一种仿海龟扑翼推进机构设计

基于仿生学原理,分析海龟扑翼运动规律及扑翼推进机理,设计一种新型仿海龟扑翼运动规律的推进机构。该推进机构以凸轮机构和曲柄滑块机构为基础,具体设计了推进机构的几何参数,使推进机构能够逼近海龟扑翼的运动轨迹。以铰链机构为扑翼翻转的驱动机构,建立了该翻转机构的数学模型及优化设计模型,对该铰链翻转机构进行优化设计,逼近海龟扑翼在不同位置处的翻转角度。设计结果表明,该推进机构能模仿海龟扑翼的运动形式,在水下机器人领域具有广阔的应用前景。

掘进装备推进机构载荷顺应性及其评价方法

掘进装备推进机构是掘进装备的重要子系统,需要承受来自作业环境的重载荷、大突变载荷,同时需要传递大推进力,并实现精准的运动和力传递功能。若其刚性不够将难以承受重载荷;若其柔性不足将难以顺应大突变载荷。为解决其在推进过程中刚柔冲突的一对矛盾,保证其快速、准确、可靠、安全掘进,定义掘进装备推进机构载荷顺应性,提出推进机构载荷顺应性设计问题。分别探讨推进机构载荷顺应中心的物理意义及其识别方法,运动耦合性、变形耦合性及弹性储能性的物理意义及其与机构位置精度、所受重载荷、大突变载荷之对应关系。提出涵盖以上三特性的推进机构载荷顺应性设计指标,为建立以顺应中心为设计约束,以载荷顺应最大为设计目标的推进机构载荷顺应性设计方法提供理论基础。通过推进机构载荷顺应性相关指标及其关节反力大小的相关性比较,验证载荷顺应性设计指标的科学性,表明以所提出的载荷顺应度为设计指标,可保证所设计出的推进机构既具备高刚性又具备大柔性,能化解掘进装备在推进过程中刚柔冲突的一对矛盾。

多关节仿鱼运动推进机构的设计与实现

鱼类效率高、机动性强、持久力长的游动方式为人类水中运输设备提供了极佳的设计思路。通过模仿鱼类的运动方式 ,可设计出新颖的水下运输、作业装备。本文以仿鱼推进机构的设计和实现为目标 ,根据鱼类游动的特点 ,对其运动方式进行数字模拟 ,分析影响其游动性能的关键参数 ,并建立鱼类游动的数学模型。据此给出了一种多关节仿鱼推进机构的设计方案 ,完成了辅助这种仿生推进机构设计的仿真软件。借助可视化的鱼类游动及控制的仿真 ,给出仿鱼推进机构的关键参数 ,并研制了采用鱼类游动方式运动的仿生机器鱼。

血管介入手术机器人推进机构设计及精度研究

根据血管介入手术的需求,研制了一种高精度、高可靠性、可远程操作的新型血管介入手术机器人推进机构,详细论述了其设计理念及机构原理,同时制作出了样机。基于此样机开展了推进机构的精度研究,分析了影响推进机构精度测试实验,实验结果证明了所开发的推进机构满足精度设计要求。

防突远距离控制钻机推进机构分析与设计

介绍了防突远距离控制钻机对推进机构的基本要求,重点介绍了防突远距离控制钻机推进机构的设计方案及结构形式,并对其特点进行分析总结,最终确定防突远距离控制钻机推进机构方案。

波浪驱动推进机构的最优水翼倾角的确定

波浪可以为海上航行器提供运动的能量,实现长时间、大范围的机动运动。一般认为波浪能驱动推进机构的水翼的摆角对推进性能有显著影响。本文提出了一种确定波浪驱动机构最优水翼倾角的方法。基于绝对坐标系和Kane方程建立了通用波浪驱动推进机构的动力学模型,确定了模型中波浪产生的推进力组成,采用“机构冻结”的方法,计算了任意时刻水翼的最优转角,分析该角度与推进机构瞬时速度的关系。该研究对于改进推进机构的设计、合理规划水翼摆动规律具有借鉴意义。

叶栅型Weis-Fogh水翼推进机构流体动力性能研究

本文建立了叶栅型Weis-Fogh水翼推进机构的物理模型和数学模型，利用保角变换理论和奇异积分理论推导出流体动力解析计算公式。以点涡代替前缘分离涡，对单翼叶栅Weis-Fogh机构建立了便于理论分析的点涡模型。本文理论分析和计算表明，流体动力随栅距的减小而增大；分离涡增大流体动力；力矩的实例计算数据与已有的试验吻合。

