履带式折叠越障搜救车的设计

设计一种适应于灾后废墟区或野外进行搜救的多功能越障车.通过蜗轮蜗杆减速器、轴套轴机构及电磁离合器可使越障车翻越较大障碍;三角型履带轮遇到小障碍时,自然向前滚翻,能够顺利翻越小障碍;车体前后均安装侧臂,可实现双向行走和越障.车体上装置采用模块化设计,能够满足人为或自然的灾后救援、反恐行动等不同任务的要求.     

变形六轮腿式机器人越障性能分析与结构优化设计

为了提高移动机器人的越障能力,提出了一种变形六轮腿式移动机器人总体结构,分析了其越障原理及机器人越障时前腿机构的运动特性要求。利用多体动力学仿真软件Adams,建立了前腿机构的参数化模型,分析了前腿特征点在越障过程中的运动轨迹变化。提出了前腿机构越障过程的两个约束条件,以前腿机构越障高度最大为优化目标,对影响机器人越障性能的关键参数进行了优化设计。优化结果表明:前腿机构的越障性能得到了大幅提高,并且满足越障时的运动特性要求,为移动机器人的总体设计与研究奠定了基础。     

月球车六轮摇臂转向架的优化设计

研究了月球车六轮摇臂转向架机构的优化设计问题.在分析了月球车移动机构行走及越障等任务要求的基础上,提出了摇臂转向架机构的性能评价指标,包括4个方面.针对性能评价指标,对月球车摇臂转向架机构进行了多目标优化设计.仿真实验表明采用优化设计得出的机构参数可以有效地提高月球车移动机构的行走及越障性能,为车体的机构系统设计提供理论依据.     

模块化可对接爬壁机器人

针对单体爬壁机器人越障能力低而多关节爬壁机器人壁面运动能力差的问题,提出了一种具有对接能力的模块化电磁吸附爬壁机器人设计。主要介绍了单体吸附爬壁模块、越障关节结构设计以及爬壁机器人的控制系统设计。该机器人的单个模块能够独立吸附行走,而多个模块对接后则能利用越障关节完成壁面越障。实验证明此种模块化可对接爬壁机器人爬壁性能良好,不仅能在壁面进行越障,且能够在单目视觉系统导引下实现壁面对接和分离。     

八轮式爬楼越障机器人设计与仿真分析

以移动机器人为研究对象,提出了一种以多组四杆机构为基础的八轮式爬楼越障机器人,机器人整个悬架结构呈对称式分布且载荷平台为整体式,控制和结构简单、具备承载能力且越障性能高。对机器人进行了整体方案设计、稳定角分析和越障仿真,对越障机构进行运动学分析以及优化得到了优化的轨迹图形,验证了机器人结构的合理性和稳定性,并通过样机实验验证了机器人承载和越障的稳定性,得到了机器人负载、越障高度和爬坡角度等基本性能参数。     

履带式越障机器人系统设计

针对复杂地形环境的巡检作业,设计了一种履带式越障机器人。分析了复杂地形特点,确定了履带式越障机器人的系统方案,进而利用组件对机器人及越障机构进行了设计,并搭建了履带式越障机器人机械本体结构。基于BASRA主控板搭建了履带式越障机器人控制系统,并采用模块化的设计思想编写控制系统程序,进行了履带式越障机器人的越障性能试验。试验结果表明,履带式越障机器人可以顺利爬越2层台阶障碍物,为能够在复杂地形下进行巡检作业的机器人研究提供理论依据。     

轮履变结构反恐机器人设计及运动学分析

针对轮履复合式反恐机器人轮和履带分开设计,结构不紧凑的问题,提出一种轮履变结构反恐机器人新型机构设计。轮式移动和履带式移动可相互转变,使机器人具有机构可重构的特点,从而使机器人体积减小,结构更加紧凑,既能采用轮式方式快速移动,又能采用履带方式进行越障。通过对机器人进行运动学分析和在RecurDyn软件中进行越障仿真研究,验证了机器人的越障性能,同时为后续机器人实验研究提供了理论依据。     

