仿生双足水上行走机器人运动学分析及优化设计

设计了仿生双足水上行走机器人行走机构,导出了两脚掌中心的运动轨迹方程、速度及加速度方程;以模拟蛇怪蜥蜴脚掌的运动轨迹为目标,选取给定脚掌拍击和扑打阶段的运动轨迹参数,进行给定轨迹的最优化设计,得到腿部机构的各个杆长参数.根据优化结果制作样机,并分析证明该仿生机构脚杆的运动能够满足蛇怪蜥蜴脚掌的运动轨迹要求.     

仿蛇怪蜥蜴推进装置运动仿真分析及试验研究

通过模仿蛇怪蜥蜴水上奔跑时腿部运动姿态,设计了一种仿蛇怪蜥蜴推进装置。在前期理论分析基础上,着重讨论了仿生推进装置性能随叶轮转速的变化规律,应用计算流体力学模拟了推进装置的三自由度运动,分析了转速对仿生推进装置的推进速度、推进力和升力等参数的影响,进一步开展了原理试验。仿真和试验结果表明,增大叶轮转速可提高仿生推进装置的推进速度,但存在一定的临界范围,超出此范围,增加叶轮吃水深度可有效提高航速。     

仿蛇怪蜥蜴推进装置运动仿真分析及试验研究

通过模仿蛇怪蜥蜴水上奔跑时腿部运动姿态,设计了一种仿蛇怪蜥蜴推进装置。在前期理论分析基础上,着重讨论了仿生推进装置性能随叶轮转速的变化规律,应用计算流体力学模拟了推进装置的三自由度运动,分析了转速对仿生推进装置的推进速度、推进力和升力等参数的影响,进一步开展了原理试验。仿真和试验结果表明,增大叶轮转速可提高仿生推进装置的推进速度,但存在一定的临界范围,超出此范围,增加叶轮吃水深度可有效提高航速。     

仿生双足水上行走机器人优化设计及控制方法

研究一种新型双足水上行走机器人推进机构及控制方法。借鉴蛇怪蜥蜴双足水上行走功能,分析双足机器人水上行走动力学机理;结合平面四杆机构运动和坐标转换公式,分析Watt-I型机构运动方程,用以模拟蛇怪蜥蜴的脚掌轨迹,设计双足水上行走机器人推进机构,建立机器人的虚拟样机模型并进行机构优化设计;设计机器人的中枢模式发生器(Central pattern generator,CPG)控制器和模糊控制器并进行参数分析,提出双足水上行走机器人的CPG-模糊控制方法,完成机器人控制系统的搭建,进行仿真验证;制作出双足水上行走样机,进行双足机器人水上行走试验,测得推进机构的作用力曲线;在平衡装置不工作和工作情况下分别测量机器人水上行走过程中的实时偏角,并进行比较。试验结果表明推进机构及控制方法满足双足机器人水上行走要求。     

仿蜥蜴水面机器人脚掌设计

水面机器人是指不依赖于净浮力而能够在水面上自由运行的新型机器人。其脚掌的形状将直接影响到机器人系统的运动特性。受蛇怪蜥蜴运动特点的启发利用多节铰链结构设计了一种新型的蹼状脚掌来模拟其运动。运用流体力学理论对该脚掌进行了详细设计并对其进行了运动学分析,在理论上论述了设计的可行性并对其仿真验证。该研究对今后该机器人在水上自主控制、整机样机制作和实验分析打下了基础。     

不同转速下仿生叶轮的动态性能分析及结构优化设计

为突破传统排水型两栖车辆"阻力墙"现象,基于蛇怪蜥蜴踏水仿生学原理设计了一种轮-叶复合式仿生推进装置。为进一步研究仿生叶轮自由运动状态下力学性能和运动规律,构建了基于恒转速的仿生叶轮流体动力学模型,附加仿生叶轮自身重力作用,采用基于欧拉网格的有限体积法离散流体力学偏微分方程,应用UDF自编译实现仿生叶轮重力作用下的二自由度恒转速运动,依靠求解离散化偏微分方程获得该力学模型的最终解析。数值分析揭示了仿生叶轮在不同转速工况下的托举力、推进力、速度和位移等物理量的变化规律,模拟了仿生叶轮的真实自由运动过程,并开展了以性能分析为中心的仿生叶轮结构优化设计,为优化仿生叶轮性能提供了设计思路。     

模仿蛇怪蜥蜴的仿生推进装置结构研究

通过模仿蛇怪蜥蜴在水上行走时腿部的运动姿态,设计了一种轮-叶复合式仿生推进装置。为了在结构设计阶段评估叶片数对推进装置动力性能的影响,利用三维造型软件建立了不同叶片数的推进装置的物理模型,通过计算流体力学软件对推进装置进行了数值计算,获得了三种设计方案的水动力学特性。仿真结果表明:随着叶片数的增加,推进力呈减小趋势,升力呈增大趋势,推进装置受力周期性波动的幅值随之减小。最后,根据物理模型制作了试验样机,入水测试表明仿生推进装置能够实现滑行状态。     

构造仿生关节的 3自由度并联机构运动特性

论述用并联机构构造仿生关节的原理,讨论仿生关节的结构特点,分析生物关节的运动特性及控制特点。采用三自由度具有与生物关节相似机械结构的滑块式并联机构;对采用的并联机构进行结构原理设计。建立机构位置方程,建立基于智能控制的位姿变换矩阵。设计仿生关节机构的结构参数;应用数值解法对机构的结构参数作仿真,并对其结论作分析。     

