工业机器人实验项目开发与实践

分别以实验室现有的晶圆搬运机器人、SCARA机器人、TX60六轴工业机器人为基础平台,开发了机器人机械结构测绘、机器人控制电路设计、基于PLC的SCARA机器人控制系统设计、基于GT-400-SV控制卡的SCARA机器人控制系统设计和TX60工业机器人操作与应用共5项机器人综合性实验项目。着重从机器人的整体结构、控制方法、实际应用3个方面引导学生对工业机器人知识的学习与掌握。所开发的实验项目在2010级和2011级2届本科生中投入了应用,收到了良好的教学效果。

LED植物光源阵列光照分布及均匀性研究

针对LED植物光源阵列在植物培养中光照分布的不均匀问题,通过理论推导,建立了红、蓝光相间布置的LED植物光源阵列的光照度分布及光照均匀度模型,以LJZWD植物光源阵列为例,对其光照度分布、光照均匀性变化情况进行模拟分析。结果表明:光源安装高度为14.3 cm时,可获得较好的光照均匀性,将照明区域缩小为光源阵列面积的81%时,光照均匀度可达到0.9以上,该研究对LED植物光源的安装与植物栽培区域的选择具有指导意义。

“渐进式-模块化”PLC开放实验平台构建与探索

为实现三维度PLC实验教学目标,采取以渐进式贯穿模块化开放教学理论为指导核心,创建模块化实验要素和四阶梯式实验维度相交叉的教学操作程序。以自主研制的创新型开放实验系统为实现条件,依托多元化教学评价体系,构建"渐进式-模块化"新型实验教学模式的实践教学过程。实践证明,该实验教学平台的构建有利于启发诱导学生创新和培养学生主体参与能力,从而实现培养适合社会需要的高质量应用型人才的目的。

基于分度转台的机电一体化实验装置研制

根据当前本科教学实验的需求,利用Arduino Mega 2560微控制器构建了一套以工业应用中的分度转台为基础的机电一体化实验装置。文章首先对实验装置总体设计方案予以介绍;然后具体介绍其各部分硬件电路的设计;最后以一个完整的机电综合性实验项目来展示该装置的应用。所设计的实验装置已在我院机电一体化实验教学中首次投入了应用,以此分别开设了智能散热系统设计实验、人机交互界面设计实验、步进电机运动控制实验以及分度转台自动分度定位综合实验,在学生中反映良好。

基于PLC和触摸屏的SCARA机器人控制系统设计

对实验室里闲置的二手SCARA机器人进行改造,采用PLC与触摸屏重新构建了机器人控制系统。上位机由PC机和触摸屏组成,互相通信的两台PLC构成系统下位机。介绍了该机器人硬件系统的工作原理及其组成;对系统软件设计进行了解析,其中重点介绍了人机交互界面的设计;最后对该机器人系统的现场调试进行了阐述。

Arduino教学实验箱设计与实验项目开发

针对目前Arduino单片机教学资源零散化的问题,设计了一种适用于实验教学且操作灵活的多功能Arduino教学实验箱。箱体主要由电源、核心控制器、外围模块和电机控制四个单元组成,结合该实验箱,开发了验证性、综合性和应用性三种配套实验项目。

一种用于快件分发的机器人系统研制

为了实现快件的自动化分发,减轻人工分发劳动强度,研发了快件分发机器人系统。根据光电开关输出的开关信号和货架层高确定快件具体位置,通过机器人末端上的平铲托起快件,整个机器人可沿平行于货架的预设椭圆轨道移动来运送快件。快件分发机器人收发室作业性能测试试验证明:系统各模块运转良好,机器人可平稳提取盒装或袋装快件,沿轨道行走速度达1m/s,最大载荷2.5kg。该机器人系统对快件分发过程中的定位、提取和搬运环节都给出了相应的解决方案,设计合理,在普通快件分发中具有较高的实用性。

