仿鸟喙微型气动软体机械手爪的设计及优化

为实现微型易碎、不规则物体的稳定抓取,结合软体材料的柔顺性和鸟喙结构抓取的准确性,提出一种仿鸟喙微型气动软体机械手爪,该机械手爪不仅具有一般软体手爪良好的环境适应性,而且结构更加简洁,对微型物体尤其适用。利用Yeoh本构模型和Ansys软件,对手爪的弯曲特性做了有限元仿真,并根据仿真结果进行变壁厚和局部填充的优化。对优化后的手爪进行了弯曲特性、抓取力测试试验和适应性试验,验证了仿鸟喙微型气动软体机械手爪的可行性。     

旋转悬臂梁动力学的B样条插值方法

采用B样条插值方法对旋转悬臂梁的动力学特性进行研究。考虑柔性梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,计入由于横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项。利用B样条插值方法对柔性梁的变形场进行离散。采用Lagrange方程建立系统的动力学方程,并编制旋转悬臂梁动力学仿真软件。进行动力学仿真,将B样条插值方法的仿真结果与假设模态法、有限元法进行比较分析,验证了提出的方法的正确性,并表明B样条插值方法作为变形体离散法在柔性多体系统动力学中具有优良性能和应用价值。     

基于Bezier插值方法的作大范围旋转运动锥形悬臂梁动力学研究

研究了作大范围旋转运动高度和宽度均沿着梁长度方向变化的锥形悬臂梁动力学问题. 采用 Bezier插值方法对柔性梁的变形场进行描述,考虑柔性梁的纵向拉伸变形和横向弯曲变形,计入由于横向弯曲变形引起的纵向缩短,即非线性耦合项. 运用第二类拉格朗日方程推导出作旋转运动锥形梁的动力学方程,并编制了动力学仿真软件,对作旋转运动锥形梁的频率和动力学响应进行研究. 结果表明: 不同锥形梁截面的动力学响应和系统频率将有明显差异,因此对实际系统合理建模,将能得到更为精确的结果.     

基于ADAMS和ANSYS工业机器人运动仿真与有限元分析

以一种六自由度工业机器人为研究对象,对其在真实抓取过程中的运动进行有限元分析。采用Pro/E对六自由度工业机器人进行三维建模,将模型导入ANSYS Workbench中,对工业机器人极限位置处的大臂进行有限元静态分析。在ADAMS中工业机器人模拟抓取过程,将结果导入Workbench进行瞬态动力学分析。ADAMS和ANSYS相结合模拟真实运动情况的方法,使校核结果更加的真实、可靠,同时有效验证了设计的合理性。     

基于有限元的连杆运动与静力分析

以某型号汽车连杆作为研究对象,根据其在不同工况下的具体工作情况,分析得出连杆的运动参数及其具体的求解公式;讨论连杆在工作时的主要静载荷——拉伸载荷与压缩载荷,推导并求解出其在工作过程中的受力方程。利用UG建立起连杆的三维模型,导入到ANSYS Workbench中进行静应力的有限元分析,依据其结果可知,拉应力与压应力中压应力对连杆的影响是最大的,也就是说在压缩工况下连杆有最大的应力集中和变形,同时这些的应力集中与变形均发生在连杆的小头部位。     

新型多履带全向爬壁机器人结构设计

针对爬壁机器人的壁面行走可靠性问题,结合爬壁机器人的结构特点,设计一种抛弃传统履带差速转向,避免机器人运动过程中转弯,可全向移动的多履带爬壁机器人.对机器人在不同倾角壁面的行走条件进行分析,得到机器人所需吸附力与壁面倾斜角度的变化规律,分析壁面倾斜角度对所需驱动力的影响.通过搭建样机进行附壁行走试验,验证了机器人在"危险角度"上能够可靠吸附,驱动电机提供的实时扭矩,可满足机器人的驱动要求并验证了分析结果的正确性,该分析结果为多履带全向爬壁机器人的设计和优化提供了基础.     

基于灵敏度分析的工业机器人动态优化设计

建立了6自由度工业机器人的有限元模型,通过对该有限元模型进行模态分析和谐响应分析,得到模态参数、振动位移和应力云图,确定了影响工业机器人动态性能的关键模态频率和薄弱环节应力,并以此作为优化目标,对主要结构参数进行灵敏度分析,得到对频率和应力敏感而对质量影响不大的结构参数,从而确定工业机器人动态优化的设计变量。最后,以灵敏度分析得到的结构参数为设计变量进行优化设计,得出了最优方案。分析表明,经过该动态优化方法,工业机器人质量仅增加0.3%,薄弱环节最大等效应力降低了22.8%,一阶固有频率增长了8.5%,保证质量基本不变的前提下,改善工业机器人结构的动态特性和力学性能,为工业机器人动态优化设计提供理论依据。     

MOOC平台下机械设计课程多元化教学改革及分析

针对机械设计课程知识点多而难,且与工程实践结合紧密的特点,研究了MOOC平台下的多元化教学改革。一方面基于网络课程教学平台的课程教学改革,即学生课前通过开放教学资源自主学习,课中通过教师答疑和同学协作来解决工程问题,实现了知识点的学习、巩固和应用;另一方面针对课前自主学习情况、课堂讨论及参与度、课外大作业等开展综合教学考核研究,在实现能力考核的同时也激发了学生的学习兴趣。教学考核分析表明,MOOC平台下的多元化教学改革有效提高了学生的课程成绩,实现了课程知识点的掌握和应用,而学生第二课堂的成果也进一步验证了教学改革的有效性。     

履带式煤矿救灾机器人系统效率模型分析

对履带式煤矿救灾机器人的能量传递过程进行了理论分析,得到了各环节的效率公式,尤其对行走机构的效率进行了详细的分析,并据此建立了机器人系统综合效率的模型。通过对模型的分析发现,可以通过对放电电流的控制优化来提高机器人能量使用效率。进一步仿真得到履带式机器人系统效率和电流、电池容量的关系,结论可以为建立机器人能耗模型、提高机器人系统效率提供理论依据。     

基于ANSYS的拆楼机结构设计及优化

建立拆楼机械臂的模型,确定机械臂的危险工况,并针对此工况进行静力学分析。根据分析结果,以轻量化为目标对机械臂进行拓扑优化;基于拓扑优化结果,结合实际制造工艺,对机械臂结构进行优化。优化结果表明:机械臂的质量减少了31.9%;与此同时,机械臂的强度刚度均满足要求,为拆楼机的研发提供了参考。