【正文】 上是將三種方法組合起來而得到最有效的最全面的系統(tǒng)。為了合理地確定采取哪種方法。重要的是了解各種方法的顯著特征。例如液壓系統(tǒng)在長距離上比機(jī)械系統(tǒng)更能經(jīng)濟(jì)地傳遞動力。然而液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相比，傳遞動力的距離較短。液壓動力傳遞系統(tǒng)涉及電動機(jī)，調(diào)節(jié)裝置和壓力和流量控制，總的來說，該系統(tǒng)包括：泵：將原動機(jī)的能量轉(zhuǎn)換成作用在執(zhí)行部件上的液壓能。閥：控制泵產(chǎn)生流體的運動方向、產(chǎn)生的功率的大小，以及到達(dá)執(zhí)行部件流體的流量。功率大小取決于對流量和壓力大小的控制。執(zhí)行部件：將液壓能轉(zhuǎn)成可用的機(jī)械能。介質(zhì)即油液：可進(jìn)行無壓縮傳遞和控制，同時可以潤滑部件，使閥體密封和系統(tǒng)冷卻。聯(lián)接件：聯(lián)接各個系統(tǒng)部件，為壓力流體提供功率傳輸通路，將液體返回油箱（貯油器）。油液貯存和調(diào)節(jié)裝置：用來確保提供足夠質(zhì)量和數(shù)量并冷卻的液體。沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文液壓系統(tǒng)在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。例如沖壓`鋼類工件的磨削幾一般加工業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、航天技術(shù)、深?？碧?、運輸、海洋技術(shù)，近海天然氣和石油勘探等行業(yè)，簡而言之，在日常生活中有人不從液壓技術(shù)中得到某種益處。液壓系統(tǒng)成功而又廣泛使用的秘密在于它的通用性和易操作性。液壓動力傳遞不會象機(jī)械系統(tǒng)那樣受到機(jī)器幾何形狀的制約，另外，液壓系統(tǒng)不會像電氣系統(tǒng)那樣受到材料物理性能的制約，它對傳遞功率幾乎沒有量的限制。例如，一個電磁體的性能受到鋼的磁飽和極限的限制，相反，液壓系統(tǒng)的功率僅僅受材料強(qiáng)度的限制。企業(yè)為了提高生產(chǎn)率將越來越依靠自動化，這包括遠(yuǎn)程和直接控制生產(chǎn)操作、加工過程和材料處理等。液壓動力之所以成為自動化的組成部分，是因為它有如下主要的特點：通過一個簡單的操作桿和按扭，液壓系統(tǒng)的操作者便能立即起動，停止、加減速和能提供任意功率、位置精度為萬分之一英寸的位置控制力。圖131是一個使飛機(jī)駕駛員升起和落下起落架的液壓系統(tǒng)，當(dāng)飛行向某方向移動控制閥，壓力油流入液壓缸的某一腔從而降下起落架。飛行員向反方向移動控制閥，允許油液進(jìn)入液壓缸的另一腔，便收回起落架。 一個液壓系統(tǒng)（沒有使用笨重的齒輪、滑輪和杠桿）能簡單沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文有效地將不到一盎司的力放大產(chǎn)生幾百噸的輸出。只有液壓系統(tǒng)能提供不隨速度變化而變化的恒力或恒扭矩，他可以驅(qū)動對象從每小時移動幾英寸到每分鐘幾百英寸，從每小時幾轉(zhuǎn)到每分鐘幾千轉(zhuǎn)。、安全、經(jīng)濟(jì)總的來說，液壓系統(tǒng)比機(jī)械或電氣系統(tǒng)使用更少的運動部件，因此，它們運行與維護(hù)簡便。這使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠。