Thermal conductivity of graded spherical composites with contact resistance

The effective thermal conductivity of graded composites with contact resistance on the inclusion surface is investigated. As an example, we have considered the graded composite media with a spherical particle embedded in a homogeneous matrix, where the thermal conductivity of spherical inclusion is an exponential function k(i) = c exp(betar) (where r is the inside distance of a point in particle from the center of the spherical particle in a spherical coordinate). For both heat contact resistance and perfect contact cases, we have given a reasonable effective medium approximation to calculate the effective conductivity. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

NONLINEAR GRAVITY-WAVES IN DEEP-WATER

In consideration of the problem on the boundary condition of nonlinear free water wave, coordinate transform is used to handle the free boundary. Supposing the solution form be the traveling wave, the ordinary differential equations of the one-order autonomous system with two variables are caused, then expanding the nonlinear terms at the equilibrium point with the Taylor expansion, we obtained the solution to traveling wave. The linear approximate equation near the equilibrium point is the small amplitude wave. A new nonlinear periodic traveling wave and nonlinear dispersion relation are shown when expanding to the second-order terms. A conclusion that the expansion of dispersion relation does not contain any odd-power terms of wave steepness and because of the nonlinear effort an oscillate structure is produced in the vertical direction is drawn.

基于眼固定安装方式的机器人定位系统

研发了基于眼固定安装方式的机器人定位系统,提出了一种方便有效的手眼标定方法。通过最小二乘法求解手眼坐标的变换关系,再根据工作台平面与摄像机成像模型的约束关系,求解出目标物体的三维位姿,并最终实现了机械手的精确定位。

应用于自动化生产线的视觉机器人系统

应用于融动化生产线基于眼固定安装方式的机器人定位系统,提出了一种方便有效的手眼标方法。通过最小二乘法求解手眼坐标的变换关系,再根据工作台平面与摄像机成像模型的约束关系,求解出目标物体的三维位姿,并最终实现丁机械手的精确定位。

多机器人的改进型边界探索算法

针对多机器人探索未知环境问题,提出了改进型边界探索算法。该算法综合考虑边界角度和距离两种因素,引入分散机制,使机器人团队协同工作,避免出现拥挤,减少探索过程中的重复覆盖和路径交叉现象。基于与其他方法的实验比较结果表明,该探索方法使多机器人具有更好的团队协作能力,提高了探索效率。

全地形轮式移动机器人运动学建模与分析

提出全地形轮式移动机器人的正逆运动学问题。将机器人看成一个混合串-并联多刚体系统,从每个轮-地接触点到机器人车体分别构成一个串联子系统,抛弃车轮纯滚动假设,在轮-地接触点处建立瞬时坐标系,考虑车轮的平面滑移,从而对每个串联子系统形成一个封闭的速度链。对于每个速度闭链,可直接在驱动轮轮心处写出从机器人各驱动轮到机器人本体之间的运动方程,将每个速度闭链的运动方程合并即可得到机器人的整体运动学模型。以一个具有被动柔顺机构的六轮全地形移动机器人为对象进行推导,该方法既考虑了地形不平的影响,又考虑了车轮的前向、侧向及转向滑移,已知机构参数后就可以直接写出机器人的速度方程,且便于运动学求解。该方法对于轮式移动机器人的运动学建模具有一般性,且具有物理意义明确、推导过程简洁等特点。

基于坐标变换的六维力传感器静态标定方法

为了提高传感器的测量精度,研究了六维力传感器标定矩阵的构造方法。首先,指出了传统标定矩阵的物理意义。然后,在传统标定矩阵中引入坐标平移变换算式,提出了一种综合考虑位置、姿态、坐标轴刻度比例缩放变换关系的六维力传感器静态标定方法。在标定试验的基础上,构造了标定矩阵,并对实测数据进行了补偿计算。误差分析表明:在传感测量系统无平移系统误差时,与传统标定方法相比,该方法的补偿精度略有下降。当在传感测量中加入平移系统误差时,该方法的补偿精度不变,而传统标定方法的测量精度明显下降。该方法起到了消除平移系统误差作用。

