摘要：六维加速度感知在机器人、航空航天、超精密加工等领域均具有迫切的应用需求,已成为高端装备向“超精尖”发展的一项核心技术。并联式六维加速度传感器具有结构紧凑、动力学解耦精度高等突出优势,其测量性能与感知机构的操作性能有关。从工作机理的角度,阐述了并联式六维加速度感知机构与并联机器人、并联式六维力感知机构之间的差异。从数学和力学的角度,系统阐释了并联式六维加速度感知机构的静刚度、奇异性、基频共振和故障修复四项操作性能的表征和优化方法,并剖析了现有方法尚不具备自适应性的原因。接着,阐明六维加速度标定平台的必要性和基本要求,并分析了四种原理方案的优缺点。最后,指出挖掘感知机构“性能-结构-激励”三者之间的内在联系,并突破几何/拓扑结构的重构、标定平台的设计和优化这些关键问题,有助于充分发挥并联式六维加速度感知机构的性能优势。

摘要：为了解决感知机构对加速度和力信息同时反馈的问题,设计了一种基于3-RPR平面并联机构的六维加速度/力感知机构,推导了解耦算法,分析了解耦精度、灵敏度与结构参数之间的关联。首先,综合运用Angeles特征长度法和Gosselin奇异分析法,绘制了并联机构的奇异曲面;其次,设计了感知机构的结构模型,分别运用Kane方程和静力平衡方程推导了加速度、力解耦算法;然后,基于半闭环思想,构建了加速度误差补偿算法;最后,通过分析并联机构的静刚度矩阵,推导多维传感器灵敏度的定义式,揭示了结构参数对解耦精度和灵敏度的影响规律。实验结果显示,线加速度、角加速度、力及力矩的解耦误差分别小于8.8242×10^(-4),4.2914×10^(-6),0.4461×10^(-6)和8.6297×10^(-6),为感知机构的尺度综合提供理论指导。

摘要：微波通信技术的发展和广泛应用,在方便人们生活的同时,产生的大量电磁波会对环境造成污染,从而威胁人们的身体健康。电磁波吸收材料(也称吸波材料)可以吸收多余的、泄漏的电磁波能量,在治理电磁波污染方面有着十分重要的经济价值与社会效益。此外,在军事工业领域,雷达隐身飞机、导弹、作战指挥车等军事装备也对吸波材料有着极为紧迫的需求,不仅要求吸波材料具有薄、轻、宽、强的特点,还要求其具有耐高温、抗氧化、高强度等性能。传统吸波材料(如铁氧体、羰基铁、导电炭黑)的损耗机制单一,导致其吸波频带窄、吸收能力不够强,复合化处理就成为获得优良性能吸波材料的必要手段。通常人们采取多层宏观尺度结构匹配的方式来达到宽波段吸收的目的,但通过该方法得到的吸波材料匹配厚度大,适用领域十分有限,很难同时满足吸波材料薄、轻、宽、强的要求。纳米科学技术的发展使得材料的设计与制备拓展到了原子级别,人们试图从纳米尺度上对吸收材料进行阻抗匹配设计与损耗能力改进,其中核壳结构吸波材料由于结构设计自由度大、性能优异,逐渐成为该领域的研究热点。近年来,对核壳结构吸波材料的探究主要是从材料本身的特性出发,采用不同损耗特性的材料进行包覆,并结合对材料微观结构和形貌的设计,来提高吸波材料的匹配特性和有效波频带宽度。其中,具有中空核壳结构和各向异性的材料(如二维片状、纳米花状、纳米管状)表现出更优异的吸波性能。此外,可选用陶瓷材料和耐温树脂作为壳层材料,以满足吸波材料的耐高温和抗氧化性能的要求。目前虽对核壳结构吸波材料的报道较多,但其研究体系尚未统一,吸波调控机理也仍有待深入研究。本文基于核壳结构吸波材料最新的研究进展,介绍了已报道的核壳结构吸波材料的类型,分析了核壳结构吸波材料的微观调控机制和制备方法。最后,对核壳结构吸波材料的发展进行了总结和展望。

摘要：柔性透明纳米发电机可收获生活中的多种能量,如机械能、热能等,并且具有良好的透光性和柔性,可以适应生活中遇到的复杂环境,在低功耗便携式设备,自供能电子系统和植入式传感器等领域有巨大的应用前景。系统的综述国内外关于柔性透明纳米发电机的研究现状,阐述纳米发电机的分类及工作原理,重点讨论分析了氧化铟锡(ITO)、碳纳米管、石墨烯等3种不同电极材料的柔性透明纳米发电机的输出特性以及存在的问题,并且针对这些问题,预测了未来柔性透明纳米发电机的发展应致力于在改善现有透明电极材料的性能的同时,优化器件结构设计,实现柔性透明纳米发电机的发电性能的提升,并且继续改进制备工艺,实现纳米发电机的集成化,以便柔性透明纳米发电机投入实际应用。

摘要：针对六维加速度感知机构在部分输出信号失真时动力学解耦算法完全失效的问题,通过挖掘传感器输出量之间固有的协调关系,提出了一种适用于并联式六维加速度感知机构三支链故障的自诊断、自修复算法。首先,基于感知机构内部冗余支链的变形协调条件,推导出了6个电荷协调方程,并构造了一种正六边形的协调闭链结构。其次,引入“消去原则”,并运用数形结合的思想,基于上述协调闭链,提出了一种故障自修复算法,可修复196种三支链故障,自修复率高达89%。最后,进行了虚拟样机试验。结果显示:采用自修复算法后,并联式六维加速度感知机构的综合解耦误差减小了43.04%,且满足实时性要求,由此验证了所提算法的有效性、可行性。

摘要：针对现有的多维运动平台无法满足六维加速度传感器标定要求的问题,设计了一种能够输出4种运动模式的六维标定平台。建立了该标定平台的虚拟样机,并通过仿真实验,分析了4种典型构型的六维加速度传感器在不同标定模式下的输入-输出关系。实验结果与传感器系统正向动力学的理论计算值一致,验证了标定平台的有效性,为后续解耦算法的优化奠定了理论基础。运用VB和SolidWorks软件开发了标定平台三维模型的二次开发系统,确保了标定平台能够在4种运动模式之间进行快速切换,并实现自动仿真,提高了模型的开发效率。