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国家自然科学基金(51175263): 作品数：23 被引量：150H指数：6; 相关作者：李成刚尤晶晶吴洪涛姚莉君张军更多>>; 相关机构：南京航空航天大学南京林业大学南京农业大学更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中央级公益性科研院所基本科研业务费专项江苏省普通高校研究生科研创新计划项目更多>>; 相关领域：自动化与计算机技术机械工程电子电信一般工业技术更多>>

并联式六维加速度传感器的哈密顿动力学研究被引量：21: 2012年; 针对六维加速度传感器在解耦难度与结构复杂度之间存在矛盾的现状,通过Legende变换,并用四元数来描述旋转运动,建立并联式六维加速度传感器的哈密顿约束正则方程。依据四元数的性质,在相空间内推导出系统哈密顿变量之间隐含的正交关系式,并据此给出一种求解微分代数方程的显式递推算法。通过构建系统内的固有约束关系并求解相容线性方程组的最小范数解,对动力学方程的计算误差进行修正。通过仿真和试验对系统的动力学模型及其算法进行验证,结果相一致,且计算效率较高。研究表明:应用相空间内的哈密顿动力学理论,可以实现并联式六维加速度传感器这类多体系统在一般工作环境下的动力学解耦。; 尤晶晶李成刚吴洪涛; 关键词：相空间四元数拉格朗日乘子微分代数方程

压电式六维加速度传感器测量系统研究: 2012年; 针对9-SPS并联压电式六维加速度传感器的结构特点与工作原理,设计一种集多通道电荷放大器、信号采集与处理为一体的测量系统。其中电荷放大器部分根据传感器的特点对传统电荷放大器进行了改进与优化,不仅实现了电荷放大器的小型化,且其测量范围、滤波器参数及增益均可通过程序控制,实现自动测量;信号采集与处理单元采用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)联合架构,兼顾了速度与灵活性,为系统实现实时处理提供了保障。与传统测量系统相比,该系统具有测量精度高,体积小,成本低,使用方便及具有良好的人机交互等特点。; 张军李成刚尤晶晶姚莉君; 关键词：加速度传感器并联机构电荷放大器信号采集

基于四面体构型的冗余并联机构的运动学分析被引量：5: 2013年; 针对目前并联机构在工程应用中暴露出的灵活性差、关节误差大、运动学正解模型强非线性耦合等现状,提出一种四面体构型的新型冗余并联机构。运用螺旋理论分析机构的自由度和奇异特性,运用拓扑理论定量地给出机构的耦合特性,运用三点法推导机构的运动学正解,并通过求解约束方程的最小范数解对误差进行补偿。结果表明,该并联机构的运动学性能优越。研究结果为四面体构型的冗余并联机构的进一步稳定、实时、精确控制提供了有力的条件。; 尤晶晶李成刚吴洪涛; 关键词：并联机构可操作度四面体

六维加速度传感器动力学方程的矩阵解法被引量：1: 2016年; 并联式六维加速度传感器动力学方程的强耦合、非线性,给加速度六分量实时、稳定、精确的解耦带来困难。通过引入辅助角速度,系统的欧拉动力学方程由二阶非线性微分方程组化简为一阶线性非定常微分方程组。通过两次利用矩阵解法来分别获得载体辅助角速度和姿态四元数的数值解,从而求解出载体的角运动参量。将角运动参量代入系统牛顿动力学方程中可获取载体的线运动参量,继而实现了加速度六分量的完全解耦。动力学仿真试验表明,在5s内,利用矩阵解法获得的线加速度及角加速度误差分别在0.2%和0.1%以内,充分说明了所推导矩阵解法的正确性及有效性。; 谢志红李成刚林家庆崔文陈晶; 关键词：六维加速度传感器动力学方程矩阵解法

六维加速度传感器的性能建模及结构优化被引量：6: 2013年; 针对目前六维加速度传感器的性能指标尚无规范的评价标准和理论计算模型的现状,从基频、灵敏度、误差区间宽度3个方面建立并求解系统的单性能数学模型;对传统理想点法进行改进,给出多性能目标关于矛盾参量的评价函数。研究表明:在六维加速度传感器样机设计阶段,通过以结构矩阵为乘子的矩阵迭代运算,可以得到系统的一阶固有模态;通过构建弹性体内的协调方程,可以解决灵敏度模型中涉及到的超静定反向动力学问题;通过给出经过证明的关于误差区间宽度的3个定理,可以揭示并量化传感器的误差传递关系;以提出的一种综合性能函数为指标,可以有效解决多目标优化过程中普遍存在的3大问题,并据此绘制六维加速度传感器的综合性能图谱。; 尤晶晶李成刚吴洪涛; 关键词：加速度传感器模态灵敏度区间分析

