空气弹弹簧力学特性及对车辆系统的影响研究

这是一篇关于空气弹簧,动力学,有限元,刚度的论文, 主要内容为随着我国高速铁路技术的迅速发展,安全、高速、准时、舒适成为我们追求的目标,车辆运行振动问题也成为学者研究的重点。车辆高速行驶过程中会受到轨道不平顺的激励,导致车辆以及部件产生垂向振动和横向振动。空气弹簧是车辆整个减振系统中的重要元件,主要优势体现在高度可调节、能够提供较大阻尼、大变位、刚度成非线性等特点。研究空气弹簧参数对车辆动力学影响可以为空气弹簧改良和提高车辆运行品质提供参考,具有很大的现实意义。首先采用限元软件ABAQUS建立空气弹簧有限元模型,研究车辆二系悬挂空气弹簧自身的力学性能,得到空气弹簧位移-荷载响应曲线和内部应力云图,根据所得响应曲线数据计算空气弹簧的静刚度、动刚度,研究空气弹簧参数对自身力学性能影响。其次在多体动力学软件UM中建立车体、构架、轮对、一系列减振悬挂系统、二系减振悬挂系统、轨道等部件的动力学模型,研究空气弹簧刚度、阻尼等参数改变对车辆动力学影响。最后本文综合对比分析了空气弹簧不同刚度、不同节流孔直径对于车辆通过曲线动力学性能影响,研究结果表明:空气弹簧力学性能分析:空气弹簧垂向位移与载荷近似呈正比,垂向刚度随着帘线角度减少而减少,横向刚度随着帘线角度增大而减小。空气弹簧横向刚度随着帘线层数的增多而增大,帘线层数对垂向刚度影响较小。空气弹簧横向刚度随着帘线角度减小而减小,橡胶囊内部压力小于0.15Mpa时横向变形比较明显,当橡胶囊内部压力越高越不容易产生横向形变,但是如果内部压强过大也会导致空气弹簧横向性能变差。空气弹簧动力学分析:空气弹簧横向刚度对于车辆横向稳定性Sperling指标影响较小,空气弹簧刚度激增会造成车辆横向加速度和横向位移均产生突变,刚度激增对垂向平稳性影响较小,车辆垂向稳定性指标随着空气弹簧垂向刚度的增加而增加。空气弹簧刚度增加导致轮重减载率、蠕滑力增加。车辆通过曲线时增大刚度会让脱轨系数、轮重减载率都增大。空气弹簧频率比η为1时车辆系统产生共振,调节阻尼无作用;当η(27)2时,阻尼越小振动越强烈;当η(29)2时,阻尼越大振动越强烈,过高的阻尼反而会加剧振动。振动加速度放大倍数跟着频率比增大而减小,当激振频率增大后高阻尼对振动的缓冲作用下降,低阻尼反而得到更好的减振效果。空气弹簧节流孔设置在18mm-22mm可以得到较好的稳定性和舒适性。在空气弹簧失效工况下,车辆临界速度大幅降低,严重影响车辆的运行稳定性。低速范围内应急橡胶堆的黏着力可以抑制构架的摇头作用,随着速度提高黏着力不足以抑制构架的摇头,导致轮轴横向作用力、轮重减载率、脱轨系数增加,乘坐舒适度恶化,接触面开始出现滑移现象。失效工况应将速度控制在120km/h以下,可以得到空气弹簧失效工况下较安全的动力学性能。

