柔性臂机器人控制关键技术的研究进展

满足高速、轻质要求的柔性臂机器人是近年来的研究热点。根据结构特征将柔性臂机器人分成三种类型:柔性杆件机器人、柔性关节机器人及综合柔性杆件和柔性关节特点的混合柔性机器人。围绕近年来这三类机器人在动力学建模和控制策略上的进展及研究成果,对柔性臂机器人控制的关键技术进行了概括和阐述。     

基于高速摄像系统的电极丝动态特性实验

针对柔软的电极丝在充满工作液的微细切缝中快速移动加工,很难用常规的实验仪器验证理论模型分析得出的电板丝动态特性结果问题。文中提出了将高速摄像应用到电极丝动态特性实验研究的方法。首先,通过电极丝状态方程的Jacobian矩阵对其固有频率进行理论分析。然后,建立基于高速摄像机的电极丝动态特性实验系统,并提出基于HALCON软件的电极丝图像处理算法。最后,根据三组不同工况,分别进行了电极丝动态特性实验,实验研究结果表明:理论分析得出电极丝频率结果与实验检测结果基本一致;并且在脉冲电源不放电情况下,电极丝向工件加工边偏移振动;工作液可以有效抑制电极丝振动,但对低频振动抑制不显著;同时,电极丝换向移动对其动态特性影响很大。     

高速电火花多次线切割电极丝振动模型建立

为了建立高速多次线切割电极丝非线性流固耦合振动模型,首先通过定义一个平均摩擦系数,将多次切割切缝转换成等价的同心环柱流道,然后对电极丝在电介质流体中的受力情况进行分析,建立起多次切割电极丝的空间力学模型,同时推导出各个力的表达式。在此基础上,根据力平衡方程,建立了多次切割电极丝振动模型。最后采用四阶Runge-Kutta法分析了参数对电极丝动态特性的影响,为解决目前多次切割的加工精度稳定性较差问题,提供基础理论依据。     

管道经济使用寿命模型的研究

通过建立管道经济使用寿命模型和管道生命年限时间轴,对科学的管道更换时间进行了定量预测;结合工程实例验证了管道经济使用寿命模型的可行性和实际生产意义,为供水管网管理决策者对管道的最优化使用提供了分析依据;模型的提出也将供水管道的维护管理模式由被动检漏模式转变为主动控漏模式,合理地降低了管道漏损,提高了供水的安全性和可靠性.     

基于电力载波通信的供电锁相测控系统

随着信息科学技术的飞速发展,使用电力线载波进行通信的手段变得越来越广泛.依据目前供电系统的主要性能和市场需求,运用先进的锁相倍频技术及PL3105直接序列扩频电力线载波通信的方式,对一个局域网络内用户的电能状况进行实时监测和控制管理,形成了一套完善的供电测控实施系统.该系统是集数据采集及存储、载波通信、网络传输、功率计算、数据显示、计算机控制等功能于一体的自动化系统,实现了供电管理的数字化、精确化和智能化.     

盐酸二甲双胍的合成工艺研究

以双氰胺与盐酸二甲胺为原料,在加热熔融存在下通过加成反应制备盐酸二甲双胍,探讨了合成反应的工艺条件。在最佳工艺条件下,产品的收率为93.2%。     

大豆蛋白纤维CoolDry纤维四组分混纺纱的开发

探讨棉/大豆蛋白纤维/CoolDry纤维/涤纶40/25/25/10 14.8tex混纺纱的纺纱工艺。针对几种纤维性能特点以及混纺纱质量要求,优选原料规格,采用包混、条混相结合的工艺,增加精梳预并工艺,确保了成纱混纺比;在各工序针对性地采取相关措施以解决纺纱过程中的纤维损伤、均匀混和、条干均匀度、纱疵等问题,最终保证了混纺纱的顺利生产。认为:该多组分混纺纱的质量达到了产品开发设计要求。     

可变位姿越障轮椅的控制系统

为了改善老年人和残疾人行动不便的情况,针对可变位姿越障轮椅的各种功能需求,提出了可变位姿越障轮椅的控制系统。设计了以PC机为上位机,以STM32为运动控制处理器的控制系统,介绍了整体功能需求;采用CAN模块实现STM32与PC机、各驱动模块的通信;设计了以伺服电机为驱动电机的位姿变换功能;设计了整个轮椅位姿极限位置监测报警系统;采用手柄操控器的红外遥控功能,设计了可变位姿越障轮椅的人机操作系统。课题组的研究有益于可变位姿越障轮椅的功能快速响应,便于轮椅的调试也让使用者更加方便地操控轮椅。     

基于多层嵌套结构的仿生弹射机器人研究

避役捕食过程中舌头瞬间释放巨大的能量,以高达500 m/s~2的加速度弹射伸长至身体长度2倍的距离。受避役弹舌运动以及其舌器官生理结构的启发,提出一种模拟避役舌弹射能力的仿生弹射机器人。首先,分析避役舌器官的构成以及其高速弹射的运动机理,建立弹射机构的简化物理模型,并进行基于MATLAB软件的动力学仿真分析;其次,基于多层弹性体嵌套结构建立弹射机器人的三维结构模型,应用Solid Works软件进行结构的运动学仿真分析;最后,完成该机器人样机的零件加工、组装和调试,并进行样机弹射试验。通过试验数据的采集处理,与仿真结果进行对比分析发现:该弹射机器人的弹射加速度能达到6 653 m/s~2,最大弹射速度达到15 m/s,且最大伸展距离约为0. 44 m,为初始状态的2. 6倍。结果表明该仿生弹射机器人的弹射速度和加速度都较高,验证了仿生弹射机器人结构设计的有效性。     

基于VB的嵌入式温控系统

介绍了一种数字型PID嵌入式温控式系统。该系统由PC104、传感电路、变送器电路、可控硅控制电路及PID软件功能包和非线性校正软件功能包组成,具有实时监控和自动调整温度等功能。重点介绍了系统的软件设计部分,即用软件实现了PID算法及传感器的非线性校正的方法,系统采用可视化编程语言VB进行编程。