老人服务机器人机械臂的动力学分析与轻量化设计研究

针对老人服务机器人机械臂的功能要求,提出了一种老人服务机器人的串联型六关节机械臂轻量化的设计方法。建立了机械臂的牛顿-欧拉动力学方程,并利用动力学方程的分析结果,选择了机械臂的直流伺服电机和减速系统等部件。在虚拟样机的基础上对机械臂进行了轻量化设计,包括利用CAD软件设计机械臂机构,利用CAE仿真软件对机械臂进行了静力学和动力学仿真,校验分析结果,选择能够实现机械臂轻量化的机械臂构架的材料,优化构架的结构。

深小孔电解加工中工具电极端面氧化行为研究

管状电极深小孔电解加工中电极端面的氧化膜层是引起电极短路的主要原因。采用扫描电镜(SEM)分析了工具电极端面在单向正脉冲和正负脉冲加工后的形貌和成分,在此基础上对氧化膜层的形成机制进行了分析。研究表明:采用单向正脉冲加工时管状电极端面形成连续疏松的氧化膜层,其成分主要是C和Si的氧化物;工具电极的吸附作用是形成氧化膜层的主要原因;采用适当比例的正负脉冲加工可有效抑制氧化膜层的形成,对已形成氧化膜层具有去除作用,显著提高深小孔电解加工的稳定性。

气吸式排种器的吸附性能分析与试验研究

以分子技术自动化育种设备的气吸式排种器为对象,使用ANSYS Workbench软件,运用正交试验原理对影响吸嘴吸附力的真空度、吸嘴孔径、入口锥角、种子与吸嘴距离4个因素进行仿真试验研究。根据数据统计结果分析了3种出气口位置对各吸嘴吸附力的影响,并在试验样机上对结果进行验证。结果表明:影响因素从主到次为种子与吸嘴距离、真空度、吸嘴孔径、入口锥角;种子与吸嘴的距离为主要影响因素,其他3个因素影响并不显著;出气口的3种布置方式中,当出气口距汇流管两端距离为170mm时,各吸嘴吸附力分布均匀且平均值最大。

基于毫米波和轨道角动量的下一代手机无线通信技术设计

在第四代通信技术中,由于带宽有限和通信技术的限制,固有的通信技术很难将通信的性能大幅提升。因此将毫米波和轨道角动量技术结合进行仿真,为基于两种技术的下一代手机通信系统提供理论上的可能性。传统的研究仅将轨道角动量和毫米波运用于室内短距离点对点信号传输,不能体现在区域中的网络表现,不适用于实际情况中。本研究使用全新的区域分布模型和阈值判断算法,从而更真实的表现用户与基站的分布。为改善通信系统,多输入输出系统(MIMO)、多频复用技术和奇异值分解法(SVD)将被用于仿真中的模型建立。蒙特卡洛算法将在仿真中应用,从而得到通信系统最接近现实的仿真。为突出优势,第四代通信技术的模型也将在仿真中建立。仿真结果表明,毫米波和轨道角动量模型可以在区域中正常使用并且各种表现大大优于第四代通信技术。

基于视觉技术精确定位、装配和检测气门油封

发动机缸盖气门油封的装配与检测 发动机缸盖气门油封（见图1）是汽车发动机总成上的关键部件，其油封质量是影响发动机寿命的重要因素，其设置是为了防止机油从气门杆与气门导管之间的间隙进入燃烧室，从而造成机油损耗、动力下降、燃烧室积炭和增加空气污染等弊端。

加工误差对马氏理论关于超微孔微穿孔板吸声结构适用性的影响

从理论和实验上探讨了加工误差对马氏理论关于超微孔微穿孔板（micro-perforated panel，MPP）吸声结构适用性的影响。建立了计及加工误差的MPP理论分析模型，并应用MEMS工艺制作了超微孔MPP，由于工艺本身存在一定的加工误差，造成实际孔径与设计孔径10％-20％的偏差，在阻抗管中测量得到其垂直入射吸声系数。将实验结果和计及加工误差的理论预测值与马氏理论预测值进行对比发现，差别均较小，最大误差仍在6％以内，说明马氏理论在计及加工误差的情况下仍然适用。此外，对马氏理论关于加工误差的适用极限进行了仿真计算，结果表明，适用极限的大小具体依赖于超微孔MPP的孔径大小。

