高速柔索牽引攝像機(jī)器人機(jī)動(dòng)性與穩(wěn)定性研究

隨著電視轉(zhuǎn)播技術(shù)的進(jìn)步，一種可以實(shí)現(xiàn)全方位取景，實(shí)時(shí)性，連續(xù)性，高效省力，畫面靈活變換并且穩(wěn)定的攝像方式顯得十分重要。借助于柔索牽引并聯(lián)攝像機(jī)器人可完美地實(shí)現(xiàn)這種大范圍的全景拍攝要求。目前，關(guān)于攝像機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性和穩(wěn)定性未有深入的研究見諸報(bào)道。故攝像機(jī)器人的理論研究和技術(shù)提升存在著較大的空間。從理論和技術(shù)上深入研究影響攝像機(jī)器人清晰成像的關(guān)鍵問題，將對(duì)柔索牽引運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作能力、可控程度有更進(jìn)一步的了解和提升，并為攝像機(jī)器人的實(shí)際工程應(yīng)用提供一定的技術(shù)支持。 本課題主要的研究內(nèi)容包括：高速柔索攝像機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模；冗余拉力優(yōu)化求解；動(dòng)力工作空間研究；索拉力解算的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性分析；運(yùn)行穩(wěn)定性研究和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定控制方法。 通過對(duì)本課題深入研究，取得如下成果：基于集合理論獲得動(dòng)力工作空間的一致求解策略。將冗余拉力求解問題轉(zhuǎn)化為凸可行域上的多項(xiàng)式極值問題，提出了衡量拉力優(yōu)化求解連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的指標(biāo)。通過牛頓法建立了攝像機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。在當(dāng)前位置點(diǎn)的位置性能因子和最小索拉力性能因子的基礎(chǔ)上，提出了力位加權(quán)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法。建立了攝像機(jī)器人多目標(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，得到了在滿足繩索張力上下限、最小拍攝任務(wù)空間體積和能量截?cái)囝l率的前提下，具有更大的工作空間、更高的全局一階自然頻率和更小的繩索張力沖量的設(shè)計(jì)參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)器人平穩(wěn)啟動(dòng)和快速換向運(yùn)動(dòng)，對(duì)啟停變向過渡階段進(jìn)行高階多項(xiàng)式插值規(guī)劃，提出了帶有干擾觀測器的基于末端位置空間的PD前饋控制策略，實(shí)現(xiàn)了攝像機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)行。在最小索力和剛度最小奇異值的基礎(chǔ)上，提出了基于索力因子和剛度因子的穩(wěn)定度作為攝像機(jī)器人穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的指標(biāo)，對(duì)攝像機(jī)器人的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行分析。 構(gòu)建了5m原理樣機(jī)，進(jìn)行了攝像機(jī)器人實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。規(guī)劃了直線軌跡、三角軌跡、圓軌跡實(shí)驗(yàn)，研究了最大運(yùn)行速度、最大加速度、最小可控穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)速度和調(diào)整時(shí)間等性能指標(biāo)。 培養(yǎng)已畢業(yè)的博士生2人、碩士生6人，在讀博士生1人。共發(fā)表SCI、EI檢索論文17篇，其中SCI檢索10篇、EI檢索9篇，每篇論文都標(biāo)注了基金資助號(hào)。獲得國家發(fā)明專利授權(quán)3項(xiàng)。

柔索牽引攝像機(jī)器人可在大型運(yùn)動(dòng)賽場和演出現(xiàn)場的上空飛行，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的任意空間三維運(yùn)動(dòng)，帶來了攝像機(jī)搭載系統(tǒng)的一次革命。攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)隨拍攝目標(biāo)的瞬間變化而改變，機(jī)動(dòng)性要求高；風(fēng)荷、快速啟停運(yùn)動(dòng)的慣性沖擊等因素容易造成攝像機(jī)平臺(tái)晃動(dòng)、導(dǎo)致影像模糊。針對(duì)攝像機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性與穩(wěn)定性這兩個(gè)關(guān)鍵問題，首先，提出一種實(shí)時(shí)自適應(yīng)魯棒控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)動(dòng)的靈活交互控制。其次，研究一種基于凸集理論的連續(xù)光滑冗余驅(qū)動(dòng)力的快速求解算法，既在要求的控制步長內(nèi)完成驅(qū)動(dòng)力的快速解算，也為攝像機(jī)平臺(tái)提供平滑的驅(qū)動(dòng)力矩。最后，嘗試攝像機(jī)系統(tǒng)的多環(huán)節(jié)穩(wěn)定性增強(qiáng)技術(shù)，以保證攝像機(jī)在多種因素干擾下成功拍攝。.本項(xiàng)目的完成將彌補(bǔ)目前對(duì)攝像機(jī)器人運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的不足，為提升其性能奠定堅(jiān)實(shí)的研究基礎(chǔ)，也將促使我國早日擁有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的攝像機(jī)器人，使我國的攝像機(jī)搭載技術(shù)產(chǎn)生新的飛躍。

高速鐵路牽引供電系統(tǒng)慕課課程主要介紹高速鐵路牽引供電系統(tǒng)及其負(fù)載的基本組成、工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以“電源—變電所—接觸網(wǎng)—負(fù)載”為主線進(jìn)行闡述，主要內(nèi)容包括高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的組成、高速鐵路供電系統(tǒng)保護(hù)、高速鐵路供電綜合監(jiān)控系統(tǒng)、高速鐵路受電弓—接觸網(wǎng)系統(tǒng)、高速鐵路牽引供電設(shè)備狀態(tài)檢測與過電壓防護(hù)和電力牽引與傳動(dòng)系統(tǒng)等。

按裝飾效果分類，陶柔磚有仿古磚、劈開磚、單色面磚、跳色面磚和馬賽克等樣式。按磚縫的大小分類，陶柔磚有8mm磚縫和6mm磚縫的不同規(guī)格。按功能性不同，陶柔磚分為外保溫陶柔磚和室內(nèi)陶柔磚及衛(wèi)生間內(nèi)專用的陶柔磚。