基于草莓轮廓曲线的单指软体采摘抓手设计与优化

针对草莓采摘过程中的无损抓取作业需求,改进传统三指软体抓手的结构,基于草莓外部轮廓曲线设计新型单指软体抓手. 基于Abaqus仿真软件对单指抓手完成结构优化,提升弯曲性能,实现软体抓手的完整包裹效果. 改进制造工艺,有效提升单指抓手的重复使用率和安全性. 利用高速摄像机和动态捕捉技术,分析单指抓手上下端面的弯曲变形规律. 测试草莓表面的最小破坏应力和单指抓手的末端力,验证了无损抓取的可行性. 将单指抓手安装在机械臂上进行草莓抓取测试,在模拟草莓自然生长状态时,抓取成功率为80%,破损率为7.5%. 结果表明,气动单指软体抓手可以实现草莓的无损抓取.     

气动软体自折叠机械臂的驱动和负载性能

提出由气动自折叠机械臂和气动关节构成的全软体空间捕获机器人方案. 基于折纸理论设计气动自折叠机械臂结构初始构型,研究气动自折叠机械臂的驱动特性和负载性能;进行气动机械臂的充气驱动试验,得到气压-伸长量关系曲线;基于非线性有限元法,分析气动机械臂驱动过程的大变形和应力应变分布. 结果表明,充气段和排气段的曲线均呈非线性变化,整个驱动过程的滞回曲线明显,验证了其充气驱动-排气自折叠的驱动特性. 通过负载能力试验和仿真分析,评估气动机械臂的负载能力. 随着设计气压不断变大,拉伸负载能力变小,滞回环变大,而抗压负载能力变大,滞回环变小. 所研究的气动自折叠机械臂为实现全软体空间捕获机器人提供技术支撑.     

气动柔性五指机械手运动空间与抓取实验研究

设计了一种气动柔性五指机械手,采用单驱动型和多驱动型单向弯曲柔性关节作为单自由度手指关节,可完成多自由度抓、握、捏等人手灵活动作;搭建机械手运动学实验平台和抓取实验系统,利用3D运动捕捉系统,得到了机械手各手指运动空间,机械手可稳定抓取日常生活中不同外形和质量的物体,验证了其有类似人手的抓取能力。实验结果表明：机械手各手指基本完成了设计要求,实现各自抓取功能,具有良好的柔顺性和适应性。     

常用硅胶材料软体气动夹爪夹持性能的仿真研究

硅胶作为气动夹爪的软体材料,其对夹爪的夹持性能有直接影响.采用有限元数值仿真方法对4种常用硅胶材料的气动夹爪进行夹持性能分析,探究Ecoflex 00-30、Ecoflex 00-50、Dragon skin 10和Dragon skin 30材料的影响.通过单轴拉伸试验测定硅胶材料的变形特性;采用不同的本构模型对材料...     

用于康复训练的分段式气动软体驱动器

针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器. 通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知. 建立半波纹管气囊弯曲变形数学模型,借助有限元分析对半波纹管气囊进行分析,研究壁厚、波纹宽度、波距和波纹数目对该气囊弯曲性能和末端输出力的影响,选取软体驱动器尺寸参数. 采用3D打印技术及失蜡铸造工艺,制作分段独立驱动的软体驱动器. 特性测试结果表明：分段式软体驱动器最大弯曲角度为302°,末端输出力为3.33 N,能够带动手指进行分关节康复训练,内嵌的柔性应变传感器可以实时监测软体驱动器弯曲状态.     

一种新型草莓采摘机末端执行器的设计与实现

设计一种人工操作辅助采摘推行的草莓小车,重点对采摘末端执行器进行设计与分析,该装置主要由送料和传动结构、采摘末端执行机构、果实收集机构和车体组成,以微型电机为动力源,刀片和同步带组合,实现草莓根茎的切断、果实夹持、输送、收集的一体化作业,该机器的研制可以提高劳动效率,同时也为解决同等问题提供一种验证手段.     

