半无限介质多自由度频响函数离散时间有理近似的稳定参数识别

离散时间有理近似函数是将半无限土频响函数转化为时域模型的重要工具,离散时间有理近似函数和时域模型具有相同的稳定性和精度。目前关于离散时间有理近似函数的研究只针对于单自由度系统。该文基于线性控制理论,给出了多自由度有理近似系统的稳定条件。将稳定性条件与遗传-序列二次算法相结合,开发了多自由度频响函数参数辨识方法,保证了多自由度系统的稳定性和精度。不同维度的多自由度有理近似系统的数值仿真验证了该文方法可以保证多自由度有理近似系统的稳定性和精度。

激光测距仪多自由度集成可调装置的研制

基于测距仪激光轴竖直向上和向下两个方向的定位装夹及多自由度调节需要,设计了模块化的集成可调装置:(1)零点定位装夹模块,方便测距仪的快速固定和装配;(2)摇臂式角度调节模块,在调节过程中,确保测距仪测量基准面不变;(3)落地式和吊顶式二维移动及调平模块,适应不同工作现场的检定需要;在此基础上完成实物样机的制造装配和测试,结果表明,该装置各模块组装便捷、调节精度高,结构设计独特紧凑、重心低稳定性好,可以较好地满足大量程液位计现场校准的快速定位和多自由度调节。

基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输

针对多自由度电机无线电能传输中传输效率较低的问题,提出基于磁耦合谐振的多自由度电机无线电能传输方法。该方法根据共振原理构建磁耦合谐振式无线电能传输模型,通过反射系数描述阻抗匹配状态,获取最佳负载阻抗;采用混沌优化算法优化电机线圈损耗率,实现多自由度电机无线电能传输优化。实验结果表明,应用该方法后,多自由度电机的电能输出功率达到了893 W,传输效率提升了0.10以上,提高了电能输出功率和传输效率,方法有效,具备可行性。

多自由度振荡浮子装置波浪爬升特性试验与数值模拟

增加振荡浮子式波浪能发电装置的自由度可以拓宽设备的捕获频带,从而有效地提高其捕获效率,但这也意味着浮子与波浪间的作用过程更加复杂,产生的波浪爬升等非线性现象不容忽视,严重时甚至会发生越浪从而降低浮子装置的使用寿命和效率.本文开展了规则波作用下多自由度浮子迎浪侧波浪爬升特性的物理模型试验,对单自由度运动和多自由度耦合运动的浮子上的波浪爬高进行了比较,以分析在有无动力输出装置(power take-off,PTO)阻尼条件下自由度之间的相互作用效应,并使用数值模拟分析耦合运动浮子周围的流场分布.结果显示,增加自由度可以导致没有PTO阻尼的浮子上的波浪爬高显著降低,有效降低越浪风险.对于有PTO阻尼的多自由度振荡浮子,增加垂荡方向上的PTO阻尼力对波浪爬升有很大影响.三自由度耦合运动浮子能更好地利用波浪能并具有更好的安全性.

多自由度四臂动物离心机设计与研究

针对当前动物离心机的局限性,设计了一种多自由度四臂动物离心机,用于航空航天医学实验。利用运动学对动物离心机进行运动分析;采用SolidWorks软件对动物离心机进行了建模;为提高动物离心机的结构稳定性,建立了有限元模型,对静止支撑结构进行了模态分析;利用动力学分析确定了动物离心机的驱动功率,并通过运行调试,验证了动物离心机工作稳定性。研究结果表明,多自由度四臂动物离心机确保了可靠性和安全性,满足实验要求,验证了设计方案的可行性。

多自由度机械臂关节角度自动控制方法设计研究

为解决目前机械臂运动轨迹控制与精度补偿中的问题,提出了一种多自由度机械臂关节角度自动控制方案.在对多自由度机械臂的连杆和关节部位的运动过程进行动力学分析的基础上,结合梯度下降法和人工神经系统,提出了能够实现对机械手臂连接部分和控制部分自动控制的策略,建立了针对多自由度的机械臂关节的角度控制模型.实验证明,所提出的控制策略能够很好地控制机械臂关节角度,并且能够很好地跟踪机械臂运动轨迹,有效提高了机械臂抓取精度,抓取精度达到了96%.