基于高架四边形结构的越障机器人机构分析和仿真

研究了一种基于高架四边形结构的六轮机器人。机器人结构分为前叉、机体和尾部,前叉及机体两侧采用的能够根据地形被动变形的四边形结构,使得机器人具有较强的被动越障能力。根据越障高度设计的需求,对机器人越障结构进行建模分析,得出机器人越障结构的分析结果。通过ADAMS软件对机器人进行越障性能仿真,获得各轮在运动过程中的动力学参数数据。最后,通过实验,验证了机器人的越障能力。     

磁悬浮巡检机器人越障结构设计及仿真

针对目前设计的架空高压巡检机器人越障步骤多,跨越障碍运行不稳定问题,提出一种基于磁悬浮运行方式的机械机构,该机构越障步骤少,越障过程平稳,可跨越间隔棒、防震锤和直线夹等障碍。该开合机构利用丝杆螺母实现机器人主体的张合运动,从而实现越障。对该机构进行运动学分析,验证了此设计的理论可行性;建立了巡检机器人的三维模型及障碍物模型,运用Solidworks Motion插件对巡检机器人越障进行仿真分析,并对越障机构的机械结构进行优化,通过对越障机构末端执行件弯连杆的速度与加速度曲线图分析,显示该越障机构可以较好地越过障碍。     

车辆电磁制动器CAT系统的开发

针对制定的电磁制动器试验规范和评价体系,进行车辆电磁制动器计算机辅助测试技术(Computer aided test, CAT)测试系统的结构设计,用调速电动机驱动摩擦盘,模拟不同车速时汽车制动鼓的转动;设计出合适的电磁制动器和电磁体的安装机构,为便于实现测试自动化,采用气动分离机构。基于多功能数据采集卡(Data acquisition, DAQ)和图形化编程语言LabVIEW,提出虚拟仪器测试系统方案,开发出车辆电磁制动器关键性能的计算机辅助测控系统,实现了电磁制动器制动力矩及其关键部件电磁体的电磁吸力、摩擦力等的测试。最后用LabVIEW与SQLServer通信接口的设计,实现了CAT系统与CAD系统的集成和数据共享。该系统经过计量认证和两年的实际运行表明,基于虚拟仪器的电磁制动器性能测试系统能够满足测试需求,测量所得数据能够满足分析的要求。     

电磁炮导轨的变形耦合分析

为了对电磁炮导轨的变形进行分析、研究与仿真,基于有限元分析方法,建立了身管模型;采用直接耦合法进行求解,对有磁场的电磁炮身管进行有限元分析计算,探讨了电磁炮发射时电磁力对电磁炮导轨的变形和应力分布的影响。通过计算,证明考虑磁场的耦合分析模型,比没有考虑磁场的分析模型更接近实际发射的情况,该数值模拟具有重要的参考价值。     

可重构单体机器人动力学分析与控制

给出了可重构机器人在移动过程中的动力学模型,并提出了相应两种控制方法,即构形调整法和状态调整法。通过仿真试验得到,构形调整法能够在不影响状态的情况下,同时满足机器人运动稳定性和越障性的要求,增强了机器人运动的鲁棒性。     

被动式电磁阻尼器对转子振动进行控制的机理探讨和实验研究

设计了一种新型的被动式电磁阻尼器，其采用直流稳压电源供电，无需控制。本文对该阻尼器用于转子振动控制的机理进行了探讨，实验研究了该阻尼器的减振、增稳效果。结果表明，该阻尼器减振效果明显，结构简单，性能可靠，成本低，有推广应用价值。     