例如 一種用于車輛上的新型動力轉(zhuǎn)向控制裝置一淘汰其他類型的轉(zhuǎn)向動力裝置，該轉(zhuǎn)向部件中包含有人力操縱方向控制閥和分配器。因為轉(zhuǎn)向部件是全液壓的，沒有方向節(jié)、軸承、減速齒輪等機(jī)械連接，使得系統(tǒng)簡單緊湊。另外，只需要輸入很小的扭矩就能產(chǎn)生滿足極其惡劣的工作條件所需的控制力，這對于因操作空間限制而需要小方向盤的場合很重要，這也是減輕司機(jī)疲勞度所必須的。液壓系統(tǒng)的其他優(yōu)點包括雙向運動、過載保護(hù)和無級變速控制，在已有的任何動力、系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)也具有最大的單位質(zhì)量功率比。盡管液壓系統(tǒng)具有如此的高性能，但它不是可以解決所有動力傳遞問題的靈丹妙藥。液壓系統(tǒng)也有缺點，液壓油有污染，并且泄露不可能完全避免，另外如果油液滲漏發(fā)生在灼熱設(shè)備附近，大多數(shù)液壓油能引起火災(zāi)。沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文氣壓系統(tǒng)氣壓系統(tǒng)是用壓力氣體傳遞和控制動力，正如名稱所表明的那樣，氣壓系統(tǒng)通常用空氣（不用其他氣體）作為流體介質(zhì)，因為空氣是安全、成本低而又隨處可得的流體，在系統(tǒng)部件中產(chǎn)生電弧有可能點燃泄露物的場合下（使用空氣作為介質(zhì)）尤其安全。在氣壓系統(tǒng)中，壓縮機(jī)用來壓縮并提供所需的空氣。壓縮機(jī)一般有活塞式、葉片式和螺旋式等類型。壓縮機(jī)基本上是根據(jù)理想氣體法則，通過減小氣體體積來增加氣體壓力的。氣壓系統(tǒng)通?？紤]采用大的中央空氣壓縮機(jī)作為一個無限量的氣源，這類似于電力系統(tǒng)中只要將插頭插入插座邊可獲得電能。用這種方法，壓力氣體可以總氣體源輸送到整個工廠的各個角落，壓力氣體可通過空氣濾清器除去污物，這些污染可能會損壞氣動組件的精密配合部件如閥和汽缸等，隨后輸送到各個回路中，接著空氣流經(jīng)減壓閥以減小氣壓值適合某一回路使用。因為空氣不是好的潤滑油，氣壓系統(tǒng)需要一個油霧器將細(xì)小的油霧注射到經(jīng)過減壓閥減壓空氣中，這有幫助于減少氣動組件精密配合運動件的磨損。由于來自大氣中的空氣含不同數(shù)量的水分，這些水分是有害的，它可以帶走潤滑劑引起的過分磨損和腐蝕，因此，在一些使用場合中，要用空氣干燥器來除去這些有還的水分。由于氣壓系統(tǒng)直接向大氣排沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文氣，會產(chǎn)生過大的噪聲，因此可在氣閥和執(zhí)行組件排氣口安裝銷聲器來降低噪聲，以防止操作人員因接觸噪聲及高速空氣粒子有可能引發(fā)的傷害。用氣動系統(tǒng)代替液壓系統(tǒng)有以下幾條理由：液體的慣性遠(yuǎn)比氣體大，因此，在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)執(zhí)行組件加速減速和閥突然開啟關(guān)閉時，油液的質(zhì)量更是一個潛在的問題，根據(jù)牛頓運動定律，產(chǎn)生加速度運動油液所需的力要比加速同等體積空氣所需的力高出許多倍。液體比氣體具有更大的粘性，這會因為內(nèi)摩擦而引起更大的壓力和功率損失；另外，由于液壓系統(tǒng)使用的液體要與大氣隔絕，故它們需要特殊的油箱和無泄露系統(tǒng)設(shè)計。氣壓系統(tǒng)使用可以直接排到周圍環(huán)境中的空氣，一般來說氣壓系統(tǒng)沒有液體系統(tǒng)昂貴。