长臂式仿生软体机器人及其主动弯曲模型

针对软体机器人结构化分析困难的问题,对软体机器人气腔耦合结构、嵌入式加强材料以及充气状态下的弯曲变形等方面进行了研究,提出了一种新型的长臂式仿生软体机器人结构,该结构为多腔、多节耦合,可以实现任意方向的大范围弯曲。通过力矩平衡方程建立了长臂式仿生软体机器人的静态模型及主动弯曲数学模型,并实现了基节的各个力矩的数值化近似求解。采用上、下位机控制思想,基于ITV气压比例阀搭建了实验平台并设计、制作了软体机器人样机进行测试。研究结果表明,弯曲运动实验结果与仿真曲线基本一致,由此验证了理论模型的正确性。     

电动汽车驱动电机轴承寿命可靠性试验研究

针对电动汽车国产驱动电机轴承寿命短、可靠性低的问题,通过对电动汽车驱动电机轴承工作特性进行分析,提出了电动汽车驱动电机轴承寿命可靠性的模拟试验参数和一种台架模拟试验机的设计方法。对国内外同型号驱动电机轴承样品的台架进行了模拟试验对比。结果表明:国内外驱动电机轴承寿命可靠性的主要差距来源于润滑、密封和耐高低温性能等方面;该结果可为国产驱动电机轴承寿命的可靠性提升提供技术改进方向的参考。     

蜂窝体脱硝催化剂智能锯切系统的设计与研究

针对现有蜂窝体脱销催化剂锯切加工系统人工参与过多、智能化程度较低的问题,对蜂窝体脱销催化剂的物理特性、几何尺寸进行了分析,对现有蜂窝体脱销催化剂锯切系统的相关成果进行了研究,设计了一款集成六自由度机器人的新型、高效、智能锯切加工系统,实现了自动进料输送、机器人上料、双端同步锯切、机器人下料、自动出料输送等工作流程,该系统采用了模糊PID控制策略来实现恒锯切力变进给速度的闭环控制,六自由度机器人与PLC控制系统的控制信息交互采用了Profibus总线。实验研究结果表明,研制的蜂窝体脱硝催化剂智能锯切系统能够实现锯切系统的无人管理,大大降低由于蜂窝脱销催化剂工件锯屑毒性对人体造成的伤害;该系统具有高效、高精度和高智能化等显著优点。     

基于IGES的钣金零件特征识别的方法研究

针对钣金设计软件数据模型的外部读取与特征识别问题,对钣金设计软件的数据共享、IGES文件结构以及零件特征分类进行了研究,提出了一种基于IGES曲面模型的后置处理方法,通过遍历IGES文件,获取了钣金零件的所有裁剪参数曲面信息,建立了以折弯面作为结点的双向链表的数据结构,根据IGES文件的数据特征,对钣金零件进行了特征分类,提取了钣金折弯特征并建立了特征间的依赖关系。利用Pro/E软件绘制的钣金零件对特征识别方法进行了测试。研究结果表明,该方法能够准确地获取钣金的特征,为钣金零件折弯仿真与工序规划提供了可靠的特征数据,使得产品开发周期缩短了近30%,最终实现了钣金加工的精确性与高效性。     

工业磁轴承电涡流阻尼伴随特性研究

针对工业磁轴承中电涡流阻尼效应暂态认知难的问题,通过分析电涡流阻尼的伴随特性定量评价了其在磁轴承控制过程中的作用。首先引入磁矢位对电磁感应定律中的线积分和面积分不同表述形式的电涡流进行了统一,进而推导了工业磁轴承在PWM控制下的工作由电流的交变特性引起电生阻尼和机械振动引起的动生阻尼简化数学模型;然后通过Matlab-Simulink对单自由度磁轴承仿真分析,并且与同控制条件下未考虑涡流效应的模型进行了对比;最后通过冲击响应仿真实验验证了伴随效应,定量评价抑制振动和工作电流特性。研究结果表明,暂态过程中动生阻尼和电生阻尼对工业磁轴承存在着自稳效应,加快了控制电流稳态响应;另外计入电涡流阻尼效应的转子振动位移峰值相对未计入的降低了10.23%。     

