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关键词： 相图   相律   自由度  

摘要： 相平衡相关知识在日常生活、工业生产中被广泛应用。与材料、冶金、化工等学科交叉融合,在物理化学课程中是极具实际应用性的一章。但学生在利用相律公式计算相图中的自由度过程中普遍存在一些疑惑,如自由度怎么计算、自由度的数值具体代表的是什么独立变量等问题。针对这些问题,以单组分和二组分的相图为例,运用相律公式计算相图中的相区、相线、特殊相点处的自由度,指明自由度所代表的意义,并讨论了其中常见的一些问题。

关键词： 有缆水下机器人   水下机械臂   位置控制   夹持手爪   活动关节   MATLAB仿真  

摘要： 为了解决有缆水下机器人(ROV)上搭载的机械臂作业范围不大、水下作业能力有限的问题,对六自由度(6-DOF)水下机械臂进行了研究,设计了一种带有平动开合功能夹持手爪的六自由度水下机械臂,实现了主手对从手的关节驱动器(液压缸或摆动缸)进行位置控制的目的。首先,基于多目标优化规则对夹持手爪进行了计算,求解出液压缸最短行程在20 mm时即可实现手爪的120 mm平动开合范围目标;然后,建立了六自由度机械臂活动关节的D-H数学模型,对机械臂的正、逆运动学进行了求解;最后,采用Solid works软件对设计的机械臂进行了干涉检查,并利用MATLAB软件仿真分析了6个活动关节的运动轨迹,采用蒙特卡洛法求解了机械臂的工作空间范围,并进行了样机测试和水下实验。研究结果表明:机械臂的仿真模型位姿与三维模型位姿一致,机械臂的6个活动关节速度和加速度曲线都是光滑平顺的、无突变点,不存在超调现象;设计的六自由度水下机械臂夹持手爪可以按照预定指令进行120 mm开合运动,ROV上的从机械臂能够跟随主机械臂运动,加减速性能良好,各关节转角范围满足设计要求,可为下一步机械臂的结构优化奠定基础。

关键词： 仿生四足机器人   多自由度   结构设计与分析   样机测试  

摘要： 基于现有仿生四足机器人仿形度不高的问题,设计了一种外形结构和运动机理与仿生对象高度相似,且具备多自由度腿足和躯干的仿生四足机器人。通过对仿生对象的分析和研究,得到了机器人的自由度、结构模块、外形尺寸等参数,并基于这些参数进行头部、躯干、尾部、四足等模块的结构设计。对设计的机器人进行受力分析,确定机器人整体和四足结构设计的合理性。将设计的机器人加工制作并集成样机系统,开展样机的运动测试实验,验证了机器人设计的正确性。

关键词： 现代水墨   中国画   水墨创作   自由度   可能性  

摘要： 经常有人问我是画什么画的?每次遇到这个问题都让我很头疼,我是学中国画的,但我的创作却不属于严格意义上的中国画范畴,准确地说应该叫“现代水墨”,现代不是时间概念,水墨也不完全是材料,既不传统,也不当代。水墨是从中国画衍生出来的,水墨作为一种媒介,包含的限制更少,自由度更高,可以尽可能地去做我想做的一切尝试,画面可以有更多的未知和可能性。

关键词： 4-CPS/UPU并联机构   自由度   位置逆解   位置正解   工作空间   Adams软件  

摘要： 提出了一种用于并联机床领域的4-CPS/UPU并联机构。基于旋量理论,建立了该并联机构的运动和约束螺旋系,该机构具有5个自由度,可实现三移两转功能;通过修正的K-G公式对其自由度进行了验证;进一步分析了并联机构的位置正逆解、工作空间;运用Adams软件对其进行了仿真分析。该机构工作空间连续,形状近似四棱台,规则对称,无空洞,且仿真得到的位移和速度曲线光滑,表明该机构具有良好的运动性能。研究结果为其在并联机床领域的参数化设计提供了一定的理论基础。

