摘要：“大数据与云制造”作为一门将制造技术与信息技术深度融合的课程,对拓展学生创新思维,构建具有时代特征的智能制造知识体系具有重要意义。基于机械工程专业学科背景,探索了“大数据与云制造”课程的课程组织、教学模型、课程内容设计与考核等环节,通过将大数据和云制造两个维度技术融入其中,并围绕理论教学内容引入行业典型实践案例,优化教学环节和教学活动,以提高学生从大数据与云制造角度分析和解决复杂工程问题的能力和信心,为“新工科”背景下本科课程建设与探索提供参考。

摘要：连续体机器人运动灵活,能在多障碍的狭窄环境中进行连续弯曲运动。现有连续体机器人多以绳驱动为主,机械结构复杂、关节间耦合现象严重,从而导致控制复杂,且难以进行长度方向上的拓展。形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)作为一种新型的智能材料,同时具有驱动和传感的功能,并且其质量轻,单位体积内的驱动力大,作为机器人的驱动设备有助于减少其结构体积,并改善其控制方式。因此,在研究中,设计了一款基于SMA驱动的连续体机器人,并对其路径规划算法进行研究,在保证机器人运动效率的同时,确保其沿目标路径运行的安全性。结合SMA的驱动特性,并基于常曲率运动学模型,提出A*路径规划算法的优化方法,使其更加符合连续机器人的运动特性。研究结果表明,提出的改进型A*算法搜索时间短,规划效率高,具备良好的环境适应能力。

摘要：为了解决小直径管道的探测问题,提高管道机器人的适用性,对气动柔性细长机器人进行了深入的分析和研究。通过对机器人在管道内的受力分析,建立机器人的力学方程;对机器人的拐弯特性进行分析,得到机器人的拐弯半径方程;针对机器人需要的负载,进行力学分析,得到机器人的负载方程。设计了一种气动柔性细长机器人,搭建管道实验环境进行机器人的摩擦力实验和拐弯实验;搭建负载实验环境进行负载实验。测试值与理论分析基本一致,说明了气动柔性细长管道机器人在小直径管道内具有优秀的拐弯特性与负载特性。

摘要：介绍了一种可用于微流体操作的压电驱动式无阀微泵,设计了微泵结构并制作了样机。采用ANSYS软件进行有限元分析得到微泵的最佳工作频率。搭建了实验系统并做了相关实验,得到了微泵输出流量与驱动频率及电压的关系曲线。实验结果表明,无阀微泵具有结构简单,造价低和传输稳定等优点,适用于微流体操作。

摘要：减冲击装置可以有效降低基础对有效载荷的冲击,在航天领域内的有效载荷及箭体分离过程中应用广泛。建立了减冲击装置数学模型,设计优化了结构尺寸,并制作了减冲击环样机;在响应板式爆炸冲击台上开展了冲击试验,并对冲击数据进行了冲击响应谱分析。结果表明,所设计的减冲击装置满足指标要求,而且大幅衰减了冲击幅值;此外,讨论了阻尼层对结构动力学特性及减冲击特性的影响;减冲击环结构适用于航空航天冲击环境,也适用于各类导弹仪器舱的整体冲击隔离,具有广阔的应用前景。

摘要：外骨骼机器人穿戴于人体上,可以作为一种助力、增强或者交互的工具,应用于康复、遥操作等领域。针对上肢外骨骼机器人的人机交互控制问题,提出一种上肢外骨骼机器人的阻抗控制模型,并建立了一体化关节的动力学模型,详细设计了单关节的阻抗控制方法。基于外骨骼机器人在人机交互控制中的随动任务特性,设计了基于力的阻抗控制方法以及基于位置的阻抗控制方法。针对阻抗控制模型为二阶系统的特点,提出了阻抗控制参数优化分析的方法。建立了单关节阻抗控制的数值仿真模型,通过仿真试验分析了惯性参数、阻尼参数、刚度参数以及人机接触刚度对阻抗控制性能的影响。开展了单关节系统的阻抗控制硬件试验。试验结果表明单关节系统的触碰检测、重力补偿以及阻抗控制均可实现,并且操作者与关节系统可以实现协同运动。

摘要：提出利用喷嘴的真空效应回收和利用切削加工过程中油雾润滑产生的雾粒。分析和测试了喷嘴的真空特性,设计了一套基于喷嘴油雾回收系统。采用传统切削、干切削、微量润滑切削以及配有真空回收的微量润滑系统切削对高强度钢(PCrNi3Mo)进行切削试验,结果表明,基于喷嘴的真空回收系统不仅可以降低工作区的油雾量,还可将油雾重复利用并使切削性能得到进一步提高。

摘要：介绍了低氧热环境地面模拟控制系统的组成与结构,对环境舱压力、环境舱温度、环境舱氧浓度闭环控制;基于西门子公司PLC硬件平台开发了分布式控制器,采用WINCC7.0组态软件开发了人机交互界面;控制器采用主从站架构完成对低温液氮系统、压力调节系统、温度调节系统的控制,上位机计算机与控制器之间采用以太网通讯;在软件方面,根据低氧环境试验的需求和试验流程,设计并实现了PID闭环控制、数据存储、以及人机交互界面等功能;并对该实时控制系统进行了验收,验收结果分析表明,该分布式控制系统具有控制精度高、可靠性好、开发周期短,能够完成多种环境参数的控制任务,并为产品集成设计提供一些经验借鉴。