形状记忆合金在固定翼飞机上的应用探索

针对固定翼飞机存在的问题，科研人员将集传感器、驱动器和致动器于一身的形状记忆合金（Shape memory alloy，简称SMA）驱动器应用到飞机中，以改善飞行性能，抑制喷射噪音等。综述了SMA驱动的变形机翼、涡轮发动机进气道、喷口以及喷射噪音抑制装置的原理、结构和控制方法，并讨论了SMA在飞机上的应用。随着研究的不断深入，SMA必将在飞机上获得更为广泛的应用。     

一种形状记忆合金丝驱动的仿乌贼水平鳍推进器

提出并实现了一种sMA丝驱动的仿乌贼水平鳍推进器.通过分析鳍的生理结构和波动规律,建立了仿乌贼水平鳍推进器的波动机构原理模型,提出了柔性鳍单元.然后设计了形状记忆合金丝驱动的、基于柔性鳍单元的无线电遥控仿乌贼水平鳍推进器,并对双侧10鳍单元的仿乌贼水平鳍推进器进行了游动试验.试验表明该推进器可以实现前进、后退、左右转功能,可以实现8 mm/s的游动速度和12°/s的转弯速度,它具有无噪声、无污染、驱动电压低、机动性好、结构简单容易密封等优点,其扁平身体结构能够进入狭窄复杂的水下区域进行探测.     

乌贼游动机理及其在仿生水下机器人上的应用

针对大多数机器鱼未采用弹性机制来提高能量利用效率和耐压能力低等的不足,对拥有高超游动能力,具有耐压结构的乌贼进行研究.分析乌贼喷射和鳍波动推进的游动机理,给出喷射推力、喷射和整周期流体推进效率方程.乌贼复合游动方式的优点是高速性和低速性均很好,能瞬时改变游动方向,噪声低,以及即使喷射速度低于周围流体速度,也能产生推力.为深入说明乌贼游动机理,研究乌贼外套膜和鳍这两套运动系统的肌肉性静水骨骼结构及其动作原理.肌肉性骨骼不但具有支撑躯体,进行动作和输出力的作用,还具有良好的耐压能力.大多数乌贼体内没有充气组织,外套膜腔内外静压平衡,进一步提高了它们的耐压能力.乌贼动作时,弹性机制能够减少能量消耗,提高能量利用效率.若能将乌贼的游动方式、肌肉组织结构和弹性机制等特点应用到仿生水下机器人上,将使其更加高效、灵活和耐压.     

面向水下无声推进的形状记忆合金丝驱动柔性鳍单元

水下无声推进是潜器追求的理想目标,但几乎所有成熟的潜器都应用螺旋桨推进,噪声较大,推进效率随航度变化波动大,限制了潜器的应用.基于大多数鱼类和鳍波动推进时的乌贼的游动基本动作为柔性弯曲这一事实,从软体动物乌贼的鳍结构获得启发,借鉴其肌肉性静水骨骼原理,提出并研制嵌入形状记忆合金丝驱动的仿生柔性鳍单元,对柔性鳍单元进行转角理论分析及水中弯曲、回复试验,研制并试验基于柔性鳍单元的微型机器鱼.柔性鳍单元通过电流驱动,以模块化形式安装,实现身体/尾鳍推进、胸鳍波动推进等功能.柔性鳍单元为动作无噪声,转角大,无相对移动的机械部件,具有足够的输出力,结构简单,隐蔽性好,可实现水下无声仿生推进,在微小型水下机器人上应用具有优势.     

仿生水下机器人研究现状及其发展趋势

仿生水下机器人以其高度灵活性及逐渐智能化的特点,成为近年来机器人领域研究的热点。仿生水下机器人按照模仿水下生物的运动方式可分为:仿鱼水下机器人、仿多足爬行动物水下机器人和仿蠕虫水下机器人。文中具体地阐述了这三类中具有代表性的仿生水下机器人的特点。随着科学技术的发展,仿生水下机器人在智能材料制成的驱动装置、游动机理方面会不断地完善,在个体的智能化和群体的协作方面也会有很大的发展。     

C12A7空心阴极研究进展

C12A7电子化合物因具有较低的逸出功和优良的化学稳定性备受电推进领域关注.介绍了这种新型发射体材料的特性,回顾了国内外C12A7空心阴极的试验结果和研究进展,分析了C12A7空心阴极存在的问题和关键技术,并对其应用前景和未来的发展方向进行了讨论.     

形状记忆合金丝驱动的仿乌贼外套膜喷射推进器研究

研制了两种由形状记忆合金(SMA)丝驱动的仿乌贼外套膜结构和一个仿乌贼外套膜喷射推进器,分析了喷射推进方式的突出优点.比较了不同种类智能材料的性能特点,SMA与其它材料相比具有回复应力大、变形量稳定、稳定工作寿命较长等优点.乌贼外套膜呈柔性,由于硅胶具有较好的柔性且性质稳定,采用其作为仿乌贼外套膜结构的基体材料.讨论了乌贼的肌肉性静水骨骼和外套膜肌肉结构.分析了排布角度、筋条数目等参数对喷射推进器性能的影响.制作了不同参数的仿乌贼外套膜结构,其内径收缩应变达到12%.设计了一个仿乌贼外套膜喷射推进器,其外套膜收缩应变达到8.8%,通电后0.8～1.4 s内平均游动速度达到58 mm/s.     

形状记忆合金驱动仿生蝠鲼机器鱼的设计

研究了一种采用鳐科模式游动、柔性胸鳍摆动方式推进的形状记忆合金（SMA）丝驱动型仿生蝠鲼机 器鱼．首先,对双吻前口蝠鲼游动动作进行了分析,建立了蝠鲼胸鳍柔性摆动的简化运动模型．然后对能够模仿蝠 鲼肌肉动作的智能材料进行了分析．最后设计了SMA 丝驱动的柔性仿生胸鳍和仿生蝠鲼机器鱼,并分析了SMA 丝 的热力学特性,确定了控制规律．该机器鱼外形与双吻前口蝠鲼外形相似,身体呈现扁平形状,有一对三角形的柔 性仿生胸鳍,直线游动速度达到79 mm/s,最小转弯半径为118 mm．该机器鱼游动稳定性好,无噪声．     

生物喷水推进机理及其在仿生喷水推进装置中的应用

首先介绍了几种水下生物的喷水推进模式;然后分析了喷水推进的机理及其研究进展;最后阐述了仿生喷水推进装置的研究现状,并对此类研究进行了总结和展望．     

基于距离判断函数的钢轨扣件分割方法

数字化检测技术的不断发展使得点云分割成为三维点云处理的热门研究方向.区域生长算法广泛应用于点云分割,本文针对目前区域生长算法的局限性,提出基于距离判断函数的点云分割算法.使用八叉树构建拓扑关系,引入距离判断函数判断种子点的属性,计算种子点到其切平面的法向距离,将距离阈值作为依据划分平缓点和尖锐点;根据种子点与邻域点法线夹角筛选邻域点,合理设定曲率阈值,确定区域生长准则.选取钢轨扣件为试验对象,钢轨扣件是铁道线路关键连接件,实现钢轨扣件的精确分割有利于优化特征提取.点云分割的试验表明,基于距离判断函数的方法分割正确率增加4.20％,提高了钢轨扣件分割的稳定性和准确性.