然而，由于空氣的可壓縮性，使得氣壓系統(tǒng)執(zhí)行組件不可能得到精確的速度控制和位置控制。氣壓系統(tǒng)由于壓縮機(jī)局限，其系統(tǒng)壓力相當(dāng)?shù)停ǖ陀?50psi），而液壓力可達(dá)1000psi之高，因此液壓系統(tǒng)可以是大功率系統(tǒng)，而氣動系統(tǒng)僅用于小功率系統(tǒng)，典型例子有沖壓、鉆孔、夾緊、組裝、鉚接、材料處理和邏輯控制操作等。第四篇：CVM避障算法 翻譯基于曲率速度的局部避障方法(草稿)作者：Reid Simmons 翻譯：Luo Qijun 本文提出了一種新的室內(nèi)移動機(jī)器人的局部避障方法，它將避障問題描述為速度空間的約束優(yōu)化問題。將速度和加速度的物理限制和障礙物分布的環(huán)境約束置于機(jī)器人的線速度和角速度上，機(jī)器人選擇滿足所有約束，并使得目標(biāo)函數(shù)最大化的速度指令，目標(biāo)函數(shù)折中考慮速度、安全性和目標(biāo)方向。這種方法的高效實時的應(yīng)用，已經(jīng)經(jīng)過廣泛測試，表明其在辦公室環(huán)境下可以可靠、平滑而快速的導(dǎo)航。這種避障方法可以作為更復(fù)雜導(dǎo)航行為的基礎(chǔ)，從簡單的漫游到基于地圖的導(dǎo)航都可以使用。1，引言局部避障算法針對 未知的 或 部分已知的環(huán)境。（1）機(jī)器人應(yīng)該能夠安全的導(dǎo)航，即使面臨感知器的噪聲 和 航跡的錯誤（2）機(jī)器人應(yīng)該在試圖避障的同時趨向目標(biāo)；（3）算法必須高效的運算，以至于實時運行于機(jī)器人主機(jī) 另外，有一些其他算法沒有考慮在內(nèi)的內(nèi)容：（1）機(jī)器人的動態(tài)性應(yīng)該納入計算，使之能夠以高速運動于擁擠的環(huán)境中（2）算法應(yīng)該明確的盡量最大化機(jī)器人的前進(jìn)進(jìn)程（3）算法應(yīng)該同時控制機(jī)器人的方向和速度我們的方法，CVM算法，針對上述的內(nèi)容。該算法的主要特點是它在機(jī)器人的速度空間操作，而不是Cartesian或者配置空間，它通過最大化目標(biāo)函數(shù)來選擇命令，用于綜合考慮車體安全性、速度和目標(biāo)導(dǎo)向性。這種方法認(rèn)為機(jī)器人能夠控制線速度和角速度，但是不能瞬間轉(zhuǎn)向。也就是說，它只能沿著圓弧走。滿足這種方式的機(jī)器人包括差動機(jī)器人，差速驅(qū)動機(jī)器人，和多種 非完整車輛。然而 我們的論述忽略了加速度的影響，實際上，對于以步行速度運行的室內(nèi)機(jī)器人來說，這是一個好的近似。曲率速度算法通過在速度空間添加約束，并在此空間中選擇滿足所有約束并且最大化目標(biāo)函數(shù)的點進(jìn)行工作的。約束條件來源于機(jī)器人速度和加速度的物理限制，和表示障礙物分布的傳感器數(shù)據(jù)。后者（對于每個可能的曲率），用于表示機(jī)器人在撞上障礙物之前能運行多遠(yuǎn)。為了達(dá)到實時性能，到障礙物的曲線距離用一個分段函數(shù)來近似描述。這種近似將速度空間劃分為多個離散的區(qū)間，每個區(qū)間考慮一個確定的距離。該算法在各個區(qū)間中找到一個點，使目標(biāo)函數(shù)最大化。這個全面最大化的點用于操作機(jī)器人。幾個簡單的擴(kuò)展使該基本算法對于傳感器噪聲更具魯棒性，并減小了機(jī)器人陷入困境的可能性。在我們室內(nèi)機(jī)器人上的測試證明：它能在有人辦公室環(huán)境內(nèi)快速、平滑和安全行駛。相關(guān)工作一些著名的局部避障通過計算機(jī)機(jī)器人將要朝向的方向進(jìn)行的，但是沒有將車體的動態(tài)特性計算在內(nèi)。