关键词： 风力机   风电场   动力学特性   模型   平均输出功率   功率波动  

摘要： 该文提出耦合无规则、多自由度旋转运动的风力机试验方案,通过物理模型试验,研究风电场阵列布置、不同风力机轴向间距工况下,各排风力机来流速度、功率及其波动特性。结合功率时间尺度积分的概念,探究其与风力机平均输出功率的关系,并建立预测功率波动特征的数学模型。研究结果表明:风力机的来流速度有大尺度、低频率和小尺度、高频率的信号特征,从功率时间尺度积分的趋势可看出,处于下游的风力机,功率波动逐渐增加。由功率能谱特性曲线可知功率波动的能量随着频率的增大而衰减,在低频率段衰减曲线近似f-2的变化规律;在高频率段,能谱特性曲线近似f-5/3-2的变化规律。

关键词： 物体六自由度位姿估计   类别级   注意力机制   通道注意力  

摘要： 针对有光照变化、距离变化、背景杂乱、遮挡等干扰的场景下物体六自由度位姿估计精度低的问题,提出了一种结合多尺度特征融合和注意力机制的混合通道注意力模块(mixed channel attention,MCA)。在MCA基础上进一步构建了类别级物体六自由度位姿估计方法(MCA6D),其关键步骤包括物体的实例分割,特征提取与基于MCA的特征优化,基于先验形状的物体模型重建,及基于点云配准的位姿估计。本文方法在公共数据集CAMERA和REAL分别取得86.3%(5°2 cm)、73.4%(5°5 cm)和39.2%(5°2 cm)、43.3%(5°5 cm)的均值平均精度,领先于NOCS、SPD、SGPA等主流方法;同时实物实验表明本文方法在存在光照变化、距离变化、背景杂乱、遮挡等干扰的场景可准确估计物体六自由度位姿。

关键词： 相贯线   并联机构   单自由度   运动学仿真  

摘要： 从内蕴几何角度出发,设计了一款新型单自由度的具有沿着相贯线平移特性的机构。根据方位特征集(POC)理论计算了机构的自由度,并对其进行了运动学分析;建立坐标系求解机构的正、逆位置解并进行了验证;基于机构的原理图,以某一具体尺寸参数建立三维模型,导入Recur-dyn中进行运动学仿真,分析了末端运行轨迹输出特性,验证了机构的可行性。

关键词： 苹果   采摘   三自由度机械臂   轻量化设计   动力学模型  

摘要： 针对工业机械臂苹果采摘时运动规划复杂、自由度多、控制难等问题,本文研制了一款轻量化结构的三自由度苹果采摘机械臂。首先,针对苹果采摘工作要求完成了机械臂的结构设计与运动学分析。机械臂采用平行四边形结构,通过后置动力源减小整机转动惯量,且臂展长,工作空间大,运动时树枝干扰小,更适用于苹果采摘。其次,采用牛顿-欧拉方程建立动力学模型,完成机械臂苹果采摘仿真,通过动力学模型的理论数据,以减轻机械臂自身质量为优化目标,对臂及其关键部件应力及应变进行分析,计算不同轻量化方案下的应力、应变,从而选取最优的轻量化方案。通过对比轻量化前后机械臂仿真数据,骨棒型轻量化方案驱动力矩峰值分别降低21 N·m和15 N·m,均降低约20%,整机质量下降1.8 kg,降低32.1%,且轻量化后机械臂保持良好工作能力。根据优化结果,搭建了三自由度苹果采摘机械臂物理样机,通过试验得到大、小臂最大驱动力矩为92、63 N·m,基本符合仿真结果,验证了动力学模型的正确性。

关键词： 双臂协同   七自由度机械臂   有向包围盒   吉尔伯特-约翰逊-基尔特(GJK)算法   碰撞检测  

摘要： 针对仿人双机械臂协同运动规划中防碰撞的核心问题,提出了一种双冗余机械臂防碰撞算法。建立有向包围盒(OBB)模型,结合基于单纯形退化的改进吉尔伯特-约翰逊-基尔特(GJK)算法,计算包围盒两两之间的距离,依照距离大小判断自碰撞发生的可能性。基于牛顿-辛普森迭代法计算出机械臂满足指定末端位置要求的逆解,然后进行基于包围盒欧氏距离的改良五次多项式插补以生成末端运动轨迹。实验结果表明,该套控制系统可以灵活地进行协同工作,完成包含插拔火炬钥匙、火炬传递相关动作在内的各项任务,且在协同工作过程中可以有效避免发生碰撞。