仿甲虫微型飞行器折叠翼模态分析

自然界中甲虫采用扑翼飞行方式来实现飞翔,具有优异的飞行性能。折叠翼模态特性对飞行器的气动特性具有重要影响。文章分析了扑翼运动对翅翼模态性能要求,建立折叠翼有限元模型。对折叠翼的模态进行仿真分析,获得不同参数条件下折叠翼的模态特性。通过正交试验,分析各参数对折叠翼模态的显著性影响,结果分析表明,折叠翼弹性模量与厚度对折叠翼固有频率影响显著。这里研究结果为仿甲虫微型飞行器的设计制造和实际应用奠定了基础。

仿生折叠翼扑动过程气动特性分析

以甲虫后翅为仿生对象,基于四板机构理论设计了一种仿甲虫四板折叠翼,并对其气动特性进行研究。建立了仿甲虫四板折叠翼动力学仿真模型,采用双向流固耦合数值模拟方法,分析了扑动幅值、拍动频率与前飞速度对柔性折叠翼的升阻力系数和空气流场的影响,并对柔性折叠翼扑动过程进行了流场研究。研究表明,柔性折叠翼能提高飞行器的升力特性和推力特性,其扑动幅值为80°,频率为50Hz时,折叠翼的气动特性最为显著。本研究工作为优化折叠翼的设计及控制奠定了基础。

变自由度螺栓夹紧机构设计及试验研究

为解决水下石油管道法兰连接机具20个螺栓的夹紧定位难题,运用变自由度机构构型设计方法,设计了变自由度螺栓夹紧定位机构,并对其不同工作阶段的不同功能结构进行分析,实现了成组螺栓的夹紧与释放。运用动力学仿真软件ADAMS建立螺栓夹紧机构的多体动力学模型,并对螺栓的夹紧过程进行动力学仿真,得到各螺栓的受力曲线,仿真结果表明,成组螺栓受力均匀,满足螺栓夹紧定位需求。研制了螺栓夹紧机构试验样机,进行了螺栓夹紧定位与释放试验,结果表明,螺栓夹紧机构能可靠地夹紧与释放螺栓,并能保证成组螺栓的定位精度,螺栓能成功引入螺母,验证了螺栓夹紧机构设计的合理性。

机器人平面工具TCP的双目视觉标定方法

工业机器人末端工具中心点(TCP)是机器人实际的运动轨迹,TCP的标定效率和精度直接影响机器人的作业质量。针对机器人平面式作业工具TCP的快速、准确标定需求,提出一种基于双目视觉的标定方法。通过改变机器人末端工具位置,结合双目视觉系统对靶标点进行测量,并进行坐标转换计算,从而求解出TCP。搭建机器人TCP标定实验平台,通过对比实验,验证了方法的正确性和有效性,满足实际机器人平面式末端工具的TCP标定要求,避免了传统接触式标定方法存在的碰撞风险。

基于双目视觉的机械零件位姿检测系统研究

针对机械零件搬运过程中需要精确测量零件位姿的实际问题,基于VS220双目立体视觉测量系统平台,设计了一种机械零件位姿检测系统。采用改进的Canny边缘检测算法,对零件边缘进行了轮廓识别,利用尺度不变特征转换方法进行了零件特征点的提取与立体匹配;利用立体视觉三维重建方法,建立了位姿检测系统数学模型,通过求解坐标系之间的转换关系,计算出了零件在传送带上放置的位置和方向等信息;通过VC++语言编写了位姿识别算法程序,实现了零件形状与位姿的识别;搭建了位姿测试系统实验平台,进行了测试实验。实验结果表明:系统能快速有效地对零件进行位姿检测,为实现零件的自动上下料提供了技术支撑。

基于手眼关系的机器人TCP自标定方法

双目视觉系统和机器人在焊接中的结合使用,可以对焊缝进行实时追踪,以提高焊接质量。而机器人末端工具(焊枪)的中心点(TCP)作为机器人的实际运动轨迹,其标定精度直接影响机器人作业质量。针对该问题,以双目测量为基础,结合手眼关系和成像对称性的特点,提出了一种基于手眼关系的机器人TCP参数快速标定的方法。通过在机器人实验平台上与四点法进行对比实验,验证该标定方法的正确性和有效性。在不增加成本的同时,完成了TCP的快速、正确标定,满足了实际工业生产中机器人末端工具参数的标定需求。