工业机器人关节柔性特征研究: 2013年; 设计了六自由度工业机器人,对其关节柔性进行研究;根据其结构特点和负载情况,基于DH坐标理论建立了其刚性运动学模型和柔性运动学模型,分析研究了对关节柔性的影响因素,这里主要是受负载和机器人部件本身的重力影响,得到各关节的柔性变化量与负载和部件本身重力之间的数学关系,并得到各关节柔性变化量与上述因素对应的曲线图,对其进行研究和分析;最终得到机器人关节在整个工作空间中不同位置对应不同负载时所产生的柔性变形量。; 侯士杰李成刚陈鹏

压电式六维加速度传感器输入输出特性研究被引量：3: 2014年; 针对目前六维加速度传感器普遍存在解耦过程复杂、计算效率低的现状,在ADAMS软件中对已有的一种压电式六维加速度传感器进行建模研究,分析不同驱动条件下传感器的输出特性,探究在该压电式传感器解耦过程中忽略动平台相对于静平台的运动对传感器解耦计算效率及精度的影响,并绘制出理论输出误差与加速度输入量中线幅值、线频率、角幅值和角频率间的关系曲线。研究表明:解耦计算时忽略该传感器动平台相对于静平台的运动会引入一定的误差且该误差取决于加速度输入量,当输入量满足一定条件时,通过简化解耦算法得到的加速度与简化前的解耦算法所得的加速度相比,所引入的额外误差不超过0.2%,而计算速度可提高2倍。; 陈鹏李成刚尤晶晶侯士杰; 关键词：六维加速度传感器解耦

内凹面触觉传感器设计与接触过程分析被引量：3: 2015年; 设计一种用于微创手术(MIS)的圆锥形内凹面触觉传感器,不仅可以分析接触力,辨别不同软组织的相对硬度,而且能得到软组织的材料参数,进而辨识组织和可能的组织病变。首先,建立传感器与弹性体间的接触模型;然后,根据弹性与粘弹性对应原理建立传感器与粘弹性体的接触模型,解算出剪切模量等参数信息;最后,通过实验验证了该传感器的可行性。; 吕根波李成刚申景金; 关键词：触觉传感器

Force/Moment Isotropy of 8/4-4 Parallel Six-Axis Force Sensor Based on Performance Atlases被引量：3: 2018年; A six-axis force sensor with parallel 8/4-4 structure is introduced and its measurement principle is analyzed.Based on condition numbers of Jacobian matrix spectral norm of the sensor,the relationship between the force and moment isotropy and some structural parameters is deduced.Orthogonal test methods are used to determine the degree of primary and secondary factors that have significant effect on sensor characteristics.Furthermore,the relationship between each performance index and the structural parameters of the sensor is analyzed by the method of the atlas,which lays a foundation for structural optimization design of the force sensor.; Song WeishanLi ChenggangWang ChunmingSong YongWu ZefengRajnathsing Hemant; 关键词：FORCE JACOBIAN ISOTROPY ORTHOGONAL ATLASES

基于共轭梯度法和互补滤波相结合的姿态解算算法被引量：43: 2014年; 为了提高姿态解算精度,提出了一种基于共轭梯度和互补滤波相结合的多传感器数据融合策略。系统采用四元数方法进行姿态解算。利用加速度计和磁强计的输出数据,通过共轭梯度方法对姿态四元数进行寻优估计,再将其和利用陀螺仪输出数据更新的四元数进行互补滤波,解算出姿态角。实验测试表明,这种融合策略使姿态检测系统静态性能和和动态性能均有所提高,尤其在姿态剧烈变化时,其性能明显优于卡尔曼滤波和梯度下降法。; 孙金秋游有鹏傅忠云; 关键词：传感器共轭梯度法四元数

国家自然科学基金(51175263)

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