提出一种基于仿生学理念的机器人运动轨迹规划方法。通过对人体上肢在举哑铃过程的分析以及对人体上肢进行运动学及动力学的模型建立,得到人体上肢的运动特征点信息。采用五次多项式插值法对轨迹进行规划研究并加入人体上肢手臂的运动特征点信息,最终确定考虑能耗及负载因素的仿生轨迹规划的基本方法。通过运动学、动力学分析及实验对比,确定最优轨迹。最后进行仿真和实验验证此仿人轨迹规划方法的正确性和优越性。

为了测量平晶表面误差,提高检测效率和精度,定义了平晶等厚干涉条纹信息提取、分析以及计算的一体化求解机制,提出了基于最小二乘法的条纹边缘拟合方法。以某型号等厚干涉仪对条纹一体化检测为例,说明了该方法搭建条纹一体化检测平台求解条纹误差的正确性、有效性与实用性。

针对齿轮故障诊断过程中,大量噪声使得故障特征难以完全提取的情况,提出了一种完整的自适应噪声集成经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)、排列熵(Permutation Entropy,PE)和时频峰值滤波(Time-Frequency Peak Filtering,TFPF)相结合的去噪方法。由于TFPF方法在窗长问题上的局限性,引用CEEMDAN和PE对此进行改进,使信号在噪声抑制和信号保真方面得到了很好的权衡。首先利用CEEMDAN算法得到原始信号的本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMFs),计算每个IMF的PE值来判断IMF是否需要滤波,然后针对不同的IMF选择不同的窗口长度进行TFPF滤波,最后将滤波后的IMFs和剩余IMFs重构得到最终的降噪信号。通过模拟仿真信号和实测齿轮信号验证了该降噪方法的可行性,且降噪后的信号可以有效地揭示故障的特征信息。最后与多种降噪方法对比,体现了所提方......

针对云量子遗传算法早熟收敛、搜索速度慢等缺陷,进行如下改进对量子染色体编码初始化进行优化,使算法拥有更高的收敛性;采用X条件云发生器改变交叉和变异方式实现染色体重构及算子生成;对旋转量子门进行动态调整;结合优化对象改进了算法收敛准则。为验证改进算法以及实现桥式起重机主梁快速设计,以改进算法为优化核心搭建了桥式起重机主梁快速轻量化设计系统,将系统应用于某公司QD型桥式起重机主梁设计,结果表明所搭建系统可大大缩短桥式起重机主梁优化的设计周期,优化后主梁截面积满足设计要求,实现了主梁快速轻量化设计的目标。

先进车辆事故自动呼救(Advanced Automatic Crash Notification,AACN)系统能在车辆发生碰撞事故时及时对驾驶员的受伤情况进行预测,有助于呼救中心做出早期判断并制定更加积极有效的救援方案。首先,选取速度变化量、碰撞方向、驾驶员年龄、驾驶员是否系安全带、驾驶员侧安全气囊是否打开、驾驶员性别作为造成驾驶员伤情的影响因素,利用道路事故数据分析构建贝叶斯网络模型;其次对现有数据进行离散分类处理,然后建立驾驶员伤情预测的算法;最后通过事故数据进行仿真并对所提出的算法的有效性进行验证。结果表明,所建立的驾驶员伤情预测算法的预测准确率较高,可应用于AACN系统向呼救中心传递事故信息。

针对移动作业机器人开门过程的定位和规划控制问题,提出一种实用可靠的机器人自主开门作业方法。首先使用二维激光扫描仪辨识门所在直线,结合单目手眼相机对门把手图像的识别,获取门把手的三维坐标,然后对机械臂设计力位混合控制方法,控制机器人以柔顺模式按压门把手打开门,并在开门过程中通过辨识门轴位置完成机器人定位,从而完成整个开门轨迹。实验表明,该方法能够使用较少的传感器实现机器人精确定位,并完成自主开门任务。

针对实时无隙精密钢球传动组合行星盘特殊的结构,在分析接触点弹性转角产生机理并考虑导向槽尺寸误差、导向钢球尺寸误差与导向槽分布圆径向误差的基础上,建立了接触点处力学模型,利用力矩平衡方程以及接触点处刚度系数推导实际接触角和弹性转角表达式,利用MATLAB对其进行精确求解,并分析了三种误差变化对实际接触角和弹性转角的影响,通过对三种误差灵敏度分析,得到误差灵敏度变化规律。结果表明,导向钢球尺寸误差对弹性转角影响最为明显,其余两种误差影响非常小。研究结果为组合行星盘的设计和机构整体的精度计算提供理论依据。

针对产品绿色设计中客户需求的模糊性和不确定性,提出了一种基于客户特征的产品环境需求预测方法。通过建立客户环境需求采集模版获取客户信息,采用感性工学及语义差异方法对客户环境需求进行规范化表达,构建了人工神经网络模型挖掘客户特征与客户环境需求之间的关系,帮助企业预测具有不同特征客户的环境需求,采用信息增益量化了各个客户特征对客户环境需求的影响程度。最后以某冰箱企业的客户环境需求分析为例,应用MATLAB进行仿真研究,验证了方法的可行性与有效性。

主动再制造可以有效控制再制造毛坯状况的不确定性和复杂性,进一步推动再制造工程的工业化发展。结合主动再制造基本理论与内涵,提出基于相似性分析的优化设计方法。首先从生命周期角度,分析再制造时域决策中产品性能演化的影响,提取出产品的主动再制造设计需求。同时基于结构相似理论,分析相似性结构设计参数与其性能之间的定量映射关系,建立性能相似性分析模型。而后基于该模型,构建优化参数及目标函数,提出基于相似性分析的主动再制造优化设计方法。最后通过发动机连杆优化设计实验来验证该方法的有效性及可行性。

鲁棒性是评估输入整形器抑振能力强弱的重要指标,可通过分析灵敏度曲线获得。描述了一种新型负脉冲混合多模态输入整形控制策略的构建方法与鲁棒性分析原理。建立六种负脉冲混合两模态输入整形器抑制一种3-DOF机器人的残余振动,通过仿真分析了它们前两个模态的抑振频带宽度与频率误差范围,并分析了各种多模态输入整形器的抑振特性和选用原则。结果表明,采用新型控制策略建立的输入整形器NZVD-NEI的鲁棒性最好,且脉冲类型的变化和混合控制策略的应用将改变多模态输入整形器的鲁棒性,NZV-NZVD输入整形器对这种3-DOF机器人抑振的综合性能最好。