基于网络直角坐标机器人视觉伺服系统研究

为了实现定位抓取任务,提出基于网络的直角坐标机器人视觉控制系统。针对机器人运动控制的非线性与强耦合特性,采用神经网络控制器,构建了图像偏差与运动控制量之间的对应关系。通过对图像增强、边缘提取、特征提取等图像处理方法的综合分析,提出了一套优化组合图像处理法。在计算机网络环境下,采用自定义协议实现图像处理器与运动控制器协调控制,并将远程监控应用到机器人控制中。实验结果表明,该系统能够在视野范围内自动实现定位抓取动作。

大射电望远镜精调Stewart平台工作空间分析

针对大射电望远镜精调Stewart平台的五自由度运动特性,采用快速极坐标搜索法确定了五自由度大射电望远镜精调Stewart平台的工作空间.通过实例分析验证了所提出的工作空间分析方法的有效性.为大射电望远镜馈源轨迹跟踪实现和精调Stewart平台的设计奠定了坚实的基础.

空间对接机构缓冲系统及其运动学建模

以异体同构周边式对接机构差动式缓冲系统为对象 ,将缓冲机构分解成 6个独立分支 ,通过设立局部坐标系 ,建立缓冲系统运动学正、逆解模型。该建模方法可以消除各分支之间的耦合关系 ,使建模得以简化。算例说明这种缓冲系统运动学模型是正确有效的。

估计从UUV航行参数的混合坐标系下的EKF算法

在主从式UUV 协作系统中，由于定位和导航的需要，要求尽快估计出从UUV 的航行参数，但通常所用的递推最小二乘（RLS）算法，其初始方位测量对滤波结果影响大且存在收敛速度慢、计算精度低的缺点，难以满足应用需求，而推广卡尔曼滤波（EKF）算法能较好地克服上述问题。在直角坐标系下（CEKF），方位信息与距离信息相互耦合导致初始振荡剧烈，改为混合坐标系（MEKF）后问题得到了极大的改善。最后，通过仿真及现场试验验证了此改进方法的有效性。

基于跟随领航者法的多UUV队形控制方法研究

本文主要研究基于跟随领航者法的多 UUV(unmanned underwater vehicle)队形控制。在 UUV 载体坐标系下建立系统的运动学模型,该模型是对笛卡尔坐标系下的运动学模型的改进,避免了极坐标系下奇异点的出现。该模型经过输入输出反馈线性化,获得稳定的队形控制器。同时,为了缩小队形控制律中的控制参数的调整范围,本文提出了辅助算法,在此基础上分析参数的有效范围。将队形控制律在多 UUV 数字仿真平台上验证,证实了改进的运动学模型和控制律的有效性。

自治水下机器人在深海采矿系统湖试中的应用

以大洋采矿前期的湖试为例,介绍了AUV在矿产资源调查和深海采矿中的应用。在深海采矿系统作业前期,利用AUV调查湖底的地形地貌、结核的分布与覆盖率,确定集矿机作业地点的大地坐标。在深海采矿系统作业后期,利用AUV调查集矿机在湖底的行走轨迹和压陷深度,估算回采率。

一种测量深海应答器坐标的方法

提出一种适用于深海应答器坐标测量的方法:垂线相交法。这种方法利用立体几何原理,获得应答器坐标。即测量母船在距应答器适中的位置沿两条相互垂直的航迹航行,分别找到两条航迹上与应答器斜距最小的点,过这两个点在水平面上做两条垂线,交点的经纬度坐标就是应答器的经纬度坐标。分析了影响测量误差的重要因素,并提出测量原则以满足精度要求,使测量系统具有很好的鲁棒性。为提高测距精度,采用射线声学理论中的RRA算法对声线进行修正。仿真实验证明了垂线相交法的有效性。该测量方法对深度没有要求,简化了繁琐的现场操作和水声测量系统,具有很高的工程实用价值。

自治水下机器人全自由度仿真

由于自治水下机器人技术的复杂性 ,系统仿真技术变得越来越重要。系统地分析了自治水下机器人 (AUV ,AutonomousUnderwaterVehicle)的运动模型和空间运动方程 ,运用MATLAB下的SIMULINK ,设计了自治水下机器人的全自由度仿真工具箱 ,包括机器人本体运动、位姿求解和坐标系转换等多个部分 ,可以方便地进行控制方法的全自由度的仿真。