可重构六维加速度感知机构的动力学及性能标定

这是一篇关于并联机构,六维加速度传感器,重构,动力学,性能标定的论文, 主要内容为空间技术领域的不断发展催生了六维加速度传感器的发展,使得六维加速度传感器领域展现出了广阔的应用前景。由于多输入量与多输出量之间的强非线性耦合关系,相比于目前发展较为成熟的一维、三维加速度计而言,六维加速度传感器在理论、技术层面上有着本质的区别,其实现机理和潜在的关键核心问题要复杂得多。感知机构是六维加速度传感器的核心模块,其本质是一个并联机构。可重构设计赋予了机构“可变结构”的新特性,故对感知机构进行可重构设计,能够提高六维加速度传感器的环境适应能力。本课题以可重构六维加速度感知机构为研究对象,对其动力学、性能标定等内容展开研究,具体为:(1)基于Kane方程建立了感知机构的动力学模型及误差补偿算法。首先,根据偏速度、偏角速度、主动力和惯性力之间的关系,推导了六维加速度感知机构的广义主动力和广义惯性力。接着,基于Kane方程建立了感知机构的反向动力学方程,求解并验证了加速度与支链力之间的映射关系。随后,构建了一种“半闭环”算法,实现了解耦误差的实时补偿,并通过实验验证了误差补偿的有效性。“半闭环”算法的基本思路为:第一步,基于四类状态特征点,定义四个状态观测量;第二步,基于外部振动信号的特征,给出状态特征点的判定依据;第三步,根据判定依据构建一种反馈环路,当中间变量处于状态特征点时,对其进行实时误差补偿。(2)基于变胞质量块结构,设计了一种可重构的六维加速度感知机构。变胞质量块结构包括中心球体、弧形滑块及角件。中心球体的表面被环形滑槽等分出若干个大小相同的三角块,环形滑槽的底部沿滑槽面开设有弧形卡槽。去掉中心球体表面一个三角块上的三个角,形成弧形凹槽以便安装弧形滑块。角件安装在弧形滑块上,利用弧形滑块与中心球体的配合关系实现角件的扭转和滑移,结合支链的装拆达到感知机构的几何重构和拓扑重构目的。其重构过程类似于“魔方还原”操作。(3)在三维加速度场景下,对比研究了六维加速度感知机构与三维加速度感知机构的测量误差、奇异位形、解耦精度及灵敏度。首先,基于3-RPR并联机构设计了一种2T1R加速度感知机构,作为三维加速度的测量对照。接着,根据Kane方程推导了2T1R感知机构的反向动力学方程,并针对加速度解耦过程的误差累积效应建立了误差补偿算法。随后,基于静刚度与解耦精度的关系,对比研究了两类感知机构的结构参数对其解耦精度的影响规律。最后,对比研究了两类感知机构的灵敏度随结构参数的变化规律。(4)设计了一种加速度感知机构的标定平台,并搭建了一套实验系统。通过改变标定齿轮与标定齿条、第二从动齿条与第三从动齿轮、第一从动齿条与第二从动齿轮之间的配合关系,标定平台可输出四种运动模式:有线加速度且有角加速度、有线加速度但无角加速度、无线加速度但有角加速度、无线加速度且无角加速度。利用ADAMS模拟标定平台所提供的运动形式,分析了“6-6”、“9-3”、“9-4”和“12-6”四种拓扑构型感知机构各支链的受力情况。对所得到的数据进行拟合,明确了当安装在该标定平台上时,传感器各支链之间的受力关系。设计了基于Visual Basic 6.0的Solid Works二次开发程序。搭建了标定平台实验系统,包括传感器模块、数据采集和处理模块,并通过实验得到了感知机构各支链的零点漂移量,降低了零点漂移所造成的测量误差。(5)对感知机构的工作频率、灵敏度进行了理论研究,完成了相应的标定实验,并进行了单性能优化和综合性能优化。根据第二类Lagrange方程建立了并联式六维加速度感知机构的无阻尼自由振动微分方程,通过求解该方程建立了感知机构的基频模型。对影响感知机构基频的两个结构参数(质量块质量、支链刚度)进行了分析,揭示了最大工作频率与基频之间的内在关系,即最大工作频率的波动范围处于基频的[1/36,1/32]区间内。利用标定平台开展了工作频率的标定实验,验证了最大工作频率理论模型的正确性。结合感知机构的正向动力学模型,分析和计算了“6-6”、“9-3”和“12-6”三种拓扑构型感知机构的灵敏度,得到了其结构参数和灵敏度之间的关系。通过灵敏度的标定实验,验证了灵敏度模型的正确性。利用ADAMS软件的二次开发,基于基频和灵敏度指标,完成了“6-6”、“9-3”和“12-6”三种拓扑构型的性能优化工作。

