基于执行时间约束的机器人关节空间轨迹优化

为在保证机器人运动轨迹的平滑性的条件下提高机器人工作效率,提出一种基于轨迹执行时间归一化处理的关节空间运动轨迹规划优化算法。对轨迹的执行时间进行归一化处理,分析关节空间位置、速度、加速度的运动轨迹相对于归一化时间的数学模型;考虑关节运动参数的约束条件,采用五次多项式拟合机器人在关节空间的运动轨迹,分析不同轨迹执行时间对关节位置运动轨迹的超调量的影响,实现机器人关节空间的位置轨迹优化;在M atlab环境里对机器人的运动轨迹进行仿真建模,完成机器人运动学仿真。多组仿真结果表明,该算法在保证机器人轨迹平滑的基础上,能保证轨迹执行时间最优,有效地提高机器人的运动效率。     

鸡毛角蛋白海绵垫的制备及对丙酮的吸附性能

利用还原C法提取鸡毛中可溶性角蛋白后产生的残渣,通过简单的物理方法处理后制得致密多孔的角蛋白海绵材料.针对增塑剂对角蛋白海绵结构的影响进行了实验研究,结果发现,甘油质量分数4%时,其机械性能最佳,拉伸强度为5.04 MPa,断裂伸长率为8.60%,完整性和柔韧性最好.利用红外光谱仪对组成残渣的分子基团等进行了表征,以有机挥发性气体丙酮作为实验对象,考察孔隙率和吸附温度等因素对鸡毛角蛋白海绵垫吸附性能的影响.实验结果显示:当角蛋白海绵垫的孔隙率为82.59%、环境温度为25℃时,对丙酮挥发性气体24 h的吸附量为205.4 mg/g;吸附1个月后达到饱和状态,饱和吸附量达374.8 mg/g.充分利用废弃鸡毛这一资源,对于去除环境中气体污染物具有一定的应用潜力.     

基于摩擦耗能原理的抑振镗杆

讨论了摩擦耗能镗杆的原理,建立了有非线性库仑干摩擦环节的力学模型,并以摩擦参数为变化量,通过数值分析的方法考察了模型的吸振效果。研制了一种基于摩擦减振的新型镗杆,结合颤振发生的机理与切削稳定性理论,分析了不同摩擦条件下镗杆的抑振效果。将不同摩擦条件下的镗杆切削实验结果与理论模型仿真结果进行对比,发现在既定的摩擦阻尼器中,有滑动摩擦与粘接两个状态,而且存在一个最优正压力使得滑动摩擦消耗能量达到最大值又不处于粘接的状态,此时系统抑振效果达到最佳。切削实验发现基于摩擦减振原理的镗杆有良好的颤振抑制效果。      

分布式内冲液对多孔质电极电火花加工性能的影响

对分布式内冲液条件下的多孔质电极电火花加工性能进行了实验研究。实验结果表明,采用分布式内冲液方法能够达到充分降低极间蚀除产物浓度的目的,不仅可代替抬刀和平动方法,而且可采用较小的脉冲间隙以较大的占空比进行加工,获得较高的加工效率;对冲液流量影响的研究发现,随着冲液流量的增大,在冲液降低极间蚀除产物浓度和冲液干扰等离子体放电通道的双重作用下,加工材料去除率曲线变化呈现双峰值特征。通过获取极间电压和分析长连续开路时间对加工总时间的占比可知,冲液流量在增大过程中,首先使极间蚀除产物浓度降低至理想水平,再使等离子体通道扰动达到理想水平。     

非渗透包装下双组分食品间水分扩散模型研究

采用Fick第二定律,结合食品等温吸湿模型和水分有效扩散理论,建立了非渗透包装下双组分食品间水分扩散模型;以饼干和琼脂凝胶包装为研究对象,基于实验表征等温吸湿模型和有效扩散系数,得到研究对象间水分扩散数值解并与实验结果进行对比分析。结果表明,理论模型与实验数据的吻合度高。     