六自由度机器人控制系统设计与研究

研究机器人运动的精确控制问题。为使实验教学机器人实现平稳与高精度的运动,提出了一种六自由度机器人控制系统总体方案,采用分布式结构,研发了高精度运动器LM629的位置伺服控制系统。阐述了控制系统的工作原理,设计了硬件电路与系统软件,下位机与上位PC机采用CAN总线的通讯方式。分析了机器人运动产生抖振现象的影响因素,并提出了重力补偿控制方法。对LM629的PID控制算法进行了改进,采用积分分离PID控制算法,具有更好的动态和静态特性。对系统的控制效果进行仿真与验证,证明了机器人点位控制与连续轨迹控制效果,结果表明机器人运动平稳,精度满足使用要求。

多马达液压同步控制系统设计及试验研究

在介绍水下石油管道法兰连接机具的工作原理的基础上,设计了螺母库的多马达同步控制系统。采用同步阀与同步分流器组合方式实现了20个马达的速度同步。分析了影响液压系统同步精度的主影响因素,并提出了相应的解决方法。在管道法兰连接机具样机上进行马达转速同步性试验,试验结果表明:马达的同步精度可达0.044 7,能较好地满足法兰连接机具对马达同步控制要求。

管道法兰连接机具液压系统设计

管道法兰连接机具是用于连接水下石油管道的自动化作业机具。该文在分析管道法兰连接机具的机械结构原理与作业流程的基础上,设计了管道连接机具液压控制系统。对螺栓拉伸液压回路与螺母拧紧同步液压回路进行了详细设计,采用增压器实现螺栓的拉伸预紧,通过采用齿轮同步分流器实现螺母库多马达的同步运动。分析了液压系统的工作原理,实现了对管道法兰连接机具的有效控制。

机器人学课程教学改革的探索与实践

机器人学涉及机械、电子、人工智能等多学科综合性技术,是机械电子工程专业基础课。在分析机器人学课程特点和教学现状的基础上,从教学内容、教学方法、实验教学内容与方式、学生科技创新实践活动等方面进行改革,使课堂教学由单纯知识型教学向注重工程实践能力培养的转变,提高教学效果与教学质量。

变自由度螺栓夹紧机构运动可靠性分析

针对管道法兰自动连接机具对成组螺栓进行定位、夹紧与释放的实际需求,设计一种变自由度螺栓定位夹紧机构,并对其工作原理进行分析,建立了螺栓定位夹紧机构运动误差分析的数学模型。运用机构运动精度的概率分析方法,建立螺栓夹紧机构运动精度可靠性模型,分析各构件参数对夹紧机构运动可靠性的影响。采用MATLAB软件编制程序,对夹紧机构的运动精度可靠性进行计算与仿真分析,给出了夹紧机构的可靠性设计结果,满足螺栓定位夹紧可靠性要求。

机械专业电类系列课程建设与教学改革探索

根据经济发展对机械专业人才的新需求,结合工程教育专业认证对机械类专业课程体系的要求,学校对机械专业电类系列课程进行教学改革。学校从明确目标定位、整合与完善课程体系、建立课程群、建设课程群教学团队、开设跨课程的综合性训练项目等方面进行探索,这些探索能拓宽电类知识的范围,突出"机""电"的结合,也能充分调动学生学习的积极性与实验的主动性,强化对学生创新能力和工程技术应用能力的培养。

本科毕业设计(论文)质量提升改革与实践

新时代对高等教育人才培养提出更高的要求。针对本科毕业设计教学环节中存在的问题,从完善毕业设计质量保障体系、加强选题环节审核管理、推进学业导师制建设、强化毕业设计的创新创业导向和深化产教融合等方面提出改革措施,改革毕业设计(论文)管理服务工作,进一步提高论文质量,教学成效显著。

La对ZL303合金组织与性能的影响

利用光学显微镜和力学测试手段,运用统计方法,研究了稀土元素La对ZL303合金组织与力学性能的影响,利用扫描电镜分析了La及其化合物在ZL303合金中的存在状态。结果表明,加入La后,ZL303合金的组织明显细化,Mg2Si相由黑色骨骼状变为短棒状,AlFeMnSi相由灰色网状变为骨骼状。统计分析证明,加入1.0%的La后ZL303合金的抗拉强度有显著提高。Al-5Mg-Si-La合金的抗拉强度和伸长率分别比ZL303合金提高了17%和120%,硬度也有所提高。La及其化合物在ZL303中有两种存在状态:少部分固溶在α-Al基体中,绝大部分偏聚在相界和晶界中。同时,分析了加入La后ZL303合金组织细化和力学性能提高的原因。

