Mobility matrix of a weakly coupled parallel multi-DIM isolator based on axial force solution

A mobility matrix modeling strategy based on axial force solution for a weakly coupled parallel multi-dimentional(multi-DIM)isolator is proposed.Mobility power flow and transmissibility through the isolator are derived from the mobility matrix.Comparison between simulation and experimental results shows the correctness of the proposed modeling strategy.

Dynamic analysis of double-layer and pre-stressed multi-limb six-axis force sensor

In order to adapt to the specific task, the six-axis dynamic contact force between end-effectors of intelligent robots and working condition needs to be perceived. Therefore, the dynamic property of six-axis force sensor which is installed on the end-effectors of intelligent robots will have influence on the veracity of detection and judgment to working environment contact force by intelligent robots directly. In this paper, dynamic analysis to double-layer and pre-stressed multi-limb six-axis force sensor is conducted. First, the structure of the sensor is introduced, and the limb number is confirmed by introducing the related definitions of convex analysis. Then, based on vibration of multiple-degree-of-freedom system, a mechanical vibration simplified model of double-layer and pre-stressed multiple limb six-axis force sensor is set up. After that, movement differential equations of sensor and the response of analytical expression are deduced, and the movement differential equations is solved. Finally, taking the double-layer and pre-stressed seven limb six-axis force sensor as an example, numerical calculation and simulation of deriving result is conducted, which verify the correctness and feasibility of the theoretical analysis.

自适应管径全驱式管道机器人结构设计与分析

针对管道焊接完成后内部情况无法通过人力检测的问题,提出了一种可在焊接管道内自主检测的管道机器人。该机器人能够自主适应管径的变化,以解决当前机器人通过人为控制支撑机构造成的控制复杂、控制精度不高等问题。首先,给出了管道机器人的设计需求,介绍了管道机器人整体结构与工作原理;然后,对机器人的支撑机构进行了方案设计和受力分析,分析了管道机器人整体结构的几何约束以及在弯道中的运动约束;最后,基于Adams软件对提出的方案进行仿真实验,验证了其在管道内的通过性。

足式爬壁机器人的控制系统和实验研究

基于爬壁机器人结构和运动分析,并根据执行机构的运动特点,制定爬壁机器人控制系统设计方案。搭建微处理器为核心的硬件控制系统,并采用芯片驱动步进电机,实现驱动电路与微处理器电路的结合。通过软件系统编程和调试爬壁机器人的用户任务,实现控制系统模块化和层次化设计。搭建爬壁机器人样机模型和实验平台,在不同工作条件下进行实验并分析结果。实验结果验证了爬壁机器人整体系统设计的合理性、良好的运动性能和一定的越障能力。

水性环氧树脂改性超细水泥基防水堵漏材料性能研究

采用有机与无机复合技术,研究了水性环氧树脂对超细水泥基防水堵漏材料工作性能、力学性能、变形性能及微观结构的影响。结果表明:水性环氧树脂可延长改性超细水泥基防水堵漏材料的凝结时间;水泥浆体的流动性随水性环氧树脂掺量的增加先增大后减小;随着水性环氧树脂掺量的增加,防水堵漏材料的抗压强度逐渐降低,但掺入适量水性环氧树脂可提高防水堵漏材料的抗折强度及界面粘结强度;水性环氧树脂的掺入可减小防水堵漏材料的干燥收缩;水性环氧树脂掺量为3%时,可使防水堵漏材料结构明显致密,孔隙率减小。

盾构隧道渗漏水病害成因与防治现状

渗漏水病害防治是盾构隧道运营维护的关键任务之一,并日益受到业界的关注。通过调研与分析,深入分析了盾构隧道渗漏水病害特征及成因,总结了盾构隧道主要的防水措施,研究了盾构隧道渗漏水病害治理的常用方法。研究表明:盾构隧道渗漏类型以渗水为主,占比约50%~80%,渗漏位置以管片接缝渗漏水居多,占比约80%~90%;渗漏时间为施工期和运营期两个阶段;盾构管片接缝防水以弹性橡胶密封垫结合遇水膨胀止水条的防水形式最为常见,在高水压条件下可有效提高防水效果。研究成果可为盾构隧道渗漏水病害防治提供借鉴。

双钢板混凝土偏压构件受力性能试验研究

为研究管幕预筑结构受力性能,明确钢-混凝土工作机理,以栓钉布置、偏心距为参数,设计完成了双钢板-混凝土组合构件偏压试验,研究了不同连接件设置偏压构件的受力机理和破坏模式,分析了构件截面应变分布、承载能力、滑移。结果表明,在不发生屈曲的前提下,栓钉的布置对试件的受力性能几乎无影响,两侧不布置栓钉的试件,尽管两侧受拉钢板与混凝土界面上均出现了微小的界面滑移,但对承载能力影响较小。

基于Extendsim的生产制造系统仿真研究

为了实现对生产制造系统的预测和对生产要素的控制,针对零件的生产制造系统,以Extendsim软件为平台,对系统进行仿真设计。首先建立仿真模型,并描述了仿真建模过程和关键模块的设置;然后多次运行仿真模型,对仿真结果进行分析,发现设备的数量是系统效率和零件产量的瓶颈;最后针对瓶颈进行参数优化,找到系统的最优设计方案。