水泥灌装机套袋机构设计与优化

针对水泥生产车间高粉尘环境,参照水泥行业的机械设计标准,提出了水泥灌装机套袋机构的设计原则。从生产实际出发,通过对水泥灌装机喷嘴与摆臂机构末端的一对多圆形轨迹进行跟踪与拟合,设计了一款间隙式自动套袋执行机构。以生产效率为控制函数对执行机构进行优化与仿真,并进行了套袋试验,试验结果验证了理论分析和仿真结果的准确性。该机构的研发为突破我国水泥行业自动套袋技术壁垒提供了有效尝试,将有效替代高粉尘环境下的人工作业。

上袋机械手设计与动态性能分析

文章设计模仿人工套袋动作的全自动套袋机的关键部件上袋机械手机构。对有或无旋转预应力、不同旋转方向产生的预应力、相同旋转方向不同转速值产生的预应力工况下的上袋机械手进行模态分析,比较系统的固有频率和振型,分析上袋机械手的动态性能。根据仿真结果对机构进行优化,并通过仿真和试验验证优化的正确性。

基于啮合轨迹跟踪的套袋装置参数化设计与性能分析

以回转式套袋装置为对象,基于套袋动作啮合轨迹的跟踪方法,开展了参数化设计和机构性能分析的研究。根据平面几何学和矢量分析法,提出了基于啮合轨迹跟踪的回转式套袋装置参数化设计方法,运用数值分析方法和广义矩阵理论建立回转式套袋装置的运动学模型。采用数值仿真分析套袋装置的位置、速度和加速度参量与时间在轨迹规划中的关联特性。通过样机试验,分析试验结果与仿真结果的误差特性,验证所建立回转式套袋装置参数化设计方法的正确性。

基于改进Otsu法的镀膜金属带缺陷分割

为实现镀膜金属带表面缺陷在线实时准确识别,提出一种基于二阶振荡粒子群优化的Otsu算法。通过加入二阶振荡粒子群优化Otsu算法最佳阈值选取,加快分割算法收敛速度,提高图像分割效率。针对图像分割结果,进行形态学分析与孔洞填充处理,得到精确分割结果。实验结果表明,该算法实现阈值分割仅需25 ms,比传统Otsu算法提高了约88%,比迭代最佳阈值法节省至少90%的时间,全局收敛性优于标准粒子群Otsu算法,在分割速度提高的同时能较好地实现缺陷准确分割。

基于遗传算法的串联机械臂运动学参数标定

对机械臂的连杆参数进行标定可以有效减小由运动学参数不准确引起的机械臂定位误差.文章提出一种基于遗传算法的机械臂关节参数标定方法.首先建立机械臂运动学模型和误差模型,得到关节变量误差的表达式.通过NDI三维动态位移测量系统检测机械臂末端执行器的真实位姿以及各个关节实际旋转角度,作为样本.构建遗传算法的适应度函数,采用遗传算法计算出各关节变量的误差.最后,将该误差用于补偿六自由度串联机械臂真实的连杆参数,多组实验数据证明应用标定后的连杆参数完成机械臂的定位控制可以有效提高机械臂的绝对定位精度.

重载油缸坯料搬运系统模态分析与结构改进

基于有限元法,对重载油缸坯料搬运系统进行模态分析,得到了前六阶振型和固有振动频率。对其模态特性进行了分析,找到结构刚度的薄弱点,进而对系统整体结构进行了改进设计。通过改进设计改善了结构模态特性,提高了系统的稳定性和安全性。通过锤击法对改进后的整体模态特性进行了实验验证,并由实验结果的模态参数辨识验证了改进设计的有效性。这种分析改进方法可以推广到其它机械设备的结构改进中,具有较大的工程实用价值。