基于直线截距直方图的Arimoto熵或Arimoto灰度熵的食品图像分割

食品生产中涉及到的食品种类繁多且必须满足国家相关食品安全标准,为此要求食品图像分割方法必须速度快、准确性高、普适性强。利用基于二维Arimoto熵或二维Arimoto灰度熵的阈值选取方法对食品图像进行分割,算法复杂度高,难以满足实时性要求。针对这一问题,提出基于直线截距直方图的Arimoto熵或Arimoto灰度熵的食品图像分割方法。首先给出直线截距直方图的定义,然后根据此定义建立图像的直线截距直方图,最后计算基于此直线截距直方图的不同灰度级的Arimoto熵或Arimoto灰度熵,当该熵达到最大时,对应的灰度级即为图像的最佳分割阈值。针对此方法,对多种食品图像进行了大量的试验,通过与现有的基于一维和二维Arimoto熵、Arimoto灰度熵的分割方法对比,发现本文方法在综合提升算法速度和改善分割效果上,性能更优。     

纳米多晶铜单点金刚石切削亚表层损伤机理

基于Poisson-Voronoi和Monte Carlo方法构建了多晶铜分子动力学模型,研究了纳米切削中多晶铜材料去除、切削力变化及晶界与位错间的相互转化机制。研究结果表明：晶界的阻碍作用使得切屑流向发生了改变,并在已加工表面形成凹槽和毛刺;切削过程中晶界前方材料变形能的逐渐积聚及晶界的最终断裂,造成了切削力发生由最大峰值到最小谷值的大幅波动;晶界附近的材料去除经历了材料变形积聚、位错穿越晶界、晶界转变为位错及晶界最终断裂等过程。通过详细分析多晶铜纳米切削中位错与晶界间的演化过程,揭示了晶界与位错间的相互转化机制,丰富了多晶铜亚表层损伤机理的内涵。     

用于储能的复合定形相变材料的制备与性能研究

以泡沫聚合法制得的超多孔水凝胶(SPH)为基材,季铵盐类离子液体(ILPCM)为相变材料,氧化石墨烯(GO)为添加剂,制备了一种新型的复合定形相变材料(GO-ILPCM/SPH),且对其性能进行了表征。研究结果表明:SPH是一种潜在的复合定形相变材料的基材,可负载较多的ILPCM,质量分数最高可达约85%。GO-ILPCM/SPH是一种优良的储能相变材料,具有适合冷藏产品的相变温度4℃及较高的相变潜热(约150J/g)。制备的复合定形相变材料具有较快的储热和放热速率,适当地添加GO一类导热性高的物质,可提高其相变储热和放热速率,进而在应用中提高热能利用效率。     

氧化石墨烯改性碳纤维增强磷酸盐涂层的摩擦学性能研究

着眼于改善磷酸盐粘结涂层的摩擦学性能,探究了改性碳纤维应用于涂层的可行性。通过电泳沉积法将氧化石墨烯(GO)接枝到碳纤维(CF)表面,并采用刮涂-热固法制备了磷酸盐陶瓷涂层;采用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪分别表征了CF-GO样品的表面形貌和分子结构,通过摩擦磨损试验机考察了CF-GO含量对涂层摩擦学性能的影响。结果表明：含CF-GO的涂层摩擦学性能显著优于含未处理CF的涂层;随着CF-GO含量的增加,磷酸盐粘结涂层的摩擦系数和磨损率均呈现出先降低后增加的变化;与未添加CF的涂层相比,含10%(质量分数)CF-GO的涂层表现出优异的摩擦学性能,对应的平均摩擦系数和磨损率分别降低了50%和38%。这表明适量的CF-GO能够改善其涂层的摩擦学性能,可为新型磷酸盐涂层研发和工程应用提供较好的参考。     

基于流体仿真的双螺杆压缩机转子型线研究

阴阳转子型线设计时存在参数修改频繁、性能实验搭建不便等问题,影响了转子型线设计效率的提高,针对以上问题,提出将 NURBS曲线和流体仿真技术应用于双螺杆压缩机转子型线设计中的新思路。以单边不对称摆线-销齿圆弧式转子型线为研究对象,开发了新型双螺杆转子型线。应用NURBS曲线构建了螺杆转子的齿廓线;建立了双螺杆压缩机原型线与新型线流场仿真模型,运用Fluent软件模拟了其在工作转速下压强与流速的分布规律。由仿真结果对新型线设计的合理性进行了预判,并为新型线的改进优化直至获得性能优良的双螺杆压缩机阴阳转子提供了参考依据。