汽车安全带卷收器锁止机构动力学及设计方法研究

这是一篇关于安全带卷收器,动力学,灵敏度,锁止性能,仿真,优化设计,实验测试的论文, 主要内容为距离世界上首辆汽车的出现已经过了一百余年,在此期间,汽车工业得到大力发展。我国从21世纪开始,一直是汽车产销大国,保有量一直保持高速增长。而汽车安全一直是汽车发展的三大核心主题之一。目前我国汽车安全领域整体技术较为落后,尤其是安全带总成,其核心技术相对比较缺乏。因此,汽车安全带锁止机构的动力学研究以及关键部件设计方法的研究对安全带发展具有重大意义。分析安全带带感系统的工作原理,建立带感系统的等效力学模型,深入分析外棘齿盘、惯性块以及带敏棘爪运动关系式,建立锁止机构的动力学方程,利用数值拟合的方法提高动力学模型的求解精度。对带感系统进行参数灵敏度分析,分析惯性块转动惯量、带敏弹簧刚度以及弹簧预压缩量等参数对系统锁止加速度以及织带拉出量的影响,并利用MATLAB绘制关系曲线,确定带感机构核心尺寸的参数设计范围。对带感系统进行机构优化,通过Adams仿真验证方案的可行性。分析安全带车感锁止系统的工作原理,并分别建立在不考虑拨杆质量以及摩擦力、考虑拨杆质量以及摩擦力两种情况下的车感系统减速锁止等效力学模型,确定各部件之间的运动关系式,建立车感系统减速锁止力学方程并进行求解得到车体减速度的表达式。将实例数据代入两种不同情况下的理论计算模型中,对比分析拨杆质量以及摩擦力对车感系统减速锁止性能的影响。确定钢球座锥形凹槽倾斜角的合理设计取值范围。将拨杆与钢球座轴孔配合间隙导入理论计算模型中,分析研究轴孔间隙对锁止减速度的影响。通过Adams仿真分析验证理论计算模型准确性。分析安全带卷收器卷筒以及框架的主要失效形式以及原因,利用ANSYS workbench对卷收器框架、卷筒进行结构强度分析,结合模型的应力云图以及变形云图,利用三维设计软件对卷筒以及框架进行结构改进优化设计,对优化设计模型进行仿真以确定方案有效性。对安全带带感系统进行锁止性能实验,获得其锁止织带拉出加速度以及织带拉出长度时间曲线,将试验结果与理论计算所得结果进行对比分析,验证带感系统动力学数学模型的准确性。最后进行卷筒零件的抗拉强度实验,对结构优化之后的新卷筒结构生产样品进行试验,设计一套实验工装夹具,保证实验结果的科学性以及准确性。