复杂结构光场的多自由度协同调控技术研究进展

对光场各自由度的单一或协同调控获得的结构光场由于具有新颖的物理性质,展现了重要的研究意义和应用价值。例如,轨道角动量作为一种全新的调控自由度直接影响光场相位与空间分布,常通过单独作用或共同作用构造高维空间,调控生成的涡旋光场及矢量光场已广泛应用于超大容量光通信、遥感探测、量子通信等领域。在此基础上,针对日益发展的前沿应用需求,引入新的光场调控自由度与传统自由度结合,进一步拓展高维和多维的结构光场研究成为了亟待解决的问题。本文首先从双自由度调控技术出发,以矢量涡旋光场为重点介绍了两种典型内癝自由度的耦合以及作用方式;在此基础上,结合本课题组的相关工作,系统综述了超越传统自由度并打破双自由度数目限制的复杂结构光场调控技术。

多自由度手部康复设备设计与智能控制方法研究

目的市面上手套式手部康复设备的形式和功能较为单一,具有较大的改进提升空间。区别于传统的刚性外骨骼和纯软体手套设计,本设备采用具有一定柔性的尼龙材料,在保证对手部康复动作精准控制的同时,能够实现连续体变形和良好的人体工效学适应性。方法整体结构方面,基于较为精确的手指解剖构造和尺寸参数,采用了分段式的设计和线驱动方式,将手部各关节和运动单元进行精细化划分。在此基础上,通过线驱动线走线设计和多电机协同布置,使得该设备具备多自由度运动能力,能够实现更为复杂和精确的运动形式,更准确地模拟手部在多个维度和方向上的运动,如大拇指和小指的对展运动等。控制系统方面,通过PID控制保证康复动作控制的准确性,并通过驱动线拉力传感器感受患者的主动运动趋势,引入主动康复的模式,且能对康复效果进行有效量化评估。结果本研究提出的设备具有价格低、易穿戴等优点,为患者提供更全面、高效的康复服务,显著提升了患者的使用体验。结论通过进一步优化和创新多自由度手部康复设备,有望深入探索手部肌骨力学,推动手部康复设备向更精确、更智能、更个性化的方向发展,为康复工作提供更为全面和有效的支持。

基于凸轮-滚子结构的多自由度准零刚度系统设计

基于凸轮-滚子结构设计一种多自由度非线性准零刚度低频隔振装置。通过静力学特性计算,结合横向刚度计算理论,得到系统在多个自由度上实现准零刚度的参数条件。利用谐波平衡法分析了系统动力学特性,得出系统力传递率,并分析了预压、阻尼比及激励力对系统振动传递率的影响。为验证准零刚度系统隔振性能,搭建隔振测试系统,试验结果表明,相较于传统线性隔振系统,多自由度隔振系统在竖直方向上起始隔振频率从6.7 Hz降低至3.5 Hz,隔振效率最大提升约84.3%;水平方向上起始隔振频率从6.0 Hz降低至4.0 Hz,隔振效率最大提升约45.0%;在10.0 Hz以下,多自由度隔振系统的振动传递率远小于线性隔振系统。

新型双体波浪能转换装置多自由度耦合水动力特性研究

提出一种新型双体波浪能转换装置,其主体由浮标和可调节质心的摆体构成。利用AQWA进行频域仿真,获取装置的水动力参数,建立含黏性项的多自由度耦合的时域模型,并将水动力参数代入模型,分别开展规则波、不规则波的仿真,研究质心位置、PTO(power take-off)阻尼对装置性能的影响,最终根据真实海况划分若干不规则波并分别开展仿真,研究装置在真实海况下的发电性能。结果表明,装置可通过调节配重位置在不同周期的波浪中高效发电,且装置在小波高情况下也可以有效利用波浪能量,具有持续的发电能力。