7自由度冗余绳驱动机械臂运动分析及仿真

针对传统机械臂负载自重比小、臂身惯量大、人机交互安全性弱等问题,对绳驱动机械臂的结构、绳驱关节耦合、冗余运动学等方面进行了研究,创新设计了一种新型7自由度冗余绳驱动机械臂。采用绳索间接驱动前端4个关节自由度,作为位置控制;采用电机直接驱动腕部关节3个自由度,作为姿态控制。利用绳索将驱动力从基座电机传递至机械臂关节处,实现驱动机构后置;对绳驱关节耦合问题进行分析,建立了电机-关节耦合映射关系;利用位姿分离方式,结合加权最小范数法,进行机械臂逆运动学冗余位置求解。仿真结果表明:耦合映射关系建立正确,冗余运动学求解准确高效,为绳驱机械臂结构优化、动力学建模奠定了基础。     

海底隧道围岩抗力系数计算方法研究

针对厦门海底隧道地质条件复杂多变的特点,利用有限环模型结合多种本构关系提出了7种围岩抗力系数K的计算方法,并且通过计算给出了合理的围岩抗力系数取值范围,同时对各计算模型在实际工程中的运用条件作了评价。研究结果表明:采用多种方法、综合考虑多种因素可以减少仅仅通过查阅规范和依靠设计者经验来确定围岩抗力系数的主观误差。     

CaCl_2-NaCl熔盐中CaO浓度对熔盐电解FeTiO_3的影响

采用熔盐电解法,在CaCl_2-NaCl混合熔盐中电解还原钛铁矿,制备出了多孔、粒径在10μm左右的Ti-Fe合金,探讨了CaO加入量对电解还原钛铁矿的影响。结果表明,熔盐中添加摩尔分数0~1.0%的CaO促进钛铁矿还原并生成,加快了电解过程;当CaO浓度增加到1.5%后,抑制了CaTiO_3的还原。     

基于单目主被动视觉结合的焊接偏差检测方法

针对管道全位置机器人自动焊,提出了一种基于单目主被动视觉结合的熔化极气体保护焊(gasmetal arc welding,GMAW)焊接偏差测定方法。设计出一种调光玻璃,使采集到的同一帧焊接图像中包含了激光条纹和焊丝尖端等信息。首先,根据焊接图像噪声类型呈高斯分布这一特性,针对性的采用LoG算子分别对电弧区域和激光条纹区域图像进行滤波处理;然后,设计图像处理算法分别提取出焊丝和焊缝坡口中心位置坐标;最后,计算出两坐标点在Y轴方向的偏差值。试验证明,此方法能在填充焊焊接图像中实时测定出焊接偏差量,焊接误差可以控制在02mm以内,可为实现管道焊接机器人自动焊缝跟踪控制提供可靠依据。     

熔盐电解CuO/SiO2制备铜硅合金

以质量比为1∶1的CuO、SiO2混合氧化物为反应原料,熔融的CaCl2-NaCl为电解液,在槽电压2.8 V、电解温度700℃下,电解5 h制备得到Cu3Si/Si复合物。热力学计算结果表明,在700℃下,CuO优先被电解还原生成单质Cu,SiO2在SiO2/CaCl2-NaCl电解质/Cu三相反应界面进行电解还原,生成的单质Si与Cu自发进行合金化反应,生成Cu3Si。新生成的Cu3Si合金作为新的导电集流体,推进SiO2的电解反应。电解产物Cu3Si/Si的微观形貌为粒径在0.1~1.9μm之间的多孔颗粒堆积,Si颗粒覆盖在Cu3Si合金颗粒表面。