可重构六维加速度感知机构的动力学及性能标定

这是一篇关于并联机构,六维加速度传感器,重构,动力学,性能标定的论文, 主要内容为空间技术领域的不断发展催生了六维加速度传感器的发展,使得六维加速度传感器领域展现出了广阔的应用前景。由于多输入量与多输出量之间的强非线性耦合关系,相比于目前发展较为成熟的一维、三维加速度计而言,六维加速度传感器在理论、技术层面上有着本质的区别,其实现机理和潜在的关键核心问题要复杂得多。感知机构是六维加速度传感器的核心模块,其本质是一个并联机构。可重构设计赋予了机构“可变结构”的新特性,故对感知机构进行可重构设计,能够提高六维加速度传感器的环境适应能力。本课题以可重构六维加速度感知机构为研究对象,对其动力学、性能标定等内容展开研究,具体为:(1)基于Kane方程建立了感知机构的动力学模型及误差补偿算法。首先,根据偏速度、偏角速度、主动力和惯性力之间的关系,推导了六维加速度感知机构的广义主动力和广义惯性力。接着,基于Kane方程建立了感知机构的反向动力学方程,求解并验证了加速度与支链力之间的映射关系。随后,构建了一种“半闭环”算法,实现了解耦误差的实时补偿,并通过实验验证了误差补偿的有效性。“半闭环”算法的基本思路为:第一步,基于四类状态特征点,定义四个状态观测量;第二步,基于外部振动信号的特征,给出状态特征点的判定依据;第三步,根据判定依据构建一种反馈环路,当中间变量处于状态特征点时,对其进行实时误差补偿。(2)基于变胞质量块结构,设计了一种可重构的六维加速度感知机构。变胞质量块结构包括中心球体、弧形滑块及角件。中心球体的表面被环形滑槽等分出若干个大小相同的三角块,环形滑槽的底部沿滑槽面开设有弧形卡槽。去掉中心球体表面一个三角块上的三个角,形成弧形凹槽以便安装弧形滑块。角件安装在弧形滑块上,利用弧形滑块与中心球体的配合关系实现角件的扭转和滑移,结合支链的装拆达到感知机构的几何重构和拓扑重构目的。其重构过程类似于“魔方还原”操作。(3)在三维加速度场景下,对比研究了六维加速度感知机构与三维加速度感知机构的测量误差、奇异位形、解耦精度及灵敏度。首先,基于3-RPR并联机构设计了一种2T1R加速度感知机构,作为三维加速度的测量对照。接着,根据Kane方程推导了2T1R感知机构的反向动力学方程,并针对加速度解耦过程的误差累积效应建立了误差补偿算法。随后,基于静刚度与解耦精度的关系,对比研究了两类感知机构的结构参数对其解耦精度的影响规律。最后,对比研究了两类感知机构的灵敏度随结构参数的变化规律。(4)设计了一种加速度感知机构的标定平台,并搭建了一套实验系统。通过改变标定齿轮与标定齿条、第二从动齿条与第三从动齿轮、第一从动齿条与第二从动齿轮之间的配合关系,标定平台可输出四种运动模式:有线加速度且有角加速度、有线加速度但无角加速度、无线加速度但有角加速度、无线加速度且无角加速度。利用ADAMS模拟标定平台所提供的运动形式,分析了“6-6”、“9-3”、“9-4”和“12-6”四种拓扑构型感知机构各支链的受力情况。对所得到的数据进行拟合,明确了当安装在该标定平台上时,传感器各支链之间的受力关系。设计了基于Visual Basic 6.0的Solid Works二次开发程序。搭建了标定平台实验系统,包括传感器模块、数据采集和处理模块,并通过实验得到了感知机构各支链的零点漂移量,降低了零点漂移所造成的测量误差。(5)对感知机构的工作频率、灵敏度进行了理论研究,完成了相应的标定实验,并进行了单性能优化和综合性能优化。根据第二类Lagrange方程建立了并联式六维加速度感知机构的无阻尼自由振动微分方程,通过求解该方程建立了感知机构的基频模型。对影响感知机构基频的两个结构参数(质量块质量、支链刚度)进行了分析,揭示了最大工作频率与基频之间的内在关系,即最大工作频率的波动范围处于基频的[1/36,1/32]区间内。利用标定平台开展了工作频率的标定实验,验证了最大工作频率理论模型的正确性。结合感知机构的正向动力学模型,分析和计算了“6-6”、“9-3”和“12-6”三种拓扑构型感知机构的灵敏度,得到了其结构参数和灵敏度之间的关系。通过灵敏度的标定实验,验证了灵敏度模型的正确性。利用ADAMS软件的二次开发,基于基频和灵敏度指标,完成了“6-6”、“9-3”和“12-6”三种拓扑构型的性能优化工作。