微创外科多自由度柔性超声手术刀研究进展

超声手术刀作为一种广泛应用的高效精准的能量器械,具有同时切割止血、较小热损伤、几乎无烟雾、自净能力强等优势,但是由于现有超声手术刀结构的约束,其运动自由度少,限制了其应用在机器人操作中的灵活性。经过科研人员在结构方面的不断优化和改进,在原有刚性超声手术刀的基础上,加入柔性结构,衍生出更加灵活的多自由度柔性超声手术刀。本文综述了刚性超声手术刀的发展以及柔性超声手术刀现有的设计方案,对于刚性超声刀的研究主要集中在结构的轻便以及工作性能的提高,对于柔性超声刀的设计分为将微型化的超声换能器放置在手柄端和放置在执行末端两类,分别分析这2种设计方案的具体结构,并讨论其优势和局限性。最后,对微创外科多自由度柔性超声刀未来的发展趋势提出展望。

多自由度分拣机械手位置的PLC控制仿真

机械手具有能不断重复工作和劳动的特点,由于其本身的结构刚度和接触刚度较低时,容易产生振动。为了获取良好的机械手位置控制结果,提出一种基于PLC的多自由度分拣机械手位置控制方法。分析多自由度分拣机械手的运动方式,通过Burg算法对机器人运动想象原始脑电数据滤波处理,提取和运动想象相关的频段。多自由度分拣机械手信号经过小波分解处理后获取小波系数,将其和运动想象频段两者相互对应的时域信息输入共空间模式,完成脑电信号的预处理和特征提取。将机器人运动想象任务转换为控制命令输入到PLC控制器中,使其可以驱动电机,同时利用传感器完成机械手位置控制。实验测试结果表明,所提方法控制机械手的真实轨迹跟踪与期望轨迹基本一致,跟踪轨迹的误差小,表明所提方法能够精准完成机械手的位置控制。

空间引力波探测望远镜多自由度形变测量方法解耦研究与噪声分析

空间引力波探测望远镜是引力波探测卫星的核心载荷之一,它同时对传输光束进行扩束和缩束。光程稳定性是望远镜的核心指标之一,其与望远镜结构稳定性密切相关。为了满足引力波探测任务对望远镜提出的超高光程稳定性和结构稳定性要求,必须对望远镜结构形变测量进行研究。本文开展了对空间引力波探测望远镜多自由度形变测量的研究,重点解决多自由度测量的耦合问题,并对误差来源进行详细分析。在空间引力波探测望远镜的研制阶段,该测量方法的研究有望满足望远镜多自由度形变测量的需求,为望远镜设计提供多自由度形变的数据反馈,为望远镜光程稳定性研究提供指导。

多自由度果蔬采摘手电气控制系统研究——基于模糊自适应控制

以多自由度果蔬采摘手为研究对象,对采摘手进行了正向、逆向运动学分析,并基于PID设计了模糊自适应控制系统,实现了一套多自由度果蔬采摘手电气控制系统。试验结果表明:多自由度果蔬采摘手可以达到目标位置进行无损采摘,且正确采摘率在90.0%以上,能够满足果蔬的无损采摘需求。

多自由度机器人型理疗假肢设计

新时代境况下,伴随着机械制造行业的迅速发展,人们生活水平不断提高。但是上肢缺失的残疾者在生活中仍有很多不便,特别是肩离断患者,简单的生活自理都很困难。以往的肩离断型假肢往往都以装饰性假肢为主,难以符合人文护理的要求。由于多自由度假肢只能进行串行作业,不能不同关节同时动作,所以操作非常不方便。因此,设计了一款为肩断离患者穿戴的多自由度机器人型理疗假肢,该假肢具有穿戴轻便、位移准确和应用智能等优点,可为肩断离患者提供康复自理的外部条件。