一种旋转型弹性驱动器设计及动力学性能仿真分析

为提高柔性机器人的运动性能,设计了一种基于弧形螺旋弹簧的旋转型串联弹性驱动器,采用多级回转轴承组合结构,将刚度不同的弹簧内外双层串联,实现关节的大范围柔性输出。建立弹性驱动器动力学模型,采用反演控制方法,设计了弹性驱动器柔性关节控制器;采用Matlab和Adams软件进行联合仿真,对外力干扰下柔性关节的动力学性能进行了仿真分析。结果表明,控制器能够克服干扰力使柔性关节在0.59 s内恢复平衡状态,验证了所设计弹性驱动器结构和控制规律的有效性。

不对称电极介电弹性体的电致动响应与有限元分析

以DowCorning 186硅橡胶为介电弹性体(DE)基底膜,以精细Ag纳米颗粒和导电石墨掺杂的硅橡胶为电极,组装了不对称DE电致动膜。两电极膜存在显著的力学性能、导电性能差异,其厚度、模量、面电阻分别为96.8μm、26.6MPa、8.42kΩ/cm^2和179.3μm、32.6MPa、3.87kΩ/cm^2。导入4kV、2Hz、25%占空比的激励信号,不对称DE膜发生上下振动,中心偏离平衡位置的最大振幅为3.6mm,偏离角为17.4°。利用激光位移传感器研究了偏振位移与驱动电压、频率之间的关系,结果表明,偏振位移随驱动电压的增加而增加,随激励频率的增加而减小。同时利用ANSYS模拟了不对称DE泵膜的应力输出、功率、流量,计算结果可为研制新型智能可控微泵提供实验数据和研究基础。

P变质对不同冷速下过共晶压铸铝合金初晶Si的影响

以过共晶压铸铝合金为对象,研究了P变质对不同冷却速度下初晶Si组织的影响。发现P变质处理前后随冷却速度的增加,初晶Si尺寸减小的变化趋势十分相似,并且都存在一个明显的突变区域。对于不同冷却速度下合金组织的细化,P变质都有很好的促进作用。同一冷却速度下,P变质后细化效果可增加42.7%,在冷却速度很高(铸件厚度达到1mm)时,P变质对初晶Si仍然具有很好的细化作用。在快速凝固和P变质双重作用下,初晶Si组织得到更加明显的细化。Al-P中间合金是一种良好的过共晶压铸铝合金变质剂。

激光表面重熔过共晶铝硅合金的组织与性能

利用CO2连续横流激光器对过共晶铝硅合金活塞表面进行激光重熔,研究了重熔后过共晶铝硅合金的组织结构、硬度和耐磨性能相对于基体的变化。结果表明,重熔后的过共晶铝硅合金的显微组织结构可分为重熔区、过渡区和基体3个对比明显的区域。重熔区与基体相比,组织明显细化。初晶Si形状由粗大的多角形或方形变为棱角不明显的胞状,共晶Si由针条状变为细小颗粒状。表面重熔区的硬度(HV)提高了近40,耐磨性能明显高于基体材料。同时,分析了重熔区组织细化的原因。

压铸铝铁合金的组织与性能

采用高倍显微组织观察、力学性能测试等手段,讨论了铝铁系合金在压铸条件下的组织、性能,以及压铸过程中存在的问题。表明压铸铝铁合金的抗拉强度σb可达到242.3MPa,伸长率δ可达到2.7%,显微组织中存在尺寸小的短棒状相,而且压铸试棒组织呈圆环带状分布。

3自由度并联机器人运动学标定方法研究

在分析常用机器人标定方法的基础上,结合3-R2H2S并联机器人的结构特点,提出了一种基于自学习方法的3自由度并联机器人参数标定方法。该标定方法把所有引起定位误差的影响因素均归结为机器人结构参数的变化,通过试验得到机器人的输入输出值,并将其代入机器人逆运动学方程中,反求出含修正系数的结构参数。利用标定后的结构参数建立机器人精确的逆运动学方程。运用MATLAB建立机器人的运动学模型,搭建机器人参数标定试验平台,并进行参数标定试验,将理论计算结果与3自由度并联机器人的实际运行结果进行比较分析。试验结果表明,该自学习标定方法可以获得精确的机器人逆运动学模型。