仿生扑翼UUV推进机构设计及运动仿真

针对仿生扑翼UUV所使用的推进机构进行设计研究,在对海龟前肢运动模式分析的基础上,设计了一套二自由度仿生扑翼推进机构,该机构由两个电机分别驱动扑翼模型上下拍水及绕翼轴自身翻转,两个电机转动相互结合可以近似实现海龟前肢扑翼运动模式。对所设计推进机构进行三维建模及虚拟装配,并对其进行了运动仿真,给出了两种驱动模式下扑翼运动过程的姿态及相应的角速度和角加速度。

波浪能直接驱动机动浮标的推进机构设计

移动观测平台是海洋环境立体观测系统的重要组成部分。遥控水下机器人(ROV)、自治水下机器人(AUV)等移动平台由于需要支持船只和能源供给的限制,影响了它们长时间和大范围使用。本文利用波浪垂荡运动设计一种新型波浪能驱动的机动浮标,该系统由水上浮体和水下推进机构两部分组成,利用波浪垂荡运动,推动水下推进机构叶片的摆动,引起水下推进机构在水平方向向前的升力,使水下推进机构以及水上浮体实现无外在能源供给的自主运动。本文设计制造了波浪驱动机动浮标的实验样机,并进行了海试。实验表明,在中等海况条件下可以实现机动浮标的无动力前进。该设计为海洋环境调查、海洋生态监测和溢油跟踪等提供了一种有效的移动监测平台。

小型两栖机器人推进机构设计与水动力学分析

根据两栖机器人对水陆两种环境的适应需求,设计了一套水陆两用的机器人推进机构。基于水动力学原理,对机器人推进机构的轮片在水下产生的推动力进行了分析。分析结果表明,两栖机器人水下推进力与轮片的弧度,截面面积及转动速度等因素有关。根据分析结果对推进机构参数进行了优化选择。

一种TBM推进机构的多柔体动力学建模及仿真

针对推进缸楔形布置的TBM推进机构,利用MATLAB/SIMULINK建立了推进机构多柔体动力学仿真模型,并对其建立了物理模型,将液压缸简化为柔体模型,利用拉格朗日动力学方法建立动力学微分方程,对机构施加某一激励,仿真液压缸各构件变形大小及所受驱动力的动态变化,验证了所建方程的有效性。改变部分结构参数研究其对机构变形的影响,结果表明:液压缸中活塞杆及有油腔缸体的位移幅值随着动平台铰接点小组间夹角的增大而增大;在一定范围内动平台半径越小,动静平台距离越大,机构所受驱动力越小。

线驱动仿海豹尾部推进机构设计与运动学分析

仿生推进由于具有速度快、效率高、机动性好、噪声污染低等优势,在水下机器人领域备受青睐.基于对海豹尾部生物结构及运动特征的研究,提出并设计了一种基于线驱动原理并结合柔性铰链机构的仿海豹尾部摆动推进机构.该机构包括脊椎框架单元、骨盆单元、胫骨单元以及柔性尾鳍单元,其关节采用柔性铰链,并通过两侧弹性元件的对称布置,可实现由单一舵机驱动仿生推进机构实现周期性摆动动作.采用D-H参数法对推进机构进行运动学分析,确定了推进机构尾鳍末端点在世界坐标系中的坐标,研究了仿生推进机构等效连杆摆角参数(摆动角、摆动幅值、初始角)对推进机构摆动幅值的影响规律.根据运动学分析结果,采用序列二次规划法对设计的仿生推进机构等效连杆摆角参数进行了优化,获得了与海豹尾部摆动幅值一致的最佳运动参数;在与海豹相同的游动速度下,推进机构尾鳍末端点的摆动轨迹与生物海豹的摆动轨迹基本吻合,验证了优化分析的正确性.在空气中进行原理样机摆动实验,通过摄像机连续拍摄的运动序列图,获得了实验样机尾鳍的摆动轨迹拟合曲线,与优化后的理论曲线对比,进一步验证了仿海豹尾部推进机构设计与分析的正确性.

TBM推进机构位姿误差分析

运用并联机器人机构学理论及机构运动微分关系,建立了以给定推进机构位置参数、姿态角、结构参数及其误差为基本变量的推进机构位姿误差参数化分析模型。利用该参数化模型,导出各个参数及其误差对位姿误差的影响,揭示了它们之间的关系。并对TBM推进机构误差进行实例计算,较为客观全面地总结出影响误差的主要因素。基于该分析模型,可对现有推进机构进行改进设计,有望提高现有推进机构的推进工作能力。