基于ZVS双管自激电路的等离子体电源设计

目前等离子体激励电源通常以工频交流电作为供电输入,体积较大,与便携式等离子体发生装置不匹配,限制了等离子体技术的应用与推广。以此为研究背景,设计并研究了便携式介质阻挡放电电源。该电源重量为200 g,尺寸为102 mm×57 mm×30 mm,电源主电路采用ZVS双管自激电路。通过电路仿真软件辅助设计主电路,并进行了实验测试。结果表明,当电源输入电压为3~12 V时输出电压可达2~5 kV,输出频率可在20~30 kHz范围内变化,最大输出功率为60 W,功率重量比为300 W/kg,高于目前商品化高频高压等离子体电源。采用设计的电源能够成功激发沿面型介质阻挡放电SDBD(surface dielectric barrier discharge)等离子体发生器和悬浮电极介质阻挡放电FE-DBD(floating electrode dielectric barrier discharge)柔性等离子体发生器产生冷等离子体,经过实验研究,其相关特性满足大气压开放条件下空气介质阻挡放电工作电压2~20 kV、工作频率50 Hz~1 MHz的要求,为介质阻挡放电电源的便携性提供了良好的技术支撑。

新型爬壁机器人步态规划及设计

设计一种新型足式爬壁机器人结构。基于多项式运动方程建立腿部结构各部件运动规划,得到其速度及加速度变化情况,避免各部件间产生刚性冲击;根据机器人腿部结构的工作原理设计其步态规划。结果表明,机器人足部依次交替吸附并连续运动,实现抬腿、迈步、落腿及重叠等步态,并可调整迈步间距和迈步高度,保证机身与作业面始终保持平行,提高整体结构运动的稳定性。验证了爬壁机器人整体结构设计的合理性和具有垂直壁面的爬行能力。

Optimal design and experiment research of an orthogonal-parallel six-axis force/torque sensor

A novel orthogonal-parallel six-axis force/torque sensor is studied based on a modified Stewart platform architecture,and the optimal design and experiment research of the sensor are discussed.Firstly,the model of orthogonal parallel six-axis force/torque sensor based on improved Stewart platform architecture and its static mathematical model are proposed.Secondly,according to the actual working condition of the sensor,the sensor is optimized and the optimal solution is obtained.Then,the experimental prototype and calibration system is developed.Finally,the superiority of the sensor structure and the effectiveness of the optimization method are verified by calibration experiments.The results of the proposed method are useful for the further research and application of the orthogonal-parallel six-axis force/torque sensor.

并联机构压纹机运动学研究及仿真分析

为了解决当今市面上现有的压纹机所出现的一些问题,提出了一种结构合理、控制简单的新型并联机构压纹机。介绍了该压纹机的整体结构方案和突出特点,论述了该机构在实际生产生活中的可行性和实用性。介绍了并联机构压纹机的机构组成和机构模型的建立,并建立了运动学数学模型,得出其运动学正逆解的解析形式,对其位置、速度和加速度做解析推导。通过Adams分析软件,对机构的运动进行分析,得出机构输入与输出构件的运动规律曲线图,并对运动规律进行分析,掌握其运动特性。通过对并联机构压纹机的运动学研究及仿真分析,为该机构的进一步研究和优化提供参考。

基于鳄雀鳝议题的“生态系统的稳定性”SSI教学设计

以鳄雀鳝(Atractosteus spatula)议题在“生态系统的稳定性”一节中的应用为例,借助一定的框架选择议题内容,使用情境教学和问题驱动教学,通过热点话题导入、构建概念模型、多重因果推理、整体分析现象、讨论社会议题、明确概念关系等教学环节,帮助学生逐步形成概念、应用概念、深化对概念的理解,促进学生核心素养的培养,探讨社会性科学议题在“生物与环境”模块中的应用。

基于学科前沿提高学生核心素养的教学设计——以“光合作用的原理和应用”为例

随着新一轮教育改革的深化,课程标准对结合前沿知识教学提出了更高的要求。生物学学科发展突飞猛进,而学科前沿素材是教科书的良好补充。本文以“光合作用的原理和应用”为例,探讨“人工合成淀粉”这一前沿素材在教学中的应用,进行提高学生核心素养的教学实践。从课前收集资料、延续教学情境、设计认知冲突、明确科学原理、构建知识体系、布置课后习题6个阶段层层递进,挖掘前沿素材与课内知识的关联内容,着重强化学生的科学思维和社会责任,以期为一线教学提供参考。

基于图像矩特征的工件摆放类型Parzen窗估计

工件的视觉判别是实现机械手抓取工件的重要环节,如何对姿态变换后的工件进行视觉识别及分类,具有重要的理论及工程研究价值。设计了工件姿态变换实验平台,实验研究了工件姿态变换的视觉识别问题。首先,采用分水岭图像分割方法,实现了工件目标图像的分割。其次,针对工件在水平面旋转姿态变换及在三维空间进行姿态变换两种情况,分别选取单个工件、部分遮挡工件及部分重叠工件构建图像样本,并实现了七个特征不变矩的提取。最后,将工件训练样本的五阶矩、七阶矩的平均值作为工件种类分类目标,采用Parzen窗对待识别工件类型进行概率密度估计,并用带惯性的粒子群算法对Parzen窗估计结果进行优化,克服Parzen窗估计的多峰值问题,实现了对工件摆放类型的准确判别。