可重构六维加速度感知机构的动力学及性能标定

这是一篇关于并联机构,六维加速度传感器,重构,动力学,性能标定的论文, 主要内容为空间技术领域的不断发展催生了六维加速度传感器的发展,使得六维加速度传感器领域展现出了广阔的应用前景。由于多输入量与多输出量之间的强非线性耦合关系,相比于目前发展较为成熟的一维、三维加速度计而言,六维加速度传感器在理论、技术层面上有着本质的区别,其实现机理和潜在的关键核心问题要复杂得多。感知机构是六维加速度传感器的核心模块,其本质是一个并联机构。可重构设计赋予了机构“可变结构”的新特性,故对感知机构进行可重构设计,能够提高六维加速度传感器的环境适应能力。本课题以可重构六维加速度感知机构为研究对象,对其动力学、性能标定等内容展开研究,具体为:(1)基于Kane方程建立了感知机构的动力学模型及误差补偿算法。首先,根据偏速度、偏角速度、主动力和惯性力之间的关系,推导了六维加速度感知机构的广义主动力和广义惯性力。接着,基于Kane方程建立了感知机构的反向动力学方程,求解并验证了加速度与支链力之间的映射关系。随后,构建了一种“半闭环”算法,实现了解耦误差的实时补偿,并通过实验验证了误差补偿的有效性。“半闭环”算法的基本思路为:第一步,基于四类状态特征点,定义四个状态观测量;第二步,基于外部振动信号的特征,给出状态特征点的判定依据;第三步,根据判定依据构建一种反馈环路,当中间变量处于状态特征点时,对其进行实时误差补偿。(2)基于变胞质量块结构,设计了一种可重构的六维加速度感知机构。变胞质量块结构包括中心球体、弧形滑块及角件。中心球体的表面被环形滑槽等分出若干个大小相同的三角块,环形滑槽的底部沿滑槽面开设有弧形卡槽。去掉中心球体表面一个三角块上的三个角,形成弧形凹槽以便安装弧形滑块。角件安装在弧形滑块上,利用弧形滑块与中心球体的配合关系实现角件的扭转和滑移,结合支链的装拆达到感知机构的几何重构和拓扑重构目的。其重构过程类似于“魔方还原”操作。(3)在三维加速度场景下,对比研究了六维加速度感知机构与三维加速度感知机构的测量误差、奇异位形、解耦精度及灵敏度。首先,基于3-RPR并联机构设计了一种2T1R加速度感知机构,作为三维加速度的测量对照。接着,根据Kane方程推导了2T1R感知机构的反向动力学方程,并针对加速度解耦过程的误差累积效应建立了误差补偿算法。随后,基于静刚度与解耦精度的关系,对比研究了两类感知机构的结构参数对其解耦精度的影响规律。最后,对比研究了两类感知机构的灵敏度随结构参数的变化规律。(4)设计了一种加速度感知机构的标定平台,并搭建了一套实验系统。通过改变标定齿轮与标定齿条、第二从动齿条与第三从动齿轮、第一从动齿条与第二从动齿轮之间的配合关系,标定平台可输出四种运动模式:有线加速度且有角加速度、有线加速度但无角加速度、无线加速度但有角加速度、无线加速度且无角加速度。利用ADAMS模拟标定平台所提供的运动形式,分析了“6-6”、“9-3”、“9-4”和“12-6”四种拓扑构型感知机构各支链的受力情况。对所得到的数据进行拟合,明确了当安装在该标定平台上时,传感器各支链之间的受力关系。设计了基于Visual Basic 6.0的Solid Works二次开发程序。搭建了标定平台实验系统,包括传感器模块、数据采集和处理模块,并通过实验得到了感知机构各支链的零点漂移量,降低了零点漂移所造成的测量误差。(5)对感知机构的工作频率、灵敏度进行了理论研究,完成了相应的标定实验,并进行了单性能优化和综合性能优化。根据第二类Lagrange方程建立了并联式六维加速度感知机构的无阻尼自由振动微分方程,通过求解该方程建立了感知机构的基频模型。对影响感知机构基频的两个结构参数(质量块质量、支链刚度)进行了分析,揭示了最大工作频率与基频之间的内在关系,即最大工作频率的波动范围处于基频的[1/36,1/32]区间内。利用标定平台开展了工作频率的标定实验,验证了最大工作频率理论模型的正确性。结合感知机构的正向动力学模型,分析和计算了“6-6”、“9-3”和“12-6”三种拓扑构型感知机构的灵敏度,得到了其结构参数和灵敏度之间的关系。通过灵敏度的标定实验,验证了灵敏度模型的正确性。利用ADAMS软件的二次开发,基于基频和灵敏度指标,完成了“6-6”、“9-3”和“12-6”三种拓扑构型的性能优化工作。