基于ABAQUS的气动软体径向膨胀驱动器结构优化#br#

采用ABAQUS有限元分析方法对径向膨张驱动器径向膨胀量进行了结构优化,基于Yeoh本构方程建立驱动器本体硅胶材料模型进行静力学试验与仿真试验验证其材料模型的正确性,利用ABAQUS有限元分析软件对五个结构设计因素进行了仿真分析,分析各结构因素对其径向膨胀量的影响,确定其最佳设计方案;结果表明：限制层厚度c、形变层厚度b、气室高度h、圆角R是影响其膨胀量的关键因素,最佳设计参数为限制层厚度4mm、形变层厚度2mnm、气腔数量4、气室高度12mm、圆角8mm。     

PWM气动调压阀数学模型的建立、仿真及实验研究

从理论上对PWM气动调压阀进行了分析,建立数学模型,并通过仿真与实验结果表明该数学模型比较成功。     

七自由度气动人工肌肉机械手臂的设计及研究

设计了一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械手臂。肩部采用球绞形式,实现类人肩关节旋内／旋外、屈／伸及内收／外展三个自由度,旋转运动范围为-39．5～39．5°,屈伸运动范围为－44．5～44．5°,收展运动范围为0～35．0°。肘部和腕部均采用虎克铰形式,实现肘关节的屈／伸、旋内／旋外以及腕关节的内收／外展、屈／伸,其中肘关节旋转运动范围为～39．5～39．5°,屈伸运动范围为－60．5～32．5°;腕关节收展运动范围为～70．5～70．5°,抬伸运动范围为-39．5～39．5°。对机构进行了仿真分析,并搭建了手臂实物系统进行测试。实验结果表明,该手臂重量轻,受控性好,能够很好地实现人类关节的柔顺运动。     

有挠性驱动单元的双足机器人研制与步行实验

为减缓机器人脚底冲击,设计、研制带有挠性驱动的10自由度仿人双足机器人,该机器人髋关节俯仰关节由FDU-II型挠性驱动单元驱动;搭建FDUBR-I型仿人双足机器人控制系统硬件和软件,组建上位机与两块运动控制卡的交换式以太网络用来实现上位机与运动控制卡的实时通信,该控制系统包括FDU-II型挠性驱动单元的张力反馈和关节全闭环控制子系统;进行FDUBR-I型仿人双足机器人稳定步行实验,验证FDU-II型挠性驱动单元对机器人髋关节的驱动能力以及基于黏弹性动力学模型反馈的关节全闭环和张力反馈控制器的控制效果,机器人在0.1 km/h的步速下实现双足稳定步行.     

Numerical simulation for sheet metal forming process of 16Mn blade of large concrete-mixer truck

A finite element analysis method was used to simulate the stamping process of the blade of a large concrete-mixer truck. The updated Lagrange method and the elasto-plastic constitutive equation were adopted to solve the large strain and displacement deformation of the blade. A modified Coulomb friction model was used to solve the sliding contact between the blade and the dies. The yon Mises stress distribution in the blade, the spatial displacement variation and the spring-back of the typical node were investigated in the simulation. The yon Mises stress in the blade where the spring-back occurs is lowered from 463.0 MPa to 150.0 MPa before and after the spring-back.A typical node in the blade has a 3.33 mm spring-back in Z direction. The results of the experiments agree well with the simulation. The analysis results are valuable for designing optimal tool dies.     

地过程分析的地下软弱层状岩石巷道破坏的相似模拟试验研究

对模拟实验原理进行了阐述 ,结合现场实际破坏特征 ,对软弱层状岩石巷道的破坏过程进行了相似模拟实验 ,根据试验结果和计算机仿真结果 ,对其破坏过程进行了分析 ,对现场施工具有指导意义     

风力机复合材料叶片流固耦合分析

为了给风力机叶片优化设计及研发工作提供准确的数据,减少成品的开发周期,降低成本,并保证风力机的安全运行,提出一种针对铺层后风力机风轮及叶片并利用ANSYS Workbench进行单向流固耦合分析的方法.主要在传统翼型NACA4412模型下进行叶片建模改进,应用铺层设计把叶梢、叶根、展向等改成渐变式厚度并进行流固耦合分析.数值模拟结果表明:叶片在风速13 m/s时叶尖部分压力最大,此时叶片弦长及其厚度处于最小状态,叶片中部靠近叶片前缘的位置为应力最大处.     