欠驱动AUV水平面轨迹跟踪的反步控制研究

针对欠驱动AUV水平面轨迹跟踪响应速度慢、系统抖振严重、运动轨迹与期望轨迹误差大的问题,对AUV经典的运动形式即水平面轨迹跟踪的运动特点进行了研究,分析了AUV水平面的运动规律。通过将地面误差变量转换为船体坐标变量的方法,建立了AUV水平面的误差方程,基于反步控制算法设计了欠驱动AUV水平面轨迹跟踪反步控制器,利用Lyapunov稳定性理论分析了整个闭环控制系统的稳定性。通过Matlab软件的数值仿真对所设计的控制器的有效性进行了验证。同时,利用设计的反步控制器在无外界干扰条件下对AUV轨迹跟踪进行了仿真,用以验证轨迹跟踪算法的稳定性。实验结果表明:AUV的运动控制轨迹能够与期望曲线重合,水平面运动轨迹的误差在可控范围,并且各个指标都趋于稳定。     

药品纸盒包装机取盒机构优化设计

为了解决高速包装机取盒机构存在掉盒漏吸问题,对取盒机构进行结构优化与动态设计。通过对取盒工艺及取盒机构工作原理分析,建立机构运动规律的数学模型,利用Matlab软件以轨迹面积为目标进行优化设计,确定影响取盒运动轨迹的关键参数,利用Solidworks软件对机构进行了三维建模及运动仿真,通过对速度与加速度的分析确定了机构的稳定性。分析了不同结构参数对取盒可靠性的影响,确定了机构关键参数的最优值,完成了取盒机构的结构设计。     

叶切面最大厚度数值计算与应用

以叶切面最大厚度的数值计算方法为基础,探讨叶切面最大厚度计算的计算机实现,介绍叶切面厚度数值计算法的应用实例.     

Natural frequencies of vibration of a class of solids composed of layers of isotropic materials

In a recent paper, the Ritz method with simple algebraic polynomials as trial functions was used to obtain an eigenvalue equation for the free vibration of a class of homogeneous solids with cavities. The method presented is here extended to the study of a class of non-homogeneous solids, in which each solid is composed of a number of isotropic layers with different material properties. The Cartesian coordinate system is used to describe the geometry of the solid which is modelled by means of a segment bounded by the yz, zx and xy orthogonal coordinate planes and by two curved surfaces which are defined by fairly general polynomial expressions in the coordinates x, y and z. The surface representing the interface between two material layers in the solid is also described by a polynomial expression in the coordinates x, y and z. In order to demonstrate the accuracy of the approach, natural frequencies are given for both a two- and three-layered spherical shell and for a homogeneous hollow cylinder, as computed using the present approach, and are compared with those obtained using an exact solution. Results are then given for a number of two- and three-layered cylinders and, to demonstrate the versatility of the approach, natural frequencies are given for a five-layered cantilevered beam with a central circular hole as well as for a number of composite solids of more general shape.     

盘丝极心偏对三爪自定心卡盘找标精度影响的分析

三爪自定心卡盘作为机床的主要附件,已有一百多年的发展历史,尽管目前随着数控技术的不断发展,越来越多地需求高速动力卡盘,但三爪自定心卡盘目前仍有一定的市场。 要保证卡盘可靠地夹紧工件,必须使其有可靠的夹持精度;要保持卡盘的精度,必须要严格控制各零部件公差及误差,如盘丝的极心偏。 　　极心偏是形成圆的渐开线的基圆圆心 (极心 )与盘丝内孔中心不同心所造成的偏差值。它对卡盘精度的影响分两种情况,一是卡爪夹持弧采用配磨,二是卡爪夹持弧采用单磨。本文主要探讨配磨时的影响。 　　卡爪夹持弧采用配磨,即每台卡盘整体…     

圆柱面素线的直线度公差带解析

详细分析了圆柱面素线的直线度公差带在新旧标准中定义和解释的区别，并从对圆柱面素线实际要素检测的角度，提出了推行新标准的实际意义。     

双丝杠驱动机构同步分析

介绍了双丝杠驱动机构工作原理,论述了双丝杠运动产生不同步的原因以及如何判定与解决同步问题。     

膨胀套导向机构的设计

通过分析膨胀套在实际使用产生滑移受阻现象、卡死现象原因的实质,并在分析产生问题原因的基础上提出了改进措施即：增加导向机构。     

广州地铁APM列车制动机理分析

根据广州市珠江新城旅客自动运输系统(APM)列车的运行特点,介绍APM列车制动系统的制动方式及其特点,分析APM列车动态制动和摩擦制动的工作机理及其区别和联系,阐明APM列车制动系统的电控制过程和气控制过程,从而为APM列车制动系统的维护和管理提供一定的依据.     

磨粉机快辊轴承座加工工艺设计

设计了磨粉机快辊轴承座的加工工艺和具体的工装夹具.利用卧式加工中心加工磨粉机快辊轴承座,辅以能够高效快速夹紧的夹具,既可以保证加工精度,又能够提高加工效率.     

活塞销孔加工工艺的改进

我公司于８０年代末引进Aspera公司年产８０万台冰箱（冷柜）压缩机生产线及软件技术，在压缩机加工中，活塞销孔（如图１所示）的加工是难点之一。用镗床加工，质量一直难以达到要求，废品率很高。后来我们将Aspera公司的加工工艺即精镗后滚光改为精镗后用金刚石铰刀粗、精铰孔，由此解决了这个技术难题。（１）原意大利Aspera公司工艺简述其工艺流程为：钻６．５通孔→扩孔至７＋０．１→粗镗７．４７３＋０．０３６、圆柱度０．０１→精镗至７．９３５＋０．００６、圆柱度０．００２→滚光７．９３８＋０．００６、圆柱度０…     

我校工业设计教育改革初探

针对目前市场对工业设计人才的需求,本文论述了我校在工业设计教育方面的改革措施,着重介绍了我校工业设计教育在软件和硬件方面所进行的一系列的改革。