摘要：针对核电站热交换器人工检修作业异常困难的现状,提出了利用机器人进行传热管外部自动化检测的方案.采用模块化设计方法设计了由纵向移动模块、旋转模块、定位模块、伸缩模块、小车模块、底座和3个驱动器等部分组成的机器人本体.小车搭载微型摄像头,可在传热管束的横向间隙中移动,对相关区域进行视频检查.提出了3-CSR并联机构形式,设计了形状记忆合金弹簧驱动的微型3-CSR并联机构来调整摄像头位姿,研制了机器人的控制系统,采用模糊控制理论设计了纵向移动模块的升降速曲线,提出了一种灰色评价方法对检测结果进行评估.制作了机器人样机系统进行试验,结果表明,机器人性能满足设计要求,可提高检查质量与效率.

摘要：针对医护人员重复、机械地配送医疗物资工作效率低的问题,使用了多机器人进行替代,并提出了一种基于"任务地点"近场子集划分的多机器人群体智能任务分配算法。首先采用蚁群算法对任务集进行有序排列,形成一条近场相关的任务链。然后根据任务完成的时间和机器人的路径成本设计目标优化函数,利用遗传算法对该任务链进行子集划分,再将任务子集分配给机器人个体。最后模拟了医院病房的应用场景,设计并搭建了一套多机器人医疗物资运输分配系统。用户在该系统的操作平台上,通过可视化界面能够实时发布新任务,查看已发布任务的分配情况,以及查看机器人的路径。基于该模拟实验平台,对3种不同的任务分配算法进行对比分析,结果是本文算法的分配结果最为合理,所有任务都在规定的时间内完成,机器人的行驶距离大幅缩短。所提出的多机器人任务分配算法可有效解决医疗环境中医疗物资的配送问题,提高了系统的工作效率。

摘要：针对地震废墟环境,为扩大内窥镜式生命搜救仪的搜救范围,使其能够被送进到狭小的废墟缝隙中,研制了一种用于废墟搜救的内窥镜式生命搜救仪的送进机器人.首先,对镜体的送进机理以及机器人结构作了详细的理论分析,然后对分析结果进行了运动学仿真验证,并据此设计出机器人样机.通过多机器人协作,配合前拉后推的送进方式和头部偏转机构的方向控制,可以逐节渐进式地将柔性内窥镜镜体送进到废墟缝隙中.样机实验结果表明,该机器人能够平稳有效地完成对柔性内窥镜镜体的送进工作.

摘要：以设计结构紧凑、工作空间大的力/触觉反馈器为目标,研究了Delta并联机构的运动学和工作空间特性。在改进Delta机构的基础上,引入支链机构的偏置安装角度α,利用矢量法求解了机构的位置逆解和正解,并通过算例验证了方程求解正、逆解的正确性;根据逆解公式推导出单开链子空间包络体边界方程,绘制分析了驱动杆与摆动杆长短不同时3种情况下的子空间几何形状。然后,详细讨论了α对整体工作空间和机构总体外围尺寸的影响,采用数值法得出了偏置安装角度α与工作空间最大内切球体体积的关系图、偏置角度与整体外围尺寸的关系图,并利用matlab绘制出整体空间截面图。最后,以上述最大内切球体为设计空间,结合雅克比矩阵条件数给出设计实例。验证结果表明,采用该设计方法能够满足对Delta机构的优化设计要求。

摘要：用光纤光栅(FBG)设计了曲面传感阵列,