空气弹弹簧力学特性及对车辆系统的影响研究

这是一篇关于空气弹簧,动力学,有限元,刚度的论文, 主要内容为随着我国高速铁路技术的迅速发展,安全、高速、准时、舒适成为我们追求的目标,车辆运行振动问题也成为学者研究的重点。车辆高速行驶过程中会受到轨道不平顺的激励,导致车辆以及部件产生垂向振动和横向振动。空气弹簧是车辆整个减振系统中的重要元件,主要优势体现在高度可调节、能够提供较大阻尼、大变位、刚度成非线性等特点。研究空气弹簧参数对车辆动力学影响可以为空气弹簧改良和提高车辆运行品质提供参考,具有很大的现实意义。首先采用限元软件ABAQUS建立空气弹簧有限元模型,研究车辆二系悬挂空气弹簧自身的力学性能,得到空气弹簧位移-荷载响应曲线和内部应力云图,根据所得响应曲线数据计算空气弹簧的静刚度、动刚度,研究空气弹簧参数对自身力学性能影响。其次在多体动力学软件UM中建立车体、构架、轮对、一系列减振悬挂系统、二系减振悬挂系统、轨道等部件的动力学模型,研究空气弹簧刚度、阻尼等参数改变对车辆动力学影响。最后本文综合对比分析了空气弹簧不同刚度、不同节流孔直径对于车辆通过曲线动力学性能影响,研究结果表明:空气弹簧力学性能分析:空气弹簧垂向位移与载荷近似呈正比,垂向刚度随着帘线角度减少而减少,横向刚度随着帘线角度增大而减小。空气弹簧横向刚度随着帘线层数的增多而增大,帘线层数对垂向刚度影响较小。空气弹簧横向刚度随着帘线角度减小而减小,橡胶囊内部压力小于0.15Mpa时横向变形比较明显,当橡胶囊内部压力越高越不容易产生横向形变,但是如果内部压强过大也会导致空气弹簧横向性能变差。空气弹簧动力学分析:空气弹簧横向刚度对于车辆横向稳定性Sperling指标影响较小,空气弹簧刚度激增会造成车辆横向加速度和横向位移均产生突变,刚度激增对垂向平稳性影响较小,车辆垂向稳定性指标随着空气弹簧垂向刚度的增加而增加。空气弹簧刚度增加导致轮重减载率、蠕滑力增加。车辆通过曲线时增大刚度会让脱轨系数、轮重减载率都增大。空气弹簧频率比η为1时车辆系统产生共振,调节阻尼无作用;当η(27)2时,阻尼越小振动越强烈;当η(29)2时,阻尼越大振动越强烈,过高的阻尼反而会加剧振动。振动加速度放大倍数跟着频率比增大而减小,当激振频率增大后高阻尼对振动的缓冲作用下降,低阻尼反而得到更好的减振效果。空气弹簧节流孔设置在18mm-22mm可以得到较好的稳定性和舒适性。在空气弹簧失效工况下,车辆临界速度大幅降低,严重影响车辆的运行稳定性。低速范围内应急橡胶堆的黏着力可以抑制构架的摇头作用,随着速度提高黏着力不足以抑制构架的摇头,导致轮轴横向作用力、轮重减载率、脱轨系数增加,乘坐舒适度恶化,接触面开始出现滑移现象。失效工况应将速度控制在120km/h以下,可以得到空气弹簧失效工况下较安全的动力学性能。

一种具有智能控制的移动机器人的设计与开发

这是一篇关于移动机器人,运动控制,自动模式,智能控制,动力学的论文, 主要内容为机器人系统是现代工业、运输、医学、军事、航天和其他人类活动领域自动化的基础。工业机器人早已成为汽车、飞机、造船、仪器制造等企业熟悉的技术设备。如果没有机器人的日常帮助,现代世界已经是不可想象的。因此,研究机器人在各方面都很有用:首先,了解机器人的原理和装置,其次,独立设计和创建移动机器人。论文研究一种移动机器人及其控制系统,开发操纵机器人样机。利用上述技术,研究基于视觉的导航系统并在室内环境验证其准确性。提出了移动机器人的运动学模型,该模型是一种小型遥控车辆,配备了必要的传感器,用于轨迹规划和识别需要捕获和移动的物体。对多关节移动机器人的运动学模型方程进行了理论分析和计算。基于结构运动学方案,利用Kompas3D建立了移动机器人的三维模型。设计了移动机器人的控制系统,并进行了建模分析。使用PWM(脉宽调制)控制器控制直流6v齿轮电机。设计了基于Arduino的自动模式下控制移动机器人的算法。并结合机器人工程应用需求,分析了机器人在研究和设计过程中遇到的问题。最后对动态控制系统进行了建模分析,比较了不同控制方法。讨论了内环动力学和外环运动学之间的联系。分析了分布式控制和集中控制算法的差异,研究了分布式控制器在速度控制中的应用。