例如：勢場趨近法使用排斥和吸引特性的向量和來計算期望的機(jī)器人朝向。速度控制 通過按勢向量大小比例選擇速度來確定。在該算法基礎(chǔ)上改進(jìn)得到的向量場直方圖方法，通過計算一個一維極性直方圖進(jìn)行的，處理該直方圖以檢測開放區(qū)域以便機(jī)器人行進(jìn)。在方向被選擇后，再根據(jù)到障礙物的距離按比例選擇機(jī)器人速度。雖然該方法可以產(chǎn)生平滑的軌跡并能同時處理窄、寬的開放處。就像勢場趨近法，它沒有把下列情況計算在內(nèi)：當(dāng)機(jī)器人轉(zhuǎn)向時沿著圓弧移動，而不是沿著直線。在混亂復(fù)雜的環(huán)境中，它忽略了車輛的動態(tài)特性，而這時很關(guān)鍵的。那些引入車輛動態(tài)特性和非完整約束計算的方法已經(jīng)在線下路徑規(guī)劃中作了研究[]，對于快速的局部避障來說，這些方法通常計算代價太高。然而，最近報告了一些局部避障方法，通過選擇一些駕駛命令而不是行駛方向來引入車輛的動力學(xué)特性。駕駛角度場算法，跟我們的算法類似，使用到障礙物的曲率正切 來約束一個連續(xù)的空間（在那個情況下的駕駛角度一維空間）。曲率和連接弧的距離，在駕駛角度范圍內(nèi)用于阻止行駛。該算法計算幾個距離閾值的約束，并試圖行駛到最自由的空間。速度控制是一個在駕駛者模塊和局部避障模塊間的迭代“商議、談判”過程，與此相反，在我們的算法中，速度和轉(zhuǎn)向弧度通過仿真選擇，速度空間的點使得目標(biāo)函數(shù)最大化。針對室內(nèi)高速導(dǎo)航，有一個類似的基于速度空間操作的算法，就有人作了更早但是獨立的研究。該算法針對受車輛動力學(xué)約束的弧線的離散集合，并選擇其中一個最接近目標(biāo)方向，保證機(jī)器人不會在幾秒行駛范圍內(nèi)不會撞上障礙物。初始方法采用兩步趨近法來選擇曲率和速度；后來，他們研究出了一步選擇曲率和速度的算法[6]。針對室外導(dǎo)航，也有一種類似的的方法[7]?？紤]了所有的車體動力學(xué)，所以路徑不必是一個圓弧，為每條路徑計算一個可行度量，并選擇其中一個最好的結(jié)果。但是這些方法的問題在于：僅僅通過分析弧線的離散集合，好的路徑可能淹沒在碰撞中，并且不被考慮到。曲率速度法我們描述局部避障問題為一個在機(jī)器人的速度空間內(nèi)的約束優(yōu)化問題。機(jī)器人的速度空間就是可控制速度的稽核。對于差速驅(qū)動機(jī)器人來說，就像我們的機(jī)器人，速度空間包括線速度和角速度的正交空間。通過約束優(yōu)化，我們試圖使機(jī)器人選擇某個（tv, rv）對，使得目標(biāo)函數(shù)最大化，同時在允許的速度情況下滿足所有的約束。用這種公式描述局部避障問題有幾個優(yōu)點：首先，通過在速度空間內(nèi)的計算，我們能夠同時控制機(jī)器人的速度和朝向，并得到一個直接產(chǎn)生命令用于控制機(jī)器人的解決方法。通過將此問題作為一個約束優(yōu)化問題，我們能夠很簡單地合并來自于環(huán)境和機(jī)器人動力學(xué)的約束條件，并能夠得到使速度和安全折中的描述（公式）（規(guī)則）。首先，我們假設(shè)機(jī)器人總是沿著圓弧線行駛，該弧線曲率由c = rv/tv得到，正的曲率表示順時針的移動。所以，速度空間中的每個點，對應(yīng)于笛卡爾空間中的約束曲率的運動。然而，這實際上是一種近似，如果考慮加速度的影響因素的話，如果在絕大所屬室內(nèi)移動機(jī)器人的相對較低速度和高加速度的情況下這些影響都被忽略。[6] 機(jī)器人的物理限制包括兩種類型的速度空間約束。一個是機(jī)器人有最大角速度和線速度：tv=tv(max), rv=rv(max).