基于姿态的轨道焊接机器人智能越障控制方法

为了机器人能更好地完成轨道焊接任务,减少障碍物对工作的影响,提出了基于姿态的轨道焊接机器人智能越障控制方法。分析越障时机器人姿态稳定性,判定机身质心位置,明确焊接臂角度和碰触点,估算出姿态支持点位置,同时将实时运动数据传输到受力锥模型中,计算最小偏移势能推测越障倾翻方向,得出最佳稳定锥。初始化蚁群遗传算法、设定主程序,迭代出全局越障路径;考虑到户外工作环境存在路径规划阻力,结合卡尔曼滤波的状态转移矩阵,减少误差完成智能越障控制。仿真实验表明,所提方法在恶劣路况下也能实现精准越障,且可以智能调节姿态,使机器人恢复稳定。     

新型八轮月球车悬架的研制

提高整车质量在各轮上分配的均匀性,可提高驱动电动机驱动功率的一致性;提高悬架被动适应松软复杂地形能力,可提高其稳定性和越障能力。因此,对八轮月球车被动适应地形的悬架进行拓扑结构综合,确定两种可用的八轮悬架构型,并对这两种悬架构型进行双侧车轮同时跨越垂直障碍、适应曲面地形和车体运动平稳性仿真分析。根据分析结果,确定适合的八轮月球车悬架构型,针对这种八轮月球车移动系统的组成和工作原理进行了论述。利用ADAMS软件对悬架结构参数进行优选,在此基础上进行悬架和差动装置的结构设计,并加工出原理样机。对原理样机进行爬坡、越障等性能试验,试验结果表明：各轮载荷分布较均匀,适应地形能力强,能够爬上坡度为22°的松软沙地,越过200 mm高的障碍。     

可变形轮腿式机器人行走机构设计与研究

针对当前轮腿式越障机器人的局限性,设计了一种新型的车轮可变结构机器人,该机器人可以在轮腿之间自如切换。介绍了可变结构车轮的工作原理,该机构在平坦地面上运动以轮子模式行走,当遇到障碍物切换为类花瓣模式越过障碍。对车轮在两种模式下的直行与转弯过程进行理论分析,建立了运动学仿真模型,并对模型进行求解。为了验证分析结果,采用Adams软件对车轮的越障过程与复杂路面行走进行了运动仿真。仿真结果表明,设计的车轮结构可行性较高,具有轮式机构的稳定性,同时具有腿式机构较高的越障能力,使机器人可以适应多种复杂的路况环境。     

电磁式张力器的结构设计和张力测试

电磁式张力控制器是张力控制系统最小的控制单元,设计了一种电磁式张力控制器,介绍该张力控制器的结构,分析其工作原理,并且搭建实验平台,测量其相关参数,验证其张力控制能力。使用Maxwell软件对张力器进行磁场分析。通过对比分析表明,选取合适的材料和参数,可使电磁式张力控制器达到需要的控制值。     

机电系统在电磁力作用下的主共振分析

建立了三相交流电动机-弹性连杆机构系统的耦合动态方程,用多尺度法分析了该系统在电磁力作用下的主共振现象,得到了该系统的主共振特性与电磁力之间的内在联系。最后通过实验证明了理论分析结论与实验结果相符。     

电磁脉冲阀动态性能的AMESim仿真及双压控制改进

以某型号电磁脉冲阀为研究对象,分析其机械结构及工作原理并建立了物理运动模型。利用AMESim仿真软件建立了电磁脉冲阀的系统仿真模型。通过仿真分析与实验验证得到双压控制改进方案对电磁脉冲阀出口气压动态性能的影响。结果表明,双压控制方案能够有效地减少出口气压的响应时间并节省关闭时间。仿真分析与实验验证结合的方法可用于先导式电磁阀的设计分析和性能改进。     

复杂电磁系统的电磁防护设计原则

复杂电磁系统是一个典型的强电磁脉冲源,高功率高电压设备放电产生的脉冲不仅对低电压的通信控制设备有干扰和破坏作用,同时也对操作人员等生物体构成不良影响.通过对强电磁脉冲的特性分析,讨论总结了复杂电磁系统中的电磁防护设计原则,并用于指导实际应用,取得了很好的防护效果.