10MN新型液压机结构有限元分析与优化

以一种新型10MN液压机为例,利用UG和ANSYS软件建立简化的液压机有限元模型,分别对机身结构、上横梁、下横梁进行静力学分析。根据应力以及变形分布规律,验证了10MN液压机在满吨位工况下的合理性。在满足液压机机身强度和刚度的基础上对液压机增加压力,仿真得到该液压机最大允许工作压力为12MN,并对该工况下的上、下横梁的结构进行优化设计,获得最优参数并实现轻量化设计目标。

供水管道检测机器人的水动力系数计算与特性研究

针对水下机器人在供水管道中运动时所受的水动力影响姿态控制的问题,建立了机器人的流场模型。利用重叠网格技术与数值模拟方法,重点分析了水下机器人在不同流速下水平直航与摇艏运动的阻力及阻力矩的影响,并对水下机器人进行水平直航、垂向直航、摇艏及横滚的模拟实验,得出四自由度相应的水动力参数,从而得到完整的运动方程。结果表明:水下机器人直航或摇艏运动时控制流速应小于1m/s,为水下机器人的模型优化及运动控制提供理论依据。

水下机器人密封电子舱漏水检测系统设计

水下机器人在水下复杂环境实现安全作业的关键在于密封电子舱的密封性良好。为保证水下机器人安全运行,避免因电子舱漏水而发生安全事故,设计了一种成本低、快速精准检测水下机器人密封舱密封性的方法。首先,对漏水检测系统传感器及检测算法进行设计;其次,设计传感器与水下机器人主控制器数据交互方式;最后,实验证明所设计漏水检测系统的有效性。研究表明,该方法可以有效检测密封舱密封性是否良好,以保证水下机器人水下作业的安全性。

水下机器人姿态融合算法研究

针对水下机器人作业过程中使用扩展卡尔曼滤波算法进行姿态融合解算时,姿态信息会产生较大误差,设计了一种精准进行姿态融合的改进扩展卡尔曼滤波算法。水下机器人导航系统设计的关键在于多传感器数据融合的精确性。为了有效设计水下机器人多传感器数据融合算法,对水下机器人扩展卡尔曼滤波算法进行分析,设计了基于四元数的改进扩展卡尔曼滤波算法进行姿态融合解算。研究表明,改进后的算法降低了数据融合的噪声,提高了系统的收敛性。

6自由度上肢康复机械臂的设计与仿真分析

针对上肢康复机械臂的运动问题,对人体上肢进行关节自由度分析,采用SolidWorks设计了一种6自由度上肢康复机械臂的三维简易模型。运用D-H参数法建立机械臂运动学模型,推导运动学方程,并用RoboticToolbox工具箱对其进行正逆运动学仿真,验证了运动学模型的正确性;调用Jtraj函数对机械臂关节空间进行5次多项式轨迹规划,得到平滑连续的角位移、角速度和加速度曲线,说明机械臂各连杆参数设计的合理性;将三维模型导入Adams进行动力学仿真,模拟患者手臂做小幅度康复画弧运动,得到各关节随时间平稳变化的驱动力矩曲线,为机械臂的精密控制奠定基础。

手术器械模型控制稳定性以及反馈控制精度

在手术器械模型的基础上对其进行DH建模,研究手术器械前端在使用中的轨迹特征。根据手术器械的使用场景设计了一种基于传感器的稳定控制方式。以随机数据生成组织的简化模型为基础,使用神经网络进行组织特性的学习、动态的灵敏度边界界定以及力反馈。根据已有的步进电动机控制方法计算手术器械的动作误差,该方法可以完成力反馈的动作判断;同时,运动的控制精度较高。