智能制造背景下地方高校工业机器人专业的人才培养

分析了我国当前工业机器人的供需情况和相应专业人才的培养现状。立足于宁德地区的制造业,对机械设计制造及其自动化专业(机器人方向)的课程体系设置、教学方法改革、师资队伍和实训基地建设进行了研究,以促进工业机器人专业技能型人才的培养。

自制一款个性化电子台历

以数字电子技术为基础单片机技术为核心,成功设计了具有个性化的电子台历.详细介绍了整个制作过程,从确定总体设计方案、单元电路的设计、元器件的选型、总体电路图的绘制到最后的软件设计与调试.所设计的电子台历不仅实现了预期功能,而且成本低、直观实用,是所有电子爱好者的最佳选择.

纳观单晶铜表面粘着接触失效的分子动力学模拟

目的为提高微纳米器件的接触性能。方法在考虑粘附力﹑单晶铜基体弹塑性形变,及忽略各向异性影响的条件下,基于分子动力学法,采用混合势函数(EAM和Morse)和Verlet算法,动态模拟了探针与单晶铜基体的粘着接触与分离过程,对接触与分离过程的接触力进行了分析。通过计算原子中心对称参数,描述了接触区域的原子破坏和迁移轨迹的变化情况。结果在下压接触中,因接触力不断增加,接触区域两侧相继出现滑移带,并向两侧方向逐渐扩张,且滑移带与探针下压方向成45?,分离后,受基体弹塑性恢复和能量耗散的影响,接触区域两侧的滑移带由开始扩张逐渐缩小。完全分离后,因粘附力的存在,基体部分原子粘附于探针底表面,探针与基体间形成明显的"缩颈"现象,且发生明显的粘着滞后现象,是接触表面发生粘着失效形式的主要原因。在整个接触与分离过程中,接触区域点阵原子断裂堆积呈"V"字形状。结论粘着影响使基体部分原子易粘附于探针底表面上,形成粘着滞后现象,这是导致微纳米机械易发生粘着接触失效的主要原因。

金刚石探针曲率半径对单晶铜表面粘附接触失效影响分析

目的降低微机电系统表面粘着接触失效。方法考虑纳尺度粘附力﹑单晶铜弹塑性形变及各向异性影响。基于分子动力学法的混合势函数(EAM和Morse)和Verlet算法,对不同曲率半径探针与单晶铜基底粘着接触失效特性进行研究,通过计算原子中心对称参数来描述接触区域原子破坏和迁移轨迹变化。结果研究发现探针与基底尚未接触时(即位移小于1 nm)的粘附接触力不受探针曲率半径影响;而探针下降位移大于1 nm时,探针曲率半径对粘附接触力曲线有着重要影响,即探针曲率半径越大,粘附接触力也越大,导致基底弹塑性变形更加剧烈,易诱导单晶铜基底大量原子粘附于探针底表面,产生明显的粘着效应;此外,探针曲率半径越大,接触体间粘着滞后现象越明显。结论此研究结果将对微机电系统的粘着接触失效机理和微机械产品表面轮廓设计有着重要的实践指导意义。

基于LADRC的SCARA机器人轨迹跟踪解耦控制

考虑SCARA机器人系统的非线性、不确定性及关节耦合对轨迹跟踪控制的不利影响,提出一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的解耦控制方法。通过把系统未建模动态、离心力和哥氏力组成的耦合项、重力项和未知外扰视为系统综合扰动,由线性扩张状态观测器(LESO)实时估计并采用状态反馈控制予以补偿,从而将SCARA机器人系统解耦成四个单通道独立串联积分系统,然后分别由各通道PD控制器进行控制。仿真结果表明,该控制方法不仅对于解决系统状态之间的耦合具有良好的控制效果,而且对系统存在的模型失配和外界干扰等不确定因素具有很强的鲁棒性。

河北省南部电网1.15误操作系统事故及其对策

河北省南部电网位于华北电网最南端,西邻山西省电网,北联京津唐电网,供电区域约8.3万平方公里。至1991年底全网发电装机容量3957兆瓦,其中火电3861.5兆瓦,水电95.5兆瓦。电源结构以火电为主,多集中分布在电网的南部和西部,形成南电北送、西电东送总趋势。网内最大单机容量350兆瓦,以220千伏系统形成主网。