Development of multiple soft computing models for estimating organic and inorganic constituents in coal

The distribution of the various organic and inorganic constituents and their influences on the combustion of coal has been comprehensively studied. However, the combustion characteristics of pulverized coal depend not only on rank but also on the composition, distribution, and combination of the macerals.Unlike the proximate and ultimate analyses, determining the macerals in coal involves the use of sophisticated microscopic instrumentation and expertise. In this study, an attempt was made to predict the amount of macerals(vitrinite, inertinite, and liptinite) and total mineral matter from the Witbank Coalfields samples using the multiple input single output white-box artificial neural network(MISOWB-ANN), gene expression programming(GEP), multiple linear regression(MLR), and multiple nonlinear regression(MNLR). The predictive models obtained from the multiple soft computing models adopted are contrasted with one another using difference, efficiency, and composite statistical indicators to examine the appropriateness of the models. The MISOWB-ANN provides a more reliable predictive model than the other three models with the lowest difference and highest efficiency and composite statistical indicators.     

Impacts of flexible obstructive working environment on dynamic performances of inspection robot for power transmission line

The rigid-flexible coupling dynamic modeling and simulation of an inspection robot were conducted to study the influences of the flexible obstructive working environment i.e. overhead transmission line on the robot＇s dynamic performance. First, considering the structure of the obstacles and symmetrical mechanism of the robot prototype, four basic subactions were abstracted to fulfill full-path kinematic tasks. Then, a multi-rigid-body dynamic model of the robot was built with Lagrange equation, whil~e a multi-flexible-body dynamic model of a span of lin~ was obtained by combining finite element method （FEM）, modal synthesis method and Lagrange equation. The two subsystem models were coupled under rolling along no-obstacle segment and overcoming obstacle poses, and these simulations of three subactions along different spans of line were performed in ADMAS. The simulation results, including the coupling vibration parameters and driving moment of joint motors, show the dynamic performances of the robot along ftexibile obstructive working path： in flexible obstructive working environment, the robot can fulfill the preset motion goals; it responses slower in more flexible path; the fluctuation of robot as well as driving moment of the corresponding joint in startup and brake region is greater than that in rigid environment; the fluctuation amplitude increases with increasing working environment flexibility.     

广东科学中心球壳结构施工监控仿真分析

广东科学中心占地面积为45．39万平方米,其巨型框架结构和网壳结构均为空间高次超静定结构,空间受力不明确,结构分析与建立计算模型有难度。采用正装动态分析法,利用有限元软件ANSYS的单元生死技术,结合施工工艺模拟施工过程7个工况对广东科学中心G区球壳结构的拆模卸载过程进行仿真分析,并且使用高精密测量仪器现场监测球壳结构的应力和变形情况,通过有限元计算值和现场实测数据的比较,找出结构受力和变形的规律,达到控制结构的目的,为下一步施工工序提供有效地指导。     

手臂机器人网络教学实验系统的服务器设计与开发

介绍了一个以手臂机器人为实验对象的远程实验教学系统,主要介绍系统服务器的设计与开发技术.该系统采用B/S三层体系结构模型,主要提供了远程监控、仿真和记录检索的实验功能.通过校园网,用户可以远程访问本系统进行远程控制实验或仿真实验.做远程控制实验时,用户可以在本地选择不同控制算法和提交控制参数,实现对手臂机器人的远程控制,而且能在本地浏览器上在线观看实时的实验运动录像.该系统还可供实验者在线进行仿真实验,模拟对手臂机器人的各种控制效果;同时,还可以保存实验信息,提供历史实验数据查询.     

堆煤荷载下软土-群桩-承台体系三维数值分析

为了探讨软土场地中堆煤荷载作用下邻近群桩承台体系受力变形特性,以马来西亚某大型储煤场为具体工程背景,基于大型有限元数值计算平台ABAQUS建立可考虑空间刚度效应的堆煤荷载作用下软土-群桩-承台体系三维非线性数值模型,对既定场地群桩承台基础方案进行受力变形分析和安全性评价.结果表明,在堆煤荷载作用下,靠近堆煤侧桩体侧向位移最大,在软弱夹层深度范围内桩体内力变化存在突变现象;在边承台桩身中部和底部,以及中承台桩顶与承台连接处存在拉应力集中区.