基于双斜面偏转关节的新型仿生机器鱼推进机构研究

提出一种用于仿生机器鱼的新型尾部推进机构,该机构主要由双斜面偏转关节构成,可通过调节推进机构的2个驱动电机耦合转动来完成其两自由度偏摆运动。首先,阐明了该两自由度耦合偏摆关节的运动学机理,并通过ADAMS运动仿真,验证了其应用于机器鱼上实现直线游动的可行性。然后,建立了仿生机器鱼的直线巡游控制策略,并采用无人机航拍在户外水塘中进行了直线游动实验。水下实验测试结果表明,该仿生机器鱼可实现速度可控的直线巡游,最大速度为0.69m/s。与现有结果相比,基于双斜面偏转关节的仿生推进机构可为机器鱼设计提供新的参考。

GD-H1000卷烟包装机烟支推进机构的改进

目的对GD-H1000卷烟包装机的烟支推进机构进行改进,以增强其在生产过程中的稳定性。方法在生产过程中,烟支推进机构的故障率高,通过对该机构的运行情况进行受力分析,确定机构中的塑料滑块受交变载荷作用导致其磨损过快,磨损后对推烟机构运行稳定性的影响是导致机构故障率高的主要原因。然后将机构中塑料滑块改进为滑块轴承,以减少滑块磨损,同时增加一组滑块轴承为虚约束,以提高机构的运行稳定性,并通过增加滑块轴承的润滑系统等改进手段对机构进行结构性的改进。结果改进后的烟支推进机构运行稳定性得到明显提高,故障停机时间从改进前的116 h/年下降到了改进后的不到7h/年。结论该优化设计可以有效减少推烟机构的故障停机时间,增加烟支推进机构的稳定性,进而提升设备综合运行效率。

心血管微创介入手术机器人推进机构的关键技术研究

推进机构设计作为心血管微创介入手术机器人的重要部分,其可靠性直接影响了所设计手术机器人系统的精度和准确性。通过对心血管微创介入手术机器人推进机构的分析,模仿人手的推进和捻旋操作方式,设计一种新型的导管、导丝推进机构,实现导管、导丝、球囊、支架的递送,以达到辅助医生完成介入手术的目的。并设计了推进机构的主从操作系统,操作者可以在远端操控推进机构完成对导管、导丝等器械的推进和捻旋,大大减少手术过程中对医生的辐射,降低医生的劳动强度。并对力反馈的实现方法进行设计和分析,实现远程操作医生的力觉临场感,进一步增强系统的可靠性。

变转速电液推进机构

电液推进机构用于大型构件的移位装船作业,由夹紧模块夹持钢轨以提供反力支撑,通过推进液压缸完成构件的移位。电液推进机构采用变转速泵控方式,微控制器发出脉宽调制控制信号,作为变频器的输入指令信号,改变定量液压泵驱动电机的转速,以调节定量液压泵的输出流量,进而控制构件的移位速度。工程应用表明变转速电液推进机构具有效率高、响应快等特点,能够满足构件移位的作业需求。

ZB45包装机商标纸纵向推进机构的改进

ZB45包装机商标纸纵向推进机构润滑油渗漏,分析原因,通过油封改进和设计随动衬套,使油封与推杆间往复平面曲线运动简化为往复直线运动,消除推杆与油封间的异常摩擦,解决推进机构润滑油渗漏的问题。

掘锚一体机滑动推进机构设计

阐述了掘锚一体机滑动推进机构的设计理念、主要结构及其特点。对滑动推进机构进行了受力分析,简要论述了滑动推进机构推进力的计算方法,应用SolidWorks软件建立滑动轨道三维模型,对其进行强度校核。为掘锚一体机滑动推进机构设计提供了参考。

UPR-UPU-UR矢量推进机构的推进性能研究

为了实现水下机器人的推进装置具备空间姿态调整和大转矩的动力传递功能,本文提出了UPR-UPU-UR矢量推进机构。首先,运用螺旋理论计算了矢量推进机构的自由度,基于解析法构建了矢量推进机构的位置模型。其次,推导出了矢量推进机构的输出矢量和输入矢量之间的关系,并采用粒子群优化算法对矢量推进机构进行了位置正解计算。然后,基于矩阵分析法从速度雅克比矩阵和机构特征性角度研究了机构奇异性,计算了矢量推进机构动平台的工作空间。最后,搭建了UPR-UPU-UR矢量推进机构的实验平台,并进行了试验研究。数值仿真和实验结果表明粒子群优化算例在绝对误差小于0.001°下可获得机构动平台的精确位姿,机构的矢量推进性能实验值与理论值存在的最大误差为5%,这证实了该机构具有良好的运动特性和推进性能。矢量推进机构是通过改变两条支链长度来调整螺旋桨的推力方向,使机器人可以具备偏航、俯仰、横滚等多种运动模式,有助于其实现复杂的水下运动。