在我們的方案中，我們又加入了一個約束條件：tv〉=0，以此防止機(jī)器人的后退運動。角加速度和線加速度的限制，ra（max）和ta(max)構(gòu)成了另外一些約束。給定機(jī)器人當(dāng)前速度 rv(cur)和tv（cur），和時間間隔T(accel)(基于CVM算法周期來選擇)，我們再加入3個約束條件，這些條件給出了在下一時刻可達(dá)的速度：考慮到安全原因，tv的明顯的其他約束沒有加入。我們試圖保證tv=0是速度空間中可以達(dá)到的部分。另外一個重要的約束源是由環(huán)境障礙物構(gòu)成的。我們可以按照如下方式將笛卡兒空間障礙物轉(zhuǎn)換為速度空間的約束：首先，轉(zhuǎn)化障礙物到配置空間，并且對所有曲率c,計算機(jī)器人在碰到障礙物obs可能行駛的距離dc(c,obs).然后定義每個障礙物在速度空間的距離函數(shù)：給定障礙物集合OBS, 累積距離函數(shù)定義為：最后，由于傳感器探測距離的限制（為了避免無限值的計算），我們修剪了函數(shù)D，利用某個限制距離L（3m, 在我們的實現(xiàn)中）通常，計算障礙距離函數(shù)dc(c,obs)將會非常復(fù)雜，由于任意形狀的障礙物。為了解決此，我們將障礙物近似為圓形。這是一個有根據(jù)的接近，在給定傳感器輸入聲納和激光測距儀的情況下。由于我們的機(jī)器人也是圓形，笛卡空間到配置空間的轉(zhuǎn)化僅僅通過機(jī)器人的半徑增加障礙物的半徑?，F(xiàn)在，計算dc是直接進(jìn)行的。由于在原始位置的機(jī)器人面向y軸正半軸，給定曲率c在（xj,yj）與障礙物相交，我們可以得到：給定這些物理的和環(huán)境的速度空間的約束，通過優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)來選擇機(jī)器人的命令。從第1節(jié)的要求中，可以清楚的發(fā)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)會偏好更高的速度，在碰到障礙物前可以行駛更遠(yuǎn)距離的曲率，并且試圖使機(jī)器人面向期望的目標(biāo)方向。我們利用一個簡單的線性目標(biāo)函數(shù)來描述這些準(zhǔn)則，其中，每項都要在0和1間進(jìn)行歸一化：速度項簡單地表明了對更快速運行的偏好，而其他的則一般。距離項表明沿著給定曲率rv/tv無碰撞運行更遠(yuǎn)的距離。朝向項是與目標(biāo)朝向的偏差，它對期望的目標(biāo)朝向的速度轉(zhuǎn)動時間Tc后將要達(dá)到的朝向之間的區(qū)別作了解釋。值表示每一項在目標(biāo)函數(shù)中的相關(guān)權(quán)重。利用目標(biāo)函數(shù)機(jī)器人可以展示不同的行為，這依賴于權(quán)重和障礙物分布，從為了避障急轉(zhuǎn)彎的減速到除了為了躲避同一障礙物而進(jìn)行提前轉(zhuǎn)向外的全速行駛。第6節(jié)展示了關(guān)于選擇權(quán)重值對算法敏感性的試驗結(jié)果。(在機(jī)器人局部坐標(biāo)內(nèi))和機(jī)器人如果以rv 實時實現(xiàn)在前述章節(jié)中描述的曲率速度法，滿足局部避障的所有準(zhǔn)則，除了他不是計算高效的外。計算Dlimit 是很困難的，即使在圓形障礙物的簡化假設(shè)條件下。另外，給定Dlimit的一個通用描述，函數(shù)f尋優(yōu)也是耗時的，即使使用如模擬退伙的近似技術(shù)。在這一節(jié)里，我們描述了實現(xiàn)細(xì)節(jié)以解決計算的相關(guān)問題。利用一個區(qū)間的有限集合的近似Dlimit可以達(dá)到實時性能，