摘要：由于桨叶在成型加工过程中受制造精度、材料缺陷及装配误差等非设计因素的影响,导致组合式船用螺旋桨的实际重心位置与理论设计重心位置不一致,无法满足实际需要和工程应用,因而需要对重心不合格的桨叶进行去重处理以修正重心误差。针对去重最优化要求,提出基于最小包容球理论的重心误差最小包容球概念,建立多桨叶间的重心位置关系,用以描述组合式桨的重心误差范围,还提出相应的去重工艺球算法,来判断桨叶是否需要进行去重处理。为了验证误差包容球和去重球理论,建立相关桨叶的参数化模型,应用sobol算法和TSearch算法进行优化,并确定去重区域,可得到满足条件的去重参数。结果表明,将包容球理论应用于组合式船用桨的去重优化,可实现船桨的重心误差修正且满足其动平衡性能要求。

摘要：为了实现机器人的拟人运动,提高其对外部环境的适应性,基于串联弹性驱动器(SEA)驱动形式提出一种仿肌弹性驱动的机器人转动关节,以实现机器人在受迫振动或受冲击下的柔顺自调整运动。该关节机构参考人体肌肉-肌腱组织的Hill-type模型,采用具有对抗形式的主动弹性驱动和被动弹性牵制的设计方案,模拟肌肉收缩运动和功能,产生牵拉力以驱动机器人的关节。通过对该弹性驱动关节进行建模分析,得到其动力学描述方程,结合多次仿真测试中获得的系统运动特性曲线,在掌握其运动规律的基础上完成了其动力学性能评估。此外,针对关节机构具有的强弹性、低刚度特点,提出一种基于虚拟刚度补偿的控制方法,并应用在具有仿肌弹性驱动关节的二自由度机器臂上,实验结果表明其可行、有效。

摘要：基于串联弹性驱动器(SEA)提出了一种三自由度柔顺机械臂的设计方案,用来模拟人手臂的运动,提高其对环境的适应力,实现良好的柔顺性。利用三维造型软件Inventor建立了三自由度柔顺机械臂的三维模型;针对柔顺机械臂关节提出了一种具有拮抗形式的弹性驱动方法,采用主动驱动弹簧和被动约束弹簧构成柔性张拉弹簧组合,以模拟肌肉-肌腱组织的收缩运动;通过动力学仿真软件Adams进行了驱动仿真分析和静动态冲击实验,结果表明在受到冲击时,柔性关节可以产生较大的柔性转角并快速衰减到稳定的运动状态,证明了该机械臂可以有效减小冲击,具有良好的柔顺性。

摘要：由于桨叶在成形加工过程中受制造精度、材料缺陷及装配误差等非设计因素的影响,导致组合式螺旋桨的实际重心位置与理论设计重心位置不一致,对其力学性能会产生不良影响,因此需要对相关桨叶进行重心误差评价和去重处理以修正重心误差。提出了重心最小包容球和重心公差球的概念和算法,并以此为依据判断桨叶是否需要进行重心修正。同时根据重心组合原理,分别以修正质量最小和桨叶重心离散程度最小为标准,提出了相应的修正方案,并利用理论分析和仿真实验相结合的方法验证了方案的可行性。

摘要：针对小型四旋翼飞行器姿态解算这一基本问题,详细分析了姿态解算的过程,提出了其中的难点问题。应用低成本捷联惯性测量单元,设计了一种基于互补滤波器算法的姿态求解器。经过实验验证表明:与目前常用的卡尔曼滤波算法相比,采用互补滤波器算法的求解器能显著降低对处理器速度和精度的要求,有效融合了捷联惯性测量单元的传感器数据,实现了小型四旋翼飞行器的高精度姿态解算。

摘要：应用仿真技术来设计和定义类人机器人,有助于对机器人运动的研究,也方便了整体系统的开发与实现。提出了用具有树特征的图结构定义类人机器人数据结构的方法,应用深度优先搜索算法对其进行遍历,并用螺旋理论和链乘法则来描述机器人的姿态,构建出基于Matlab软件的仿真平台。该平台引用零力矩点ZMP理论作为机器人动态行走的稳定约束,并依此进行步态规划,得到稳定合理的步行姿态,同时实现了运动控制上的可视化。

摘要：在超声波近场悬浮系统中,回复力的大小是影响悬浮稳定性的重要因素。在分析悬浮片和变幅杆中间空气层的流速分布的基础上,根据空气粘性切应力理论解释了回复力的来源,提出新的回复力理论模型,并根据该回复力理论模型得到提高悬浮稳定性的办法,即提高变幅杆边缘位置的声压和降低变幅杆中心位置声压。应用有限元方法设计并制造了球面端面变幅杆,和传统的平面端面变幅杆进行对比实验,将不同质量的悬浮片偏心不同距离放置,分别测量了其往复运动的周期和不同位置的悬浮片倾角。实验结果证明了该理论模型的合理。

摘要：超声变幅杆在沿轴线方向作纵向振动时,由于存在泊松效应,纵向振动会引起变幅杆沿径向方向的横向振动。传统变幅杆在设计过程中,忽略横向振动的影响则会导致计算出的谐振频率高于实际频率。为了让变幅杆理论设计谐振频率与实际频率相符合,分别对简单圆柱杆和阶梯形变幅杆进行研究,推导出常用半径比范围内简单阶梯形变幅杆的频率修正公式,使其满足设计和使用要求,并可以减少能量传输过程中的能量损耗。

摘要：传统的三维扫描方法通常对被测曲面进行一次测量,但在被测曲面的形貌和范围未知的情况下,扫描数据不完整、结果不准确且无法进行有效评价。提出的基于动态路径规划的三维扫描方法主要通过对被测曲面进行粗扫掠和二次扫描,针对三维信息缺失区域自动对扫描路径进行合理规划,引入最小包容球理论和可视锥概念,为三维扫描样品的采样点规划、扫描仪视点和扫描方向生成提供理论依据。该基于动态路径规划的三维扫描方法的可行性在对实际被测曲面的扫描实验中进行了验证并对其扫描质量进行了评价。

摘要：以熔融沉积成形过程中成形件的翘曲变形为研究对象,分析变形产生的原因及其作用机理,建立了成形过程中成形件翘曲变形的理论模型,分析了堆积层数、成形室温度、试件尺寸和扫描速度对成形件变形的影响。针对以上因素设计试件进行正交试验,研究各因素对翘曲变形的影响程度,得出最大程度减小成形件翘曲变形的最优因素组合,提出了减小成形件翘曲变形的相应措施。