果表明:改进后的控制分配算法能够减少40%的计算时间,控制分配偏差不大于0.03 N·m,AUV姿态控制效果良好.     

新疆严寒地区石河子市供暖末期主被动结合式太阳房供暖的试验研究

为研究石河子市供暖末期主被动结合式太阳房各系统运行情况及其对室内热环境的影响,本文对新疆严寒地区石河子市供暖末期主被动结合式太阳房进行试验研究。结果表明:晴朗天气时,该供暖系统平均每天供热量为78. 15 MJ,其中,主动式太阳能采暖系统占比为70. 5%,集热墙系统占比为29. 5%;主被动结合式太阳房无需开启辅助热源就能满足供暖需求,标准煤节约量为3. 35 kg/d,CO_2减排可达8. 35 kg/d,节能效果显著。由此本文得出以下结论:集热墙系统的空气间层作为一个缓冲空间,对于调节室内热环境具有积极作用。     

血管主从介入手术导管机器人三维模糊控制

在微创血管介入手术中,当从端导管机器人输送导管时,导管易受到患者心跳、呼吸等不确定因素的影响.为了能抑制这些因素对输送导管造成的影响,实现导管机器人系统从手端精确快速地跟踪主手端的控制指令,建立了导管远端弯曲段的运动学模型,设计了基于三维模糊控制器的导管机器人系统.三维模糊控制器是在二维模糊控制器的基础上引入了导管位置误差变化的速率的作用,能进一步提高系统响应速度、降低超调、抑制干扰.仿真结果表明,此控制方案使导管机器人系统具有快速的跟踪性能和较强的鲁棒性能,进而提高了系统的控制精度.     

基于EtherCAT的直角坐标机器人控制系统设计

为实现EtherCAT技术在直角坐标机器人中的应用,文章提出了一种使用德国BECKHOFF公司的EtherCAT从站开发板FB1111-0141和TMS320F2812单片机的设计方案。研究结果表明:EtherCAT技术可以实现直角坐标机器人更快、更稳定、更精确的位置控制。     

基于蚁群系统的仿真机器人足球攻防转换策略

为了提高机器人足球的整体攻防能力,在动态攻防转换策略中建立了基于蚁群系统的混合通信机制,既增强了足球机器人的协作能力,又避免了足球机器人陷入冲突或任务死锁状态,增加了攻防转换的灵活性。在该通信机制的基础上采用攻防区域划分的方法,以球的位置为驱动信息,通过信息素来确定变换队形。在FIRA仿真平台中实验表明,基于蚁群混合通信机制的动态攻防转换策略使得仿真足球机器人在比赛过程中表现出更优异的性能,改善了球队的整体攻防能力,可有效应用于机器人足球比赛中。     

挖掘机器人轨迹控制系统

基于常规正铲液压挖掘机，针对特殊环境下机器人挖掘作业的需求，建立了工作装置的运动学模型，研究了基于直线插补的方式进行轨迹规划与PID控制算法以实现机器人运动轨迹规划与控制。     

基于Unity3D的水下机器人半实物仿真系统

基于Unity3D研制了一种由地面控制终端、机器人本体和三维仿真系统3部分组成的水下机器人半实物仿真系统,为水下机器人开发过程中的性能测试、控制算法分析和人员操作培训提供了仿真和测试平台。该系统采用同一地面控制终端作为三维仿真系统和机器人控制系统的统一指令输入源,以实现虚拟对象和机器人本体的同步工作,可对系统进行实时监测、调参。采用多目视觉技术对机器人位置采集,对传感器数据进行卡尔曼滤波处理。机器人运动仿真试验结果表明,机器人实际运动路径和仿真规划路径基本相同,该系统动态响应性和控制系统同步性较好。     

多重约束下智慧仓储机器人配置仿真优化研究

针对智慧仓库的仓储机器人配置问题,构建了基于排队论的离散事件仿真模型,在保证系统可靠性和服务强度的前提下,考虑到故障对系统的影响,以距离成本、时间成本、空闲成本和购置成本所构成的总成本最小化为目标,提出了一种基于FlexSim平台的离散事件仿真优化方法。通过分析系统平均队长、订单平均逗留时间等指标,将直观化的系统瓶颈与运行实际数据相结合,求得系统成本最小的配置策略。结合实例,对算例中的智慧仓库机器人配置方案进行求解。结果表明,基于FlexSim平台的离散事件仿真寻优方法,能够求解仓储机器人配置的优化方案,并能保证模型方法的计算效率。