化工园区无机有毒气体分析仪的设计

针对国家出台的化工园区试点项目中确定的几种气体预警因子,设计一种可实时监测H2S、HCl、NH3、HF四种有毒气体的声光报警分析仪.仪器采用模块化的设计思路,以工业级芯片STM32F429作为核心处理器,围绕电化学传感器和MCU设计了电源管理电路、传感器信号处理电路、实时时钟电路、Flash存储电路、人机交互电路、报警电路、数据通讯电路等.同时完成了基于RT-Thread嵌入式实时操作系统的线程设计、气体浓度采集及算法设计、em Win人机交互界面设计.测试结果表明:该气体分析仪功能完善、性能稳定、抗干扰能力强,能够较好地满足化工园区无机有毒气体浓度检测的需求.     

并联机构力传递的分析

以Delta 并联机构为例,利用矢量力学方法和虚功原理建立静力传递数学模型．通过模型仿真分析了 机构运动件重力补偿力矩．提出了机构的力传递能力概念,探讨了工作点的力传递能力和力雅可比矩阵条件数的关 系,初步分析了给定工作空间力传递能力的分布．提出的力传递指标和所得结论可用于优化Delta 机构以及其他机 构的力传递性能．     

夹钳式力反馈遥微操作系统的设计与试验

研制一种夹钳式的力反馈遥微操作系统,包括夹钳式主手、由压电陶瓷驱动的微夹持器和主从式力反 馈控制模块．该系统可使操作者在遥微操作中具有夹持力觉临场感,避免破坏易碎的操作对象．详细介绍了夹钳式 主手、从手和力反馈的设计与控制方法,并搭建试验平台进行遥微操作试验,分析了主手和从手之间的位置跟踪、 力反馈和时滞特性．制作和试验结果验证了系统方案的可行性,为进一步将遥微操作应用于微装配和其他领域提供 参考．     

一种伺服电机驱动的比例换向阀结构设计与特性分析

针对传统的电动伺服比例换向阀存在结构复杂、动态特性差的不足,提出一种伺服电机驱动的大流量比例换向阀,采用定差减压阀进行压力补偿,直流电机作为动力元件,通过丝杠螺母机构连接阀芯轴,以此控制主阀芯的位置。设计双闭环控制系统提高阀芯控制精度。运用动力学原理建立比例换向阀数学模型,对比例换向阀稳态性能进行理论分析,研究其动态性能。进一步利用MATLAB/Simulink软件搭建了比例换向阀控制系统仿真模型,并进行了稳态与瞬态特性仿真。结果表明：比例换向阀阶跃响应速度达到36 ms,验证了所提出的比例换向阀具有较好的响应速度和稳定性;通过瞬态特性仿真得到比例换向阀的阀口流量随电机转角的变化曲线,获得电机转角和阀口流量特性控制函数;验证了采用定差减压阀方案可以在负载变化时进行较为理想的压力补偿,比例换向阀的控制精度达到98%。     

一种带力传感的微夹持器设计及试验

设计制作一种带力传感的微夹持器,通过压电陶瓷堆驱动和柔性铰链放大来实现夹持动作,由粘贴于悬臂应变梁的半导体应变片构成惠斯通电桥测量微夹持力．优化设计了柔性铰链的结构,对悬臂式应变梁进行了仿真分析．最后,制作并组装成微夹持器,进行了力传感标定试验和微夹持操作试验．制作和试验结果验证了这种带力传感的微夹持器的可行性和实用性．     

碳纤维管与铝合金的胶接强度试验研究

根据赛车轻量化设计的需要,对碳纤维管与铝合金接头的胶接工艺进行了试验研究。分析了胶接强度的影响因素,设计了因素水平;通过正交试验和分析,确定了胶层厚度、铝合金表面粗糙度和表面化学处理方式。试验结果为胶接工艺的实施提供了试验依据。     

一种具有力觉反馈的遥微操作系统分析

提出了一种主从式力反馈的遥微操作系统,目的在于实现微操作过程中的接触力反馈;对遥微操作系统进行了设计,搭建了包括操作主手,测控系统和微操作从手的试验平台。利用微夹持器和探针作为微操作从手的末端执行机构分别对金属轴和花粉颗粒进行微操作试验,实现了遥微操作中的力觉反馈。通过试验数据的测试和分析,获得操作试验中从手相对于手控器的时滞,为进一步完善力反馈遥微操作系统提供了依据。     

关节空间内工业机器人抗干扰轨迹跟踪控制

针对工业机器人在关节空间内轨迹跟踪精度差和易受集总干扰影响等问题,提出一种基于非线性扰动观测器的快速连续非奇异终端滑模控制策略。根据拉格朗日方程推导出四轴工业机器人的动力学模型,获得系统的输入输出关系。引入非线性扰动观测器对集总干扰进行估计与补偿,设计快速连续非奇异终端滑模控制器来加快系统状态量的收敛速率,提高关节空间内轨迹跟踪的精度。由李雅普诺夫稳定性理论证明了此控制器的全局稳定性。通过仿真案例与试验研究验证了所设计控制策略的有效性,结果表明:该控制器能有效抑制集总干扰影响,保证工业机器人轨迹跟踪的精度,具有一定的工程参考价值。     

考虑力传递性能的力觉反馈手控器的优化设计

对机构力传递性能进行研究,并提出力传递能力概念。建立一种综合机构工作空间、运动学性能和力传递性能的多目标优化函数,并应用于一种三平动自由度的手控器机构优化设计。对机构优化结果进行工作空间、机构雅可比条件数和力传递性能分析,确定基本结构参数和动力驱动参数,进一步完成样机制作。优化和研制过程为高性能手控器的研制提供了参考。     

一种基于柔性铰链微旋转平台设计与仿真

针对微/纳精密操作定位精度需求,采用压电驱动方法,设计一种基于柔性铰链的新型微旋转平台。设计一个直角柔性铰链一级放大机构对机构的输入位移进行放大;并对放大倍数和旋转角度进行了理论分析;比较该微旋转定位平台输出位移理论值和ANSYS有限元仿真值,理论值和仿真值基本吻合;对微旋转定位平台的柔性铰链应力变形进行了验证,在满足其输出位移情况下,材料的力学性能符合设计要求。