交换版机械手用柔性吸附装置的力学特性及吸附效果分析

吸附装置作为交换版机械手重要的组成部分,对掩模传输过程中物料的可靠性、安全性和掩模版的变形起关键性作用。通过综合考虑吸附装置的吸附性能、密封性能及对掩模版变形的影响,设计了一种新型柔性吸附装置,通过有限元仿真分析柔性吸附装置对掩模版变形的影响,搭建试验平台,对柔性吸附装置的吸附性能和密封性能进行试验。结果表明,掩模版最大变形为0.85μm,吸附力为52.39 N,掩模版掉落时间为188 s,压降为0.006 7 MPa/20 s,均满足指标需求。

含柔性吸附材料的攀爬机器人振动特性与稳定性分析研究

为了提升攀爬机器人壁面运动稳定性从而提高其工程应用能力。针对攀爬机器人壁面运动过程的振动与动力学耦合特性问题,本文设计制作了一种含柔性吸附材料的攀爬机器人。基于刚柔耦合原理,获得刚性体与柔性体运动学递推关系,利用拉格朗日原理建立攀爬机器人动力学方程。推导得到反应动力学耦合程度的数学模型。通过仿真分析得到运行相同位移情况下,通过调整加减速时间比例使得机器人振幅下降35%,分析得到一定范围内攀爬机器人刚性质量与吸附材料弹性模量增加通过降低动力学耦合程度降低攀爬机器人振动响应。通过样机实验测量了攀爬机器人负载能力与不同运动阶段真空度与流量的稳定性。研究为攀爬机器人的驱动控制策略与工程应用奠定基础。

柔性吸附材料最新研究进展

近年来,具有柔性三维框架结构的吸附分离材料逐渐引起研究人员极大兴趣,其独特的动态吸附行为和富化学环境的结构框架赋予了其完全不同于传统刚性吸附材料的特性,这种特殊的柔性吸附材料在吸附分离、环境净化和传感等领域显示出巨大潜力。然而,由于研究者们缺少对柔性吸附现象的深入理解和相应的理论研究方法,该领域的发展较为缓慢。本文立足于作者自身研究工作,对柔性吸附的定义、理论发展和分类等方面的最新研究进展以及其在污染物去除、共沸物分离等方面的应用实例进行深度分析,力求为该领域发展提供相应的理论支撑。文中也指出了柔性吸附材料的产业化方向及前景,即应该努力探索柔性吸附材料大规模、高效率地处理环境中高浓度(低浓度)的液相(气相)污染物的应用前景,以此来推动柔性吸附材料的产业化。

基于柔性静电吸附技术的爬壁机器人研究

针对灾后搜救及反恐侦查的特殊应用场合,提出了一种新型的爬壁机器人吸附方式—柔性静电吸附。该吸附方式利用电场力作为吸附力,通过柔性电极适应壁面粗糙度。针对柔性静电吸附方式的特殊性,首先分析了静电吸附电极的工作原理,并对其电场分布及吸附电容影响因素进行研究,对吸附电极优化设计方法给出指导。接着,利用BOPP柔性镀铝薄膜制作了吸附电极,并对其性能进行了测试。最后,设计了基于该吸附方式的原理样机机器人,验证了该吸附方式的可行性及广阔的应用前景。

砧木上苗定位机构吸附块仿真设计与性能试验

为解决嫁接机人工上苗过程中砧木子叶损伤和叶柄劈裂问题,采用正压气流压苗和负压吸附定位原理,设计一种辅助自动上苗作业的砧木上苗定位机构。通过建立机构有限元分析模型,在给定边界约束条件下利用CFD软件对吸附块内部气流场进行动力学仿真,获得气室内部流场分布情况及各因素对砧木子叶吸附力的影响。采用仿真正交试验对吸附块结构参数进行优化设计,确定吸附块各因素对吸孔平均吸力影响的主次顺序依次为出口负压、吸孔直径、吸孔深度;当吸附块出口负压3 kPa,吸孔直径1 mm和吸孔深度4 mm时,吸附块对子叶具有较好的吸附能力。上苗试验结果表明:该机构对白籽南瓜苗子叶吸附成功率为96.67%,压苗成功率为99.33%,综合上苗成功率为96.03%,伤苗率仅为0.67%,作业性能满足嫁接机自动上苗作业要求。子叶吸附失败原因是子叶方向和上苗高度控制不准确,以及子叶展角过小导致叶柄劈裂。吸附块作业面仿形和结构参数仿真试验对提高砧木柔性和安全上苗具有重要意义,大幅缩短了吸附块设计周期,研究结果为解决嫁接机自动上苗问题提供理论依据和设计参考。

Ordered Toroid Structures of Nanoparticles in Self-attractive Semiflexible Polymer/Nanoparticle Composites

By employing dynamic Monte Carlo simulations, we investigate a coil-to-toroid transition of self-attractive semiflexible polymers and the spatial distributions of nanoparticles in self- attractive semiflexible polymer/nanoparticle composites. The conformation of self-attractive semiflexible polymers depends on bending energy and self-attractive interactions between monomers in polymer chains. A three-stage process of toroid formation for self-attractive semiflexible chains is shown： several isolated toroids, a loose toroid structure, and a compact toroid structure. Utilizing the compact toroid conformations of self-attractive semiflexible chains, we can control effectively the spatial distributions of nanoparticles in self-attractive semiflexible polymer nanocomposites, and an unconventional toroid structure of nanoparti- cles is observed.