无人变胞车辆重构过程分析及重构稳定性关键技术研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875148
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Unmanned metamorphic vehicle is a high-tech ground mobile carrier at the forefront of research. It has the advantage of the rapid driving on structural pavement and easy pass on unstructured pavement such as steps, uneven pavement, narrow passageway, gully and so on. As for the stability for the fast and global reconfiguration, the following studies are carried out. In order to achieve reconfiguration, the structural optimization design and topological position optimization of unmanned metamorphic vehicles are carried out in the aspect of metamorphic mechanisms. Based on the research of mapping relation and topological location distribution of metamorphic components, the models of adjacency matrix and two color topological graphs of each state are established to describe the connection relation between the metamorphic components and the properties of the kinematic pair. The elementary transformation matrix is established, and the digitized metamorph of each state is realized. As for fast and global reconstruction process between unmanned metamorph vehicle state and human like state. Kinematic and dynamic models are established, its kinematic and dynamic characteristics are studied, and the nonlinear dynamic analysis is carried out from the viewpoint of stability. Based on that, the stability control of fast and global reconstruction under different motion states is studied and realized. Unmanned metamorphic vehicle is widely applied not only in military area, but also in civil field, and the above stduies will have important theoretical significance and engineering application value.
无人变胞车辆是当前处于前沿研究领域的高科技地面移动载具,它实现了结构路面的快速行驶及非结构路面(譬如台阶、不平路面、狭窄通道、沟壑等)的高通过性的统一。针对其快速全局重构时的稳定性问题,从如下方面进行研究:在变胞机构学方面,对无人变胞车辆进行结构优化设计及布置拓扑优化;在对变胞构件映射关系及拓扑位置分布研究的基础上,建立了各构态的领接矩阵及双色拓扑图等模型,描述了变胞构件间的连接关系及运动副性质;建立了初等变换矩阵,实现了各构态的数字化变胞。针对无人变胞车辆汽车态与类人态间的快速全局重构过程,建立运动学及动力学模型,研究其运动学及动力学特性,以及从稳定性角度出发进行非线性动力学分析,在此基础上研究并实现其在不同运动状态下快速全局重构的稳定性控制。无人变胞车辆不仅在军事上有广泛应用,而且民用领域亦十分广阔,上述研究具有十分重要的理论研究意义及工程应用价值。

结项摘要

在汽车领域,传统的车辆基本都是轮式行驶,虽然在结构路面上能够实现高速行驶,但是在非结构路面或障碍路面无法行驶,而两足机器人虽然能够实现腿足式行走,在非结构路面上通过性好,但是不能快速移动且能耗大。本项目提出并设计了一种新型地面移动系统:无人变胞车辆,该车辆通过重构可以在四轮电驱动车辆与两足机器人之间重构变形,从而具有轮式快速行驶及腿足式行走的优异运动性能。基于国家自然科学基金项目的支持,截至目前,针对无人变胞车的研究内容如下:对重要的变胞构件进行轻量化设计;通过无人变胞车辆重构构态分析,建立各变胞杆件在重构时结合与分离的数学模型,并进一步建立各构态间变换的构态变换矩阵;建立变胞车辆重构的运动学模型及动力学模型,通过仿真对重构的运动性态进行分析;从重构稳定性角度出发,建立ZMP模型并进行重构稳定性分析,并进一步通过非线性动力学分析方法对重构的稳定性进行分析;为了提高重构的稳定性,对支撑态位姿(足着地位置)进行优化设计;对变胞车驻车重构的平顺性及稳定性进行运动控制;对驻车转向重构进行稳定性控制。通过上述研究,充分了解变胞车重构运动性态,掌握了其重构运动过程中系统稳定性的变化趋势与影响因素。支撑态足着地位置影响系统重构的固有稳定性,通过调质心滑块机构可以有效提高系统重构的稳定性。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Stability analysis and design of an unmanned deformable vehicle during coupled reconfiguration motion
变形无人飞行器耦合重构运动稳定性分析与设计
  • DOI:
    10.1177/14644193221125543
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jun Liu;Zhenkun Yan;Mingming Lu;Liang Zhang;Taowen Cui;Minyi Zheng;Di Wu
  • 通讯作者:
    Di Wu
Research on the reconstruction configuration and motion behavior of unmanned metamorphic vehicle
无人变形车重构构型及运动行为研究
  • DOI:
    10.1177/17298814221075931
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Robotic Systems
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jun Liu;Pengliang Yang;Mingming Lu;Lei Sun;He Huang
  • 通讯作者:
    He Huang
Direct yaw-moment control of vehicles based on phase plane analysis
基于相平面分析的车辆直接横摆力矩控制
  • DOI:
    10.1177/09544070211052375
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    Journal of Automobile Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jun Liu;Jian Song;Hanjie Li;He Huang
  • 通讯作者:
    He Huang
变胞机器人重构及转向时足着地柔顺性控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国机械工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘俊;阮小栋;杨鹏亮;吴迪;郑敏毅
  • 通讯作者:
    郑敏毅
Driver-in-the-Loop Handling Stability Control of 4WID-EV
4WID-EV 驾驶员在环操纵稳定性控制
  • DOI:
    10.1007/s12239-022-0032-z
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    International Journal of Automotive Technology
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Jun Liu;Huajian Weng;Yaozhong Hu;He Huang;Yu Song
  • 通讯作者:
    Yu Song

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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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    10.13229/j.cnki.jdxbgxb20200246
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐进;潘存书;符经厚;刘俊;王郸祁
  • 通讯作者:
    王郸祁

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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