频率修正在超声变幅杆设计中的研究与应用

超声变幅杆在沿轴线方向作纵向振动时,由于存在泊松效应,纵向振动会引起变幅杆沿径向方向的横向振动。传统变幅杆在设计过程中,忽略横向振动的影响则会导致计算出的谐振频率高于实际频率。为了让变幅杆理论设计谐振频率与实际频率相符合,分别对简单圆柱杆和阶梯形变幅杆进行研究,推导出常用半径比范围内简单阶梯形变幅杆的频率修正公式,使其满足设计和使用要求,并可以减少能量传输过程中的能量损耗。     

熔融沉积成形试件翘曲成因的分析与优化

以熔融沉积成形过程中成形件的翘曲变形为研究对象,分析变形产生的原因及其作用机理,建立了成形过程中成形件翘曲变形的理论模型,分析了堆积层数、成形室温度、试件尺寸和扫描速度对成形件变形的影响。针对以上因素设计试件进行正交试验,研究各因素对翘曲变形的影响程度,得出最大程度减小成形件翘曲变形的最优因素组合,提出了减小成形件翘曲变形的相应措施。     

全方位小型足球机器人运动特性分析

全方位小型足球机器人要在车体布局中加上带球、击球和挑球等多种控球机构,这使车体布局不对称问题更加突出,对车体的运动性能造成较大影响。文中就该问题,分别建立三轮和四轮车体运动模型,利用伪逆矩阵反求和MATLAB仿真分析了驱动轮间夹角对车体最大速度和最大加速度性能的影响,并对三轮、四轮车运动性能进行比较,得到车体的最大速度和最大加速度随驱动轮夹角的分布规律,为设计高性能的足球机器人车体提供理论依据。     

基于动态路径规划的三维扫描方法设计与应用

传统的三维扫描方法通常对被测曲面进行一次测量,但在被测曲面的形貌和范围未知的情况下,扫描数据不完整、结果不准确且无法进行有效评价。提出的基于动态路径规划的三维扫描方法主要通过对被测曲面进行粗扫掠和二次扫描,针对三维信息缺失区域自动对扫描路径进行合理规划,引入最小包容球理论和可视锥概念,为三维扫描样品的采样点规划、扫描仪视点和扫描方向生成提供理论依据。该基于动态路径规划的三维扫描方法的可行性在对实际被测曲面的扫描实验中进行了验证并对其扫描质量进行了评价。     

基于激光加工的微米级平行沟槽表面润湿性实验研究

生物医用材料表面润湿性是影响其生物相容性的一个重要影响因素。通过改变激光加工工艺参数,在钛合金基底上制备不同微结构尺寸的平行沟槽结构,采用白光干涉的方法测量钛合金表面平行沟槽的轮廓形貌,分别从平行和垂直纹理方向上对静态接触角、前进角和后退角进行测量,分析材料表面微结构对润湿性的影响,并探讨微结构尺寸与能量壁垒之间的关系。     

组合式螺旋桨重心误差评价与修正

由于桨叶在成形加工过程中受制造精度、材料缺陷及装配误差等非设计因素的影响,导致组合式螺旋桨的实际重心位置与理论设计重心位置不一致,对其力学性能会产生不良影响,因此需要对相关桨叶进行重心误差评价和去重处理以修正重心误差。提出了重心最小包容球和重心公差球的概念和算法,并以此为依据判断桨叶是否需要进行重心修正。同时根据重心组合原理,分别以修正质量最小和桨叶重心离散程度最小为标准,提出了相应的修正方案,并利用理论分析和仿真实验相结合的方法验证了方案的可行性。     

基于SEA的机器人仿肌弹性驱动关节研究

为了实现机器人的拟人运动,提高其对外部环境的适应性,基于串联弹性驱动器(SEA)驱动形式提出一种仿肌弹性驱动的机器人转动关节,以实现机器人在受迫振动或受冲击下的柔顺自调整运动。该关节机构参考人体肌肉-肌腱组织的Hill-type模型,采用具有对抗形式的主动弹性驱动和被动弹性牵制的设计方案,模拟肌肉收缩运动和功能,产生牵拉力以驱动机器人的关节。通过对该弹性驱动关节进行建模分析,得到其动力学描述方程,结合多次仿真测试中获得的系统运动特性曲线,在掌握其运动规律的基础上完成了其动力学性能评估。此外,针对关节机构具有的强弹性、低刚度特点,提出一种基于虚拟刚度补偿的控制方法,并应用在具有仿肌弹性驱动关节的二自由度机器臂上,实验结果表明其可行、有效。     

基于互补滤波器的四旋翼飞行器姿态解算

针对小型四旋翼飞行器姿态解算这一基本问题,详细分析了姿态解算的过程,提出了其中的难点问题.应用低成本捷联惯性测量单元,设计了一种基于互补滤波器算法的姿态求解器.经过实验验证表明:与目前常用的卡尔曼滤波算法相比,采用互补滤波器算法的求解器能显著降低对处理器速度和精度的要求,有效融合了捷联惯性测量单元的传感器数据,实现了小...     

基于串联弹性驱动器的柔顺机械臂设计与仿真

基于串联弹性驱动器(SEA)提出了一种三自由度柔顺机械臂的设计方案,用来模拟人手臂的运动,提高其对环境的适应力,实现良好的柔顺性。利用三维造型软件Inventor建立了三自由度柔顺机械臂的三维模型;针对柔顺机械臂关节提出了一种具有拮抗形式的弹性驱动方法,采用主动驱动弹簧和被动约束弹簧构成柔性张拉弹簧组合,以模拟肌肉-肌腱组织的收缩运动;通过动力学仿真软件Adams进行了驱动仿真分析和静动态冲击实验,结果表明在受到冲击时,柔性关节可以产生较大的柔性转角并快速衰减到稳定的运动状态,证明了该机械臂可以有效减小冲击,具有良好的柔顺性。     

基于工业机器人的三维扫描技术研究

在被测曲面表面形貌和轮廓未知的情况下,由于存在无法准确布置采样点、视点偏移等问题,三维扫描过程中会出现缺失区域,严重影响表面完整性和扫描质量。因此,提出了一种工业机器人+三维扫描仪的解决方案,以工业机器人为运动平台,搭载三维扫描仪对曲面进行扫描操作。在获取快速扫描点云数据后,通过弦长离散法判断缺失区域并确定边界点,然后运用最小包容球对缺失区域进行包容计算,预估扫描缺失区域的范围和无效扫描区域的法线方向,并采用圆周等分法重新布置采样点,规划扫描路径,最后转化为工业机器人精扫描运动轨迹,补全缺失区域。