河北省南部地区城市电力网的规划与建设

河北省南部地区是指石家庄、保定、邢台、邯郸、衡水、沧州六座省辖市,总面积8.3万平方公里,人口逾5000万人。以省会石家庄市为代表的六个城市电力网(下称城网),分配与消耗了整个河北省南部电力系统约40％电量。具有电力设备密集,对供电可靠性及电能质量指标要求高等特点,因此,规划和建设好现代化的城网是推动南部地区城市现代化建设,乃至推动全区经济发展的关健。本文着重结合省情叙述城网规划编制要点,城网改造与建设应遵循的主要技术原则及实现对策。

河北南网220kV网间联络线的安全稳定控制

河北南网与京津唐网 220kV网间联络线首末端加装安全自动装置,并分别配以过功率监控装置、微机式功率监控装置以及远方联切负荷装置。以联络线的过功率或过电流或功率突变量为装置起动判据,采用现代数字微波讯道和电力线载波复用技术将分散式装置构成一个联络线安全稳定控制系统。

冀南电网远期电网调峰问题

据预测,大机组、大电网、超高压将是省南部电网今后十年电力工业发展的主要趋势.随着电网大型化及省内产品结构调整而带来的用电负荷结构变化,电网日负荷率将不断下降,峰谷差值升高,调峰矛盾日趋严重.将2000年电网调峰提到议事日程,并统一纳入电网发展规划无疑是我省电网的一项重大战略措施.本文以河北省南部电网为例,选择一九八五年为基期,对规划水平年一九九○年和二○○○年电网的调峰问题进行研究,主要内容有调峰现状分析、基期典型日负荷曲线的选择及还原处理、规划水平年新典型负荷曲线预测及特征参数计算、电网近期(1990)和远期(2000年)调峰容量分析等.供电力系统规划、设计和运行等专业人员参考,并望开展讨论以期日臻完善.

水立方空间钢架结构的地震载荷动力学分析和振动控制

地震载荷是影响复杂空间钢架结构稳定性的一个重要因素。以北京水立方多面体空间钢架结构为例,借助SAP2000有限元分析软件,对国家游泳中心空间钢架结构采用扩展模态法进行模态分析,得出其结构固有振动特性。通过建立地震载荷模型和加载分析扩缩,针对整体模型和模型局部节点进行动力学分析,表明地震载荷下水立方空间钢架结构具有良好的稳定性和抗震性,并且在此模型基础上进行阻尼减震控制,通过与控制前的模型进行时程分析,验证得出水立方空间钢架结构具有良好的振动控制性能。

双粗糙面间接触与分离过程的接触特性研究

基于W-M分形函数的数值仿真法实现分形粗糙表面的数字化表征,再充分考虑接触体弹塑性变形、两接触表面含涂层以及微凸体镶嵌作用等因素的影响,建立多次加卸载下两粗糙面重复接触-分离的模型,采用有限元法进行模拟计算,动态研究了重复加卸载过程中双粗糙表面接触-分离过程中接触力、接触面积、等效应力的分布规律.研究结果有助于了解微观两接触体接触与分离过程中的动态接触变化特性及摩擦磨损的本质,对改善微/纳米器件制造、系统的设计及使用性能有着一定的指导意义.

基于PLC的SCARA码垛机器人控制系统

设计了以西门子S7-200 PLC为控制器的新型工业码垛机器人控制系统。系统采用西门子Smart系列触摸屏作为人机交互界面,结合西门子EM253定位模块和SINAMICS V80伺服驱动系统,精确实现码垛机器人的位置控制。完成了控制系统软件部分的主程序、手动模式与自动模式程序编写以及人机交互界面的设计。该控制系统具有成本低廉、安全性和稳定性高以及硬件系统结构紧凑等特点。