一种基于多自由度鱼尾的仿生机器鱼设计

针对传统的水下机器人运动效率低、水下作业时产生的噪声污染会影响鱼群生活环境、隐蔽性差容易被雷达探测识别,而大多数仿生鱼尾部摆动模式不够灵活、环境适应性差的问题,提出了一种基于多自由度鱼尾的仿生机器鱼的结构方案。该鱼尾能够产生横向和纵向两个方向的运动矢量,尾部能够进行更加灵活的摆动。对机器鱼尾部结构进行了实验,实验结果表明:在横向上驱动线变化量为50 mm时达到最大摆角116°,纵向上驱动线变化量在46 mm时达到纵向最大摆角61°。

Spar平台多自由度耦合的涡激运动数值模拟研究

为研究Spar平台在均匀流作用下多自由度耦合的涡激运动特性,本文基于STAR-CCM+求解器建立了考虑流固耦合的Spar平台涡激运动数值模型,探讨了纵荡、横荡、垂荡、纵摇和横摇五个自由度的耦合效应。结果表明:Spar平台在横荡、垂荡与横摇三个自由度发生明显“涡激共振”现象,并且垂荡与横摇自由度“涡激共振”现象发生的速度区间基本一致;横荡与横摇自由度保持着较高的耦合性,横荡共振时横荡与横摇的运动主频保持1:1的关系,横摇共振时横荡运动频谱的次峰频率等于横摇运动主频;纵荡、垂荡与纵摇三个自由度存在复杂的非线性耦合运动关系,不仅纵荡、垂荡的运动主频始终存在于纵摇频谱中,而且纵摇与纵荡、纵摇与垂荡的耦合程度在不同的折合速度范围内存在差异。

多自由度气动软体手部康复驱动器

针对软体手部康复驱动器自由度单一的问题,提出一种适应人手运动特点的多自由度软体手部康复驱动器。通过在3个关节处配置锯齿结构半波纹管气腔,并在掌指关节位置增加双向方形气腔,分别实现手指的屈伸、收展运动。根据分段常曲率假设模型建立驱动器气腔的弯曲角度与输入气压之间的非线性关系,并通过有限元分析探究气腔壁厚、长度、间距及数目与气腔弯曲性能的关系。采用硅胶灌注成型制作软体手部康复驱动器并搭建实验平台,对其进行弯曲性能测试。特性测试结果表明,当气压为60 kPa时,驱动器收展角度为21.8°;当气压为25 kPa时,驱动器屈曲角度为254.8°,符合人体手指运动范围。

基于PLC多自由度智能移动机械手教学设备的设计与制作

基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)控制的多自由度智能移动机械手教学设备通过创新设计与实际制作,为教学应用提供了一种高效的实践工具。该教学设备在工业自动化教育中具有重要意义,不仅提升了学生的实践能力,也为智能制造技术的人才培养提供了有力支持。进一步优化和改进的方向包括提升机械手的精度和响应速度、增加更多的教学功能模块,以期在未来的教学实践中发挥更大作用。

农业采摘机多自由度机械臂设计研究

【目的】保证农业采摘设备能够稳固地抓取不规则农作物,提高农业机械化收获效率和质量,促使农业生产向信息化、智能化、高效化的方向不断发展。【方法】设计了一种先进、新型的农业采摘机多自由度机械臂。从机械臂的运行原理入手,分别设计了加固板、加强板、限位板、滑动装置、稳定槽、挡板等组成部分,完成了对机械臂结构的科学化设计,最后仿真验证了机械臂的抓取精度。【结果】该机械臂与移动平台所对应的抓取误差被控制在0.01 mm以下,该机械臂可以实现对目标物体的精确采摘。【结论】该机械臂具有定位精确度高、抓取自由灵活等特点,能够满足农业采摘机对水果、蔬菜等农作物的抓取需求,应用前景广阔。希望本研究能为农业生产人员和农机科研人员提供有益的借鉴和参考。