一种具有智能控制的移动机器人的设计与开发

这是一篇关于移动机器人,运动控制,自动模式,智能控制,动力学的论文, 主要内容为机器人系统是现代工业、运输、医学、军事、航天和其他人类活动领域自动化的基础。工业机器人早已成为汽车、飞机、造船、仪器制造等企业熟悉的技术设备。如果没有机器人的日常帮助,现代世界已经是不可想象的。因此,研究机器人在各方面都很有用:首先,了解机器人的原理和装置,其次,独立设计和创建移动机器人。论文研究一种移动机器人及其控制系统,开发操纵机器人样机。利用上述技术,研究基于视觉的导航系统并在室内环境验证其准确性。提出了移动机器人的运动学模型,该模型是一种小型遥控车辆,配备了必要的传感器,用于轨迹规划和识别需要捕获和移动的物体。对多关节移动机器人的运动学模型方程进行了理论分析和计算。基于结构运动学方案,利用Kompas3D建立了移动机器人的三维模型。设计了移动机器人的控制系统,并进行了建模分析。使用PWM(脉宽调制)控制器控制直流6v齿轮电机。设计了基于Arduino的自动模式下控制移动机器人的算法。并结合机器人工程应用需求,分析了机器人在研究和设计过程中遇到的问题。最后对动态控制系统进行了建模分析,比较了不同控制方法。讨论了内环动力学和外环运动学之间的联系。分析了分布式控制和集中控制算法的差异,研究了分布式控制器在速度控制中的应用。

仿生机器鱼建模与控制系统设计

这是一篇关于仿生机器鱼,机械结构设计,运动学,动力学,控制系统设计的论文, 主要内容为鱼类经过长期的物种选择,一直是水下环境中数量最大的动物族群,其原因之一就是其良好的推进性能,能够捕食猎物以及躲避大部分天敌。相比于大多数水下推进器包括螺旋桨式、喷射式等灵活性差、推进效率低的推进器,仿生机器鱼凭借其优异的性能吸引越来越多研究人员的注意。本文以游动能力显著的鲹科鱼类为原型设计了一种四关节仿生机器鱼,主要内容如下:(1)通过对比分析各种鱼类推进机理,选定鲹科加新月形尾鳍模式为机器鱼推进模式,在此基础上设计了仿生机器鱼的四关节机械结构,并基于鱼体波曲线拟合的思想采用遗传算法对机械结构进行优化设计得到柔性鱼体部分最优关节比例,经仿真验证,在相同运动参数情况下,提高了推进速度。(2)在四关节仿生机器鱼机械结构基础上,根据鲹科鱼类鱼体波动以及尾鳍复合运动的推进机理建立了机器鱼运动学模型以及动力学模型并通过ADAMS仿真软件仿真,分析了机器鱼模型的运动参数对机器鱼运动的影响。(3)在仿生机器鱼机械结构、运动学模型与动力学模型基础上设计机器鱼控制系统。控制系统硬件部分通过采用模块化的设计思想分别对运动执行模块、无线通讯模块、供电模块、感知模块进行设计与介绍;软件部分在硬件设计的基础上通过编程实现硬件模块的驱动、仿生机器鱼与上位机的无线通讯、基础运动控制以及基于红外传感器的避障控制。通过控制系统的设计与实现,表明了仿生机器鱼的机械结构、运动学与动力学模型的有效性,通过控制机器鱼模型的运动参数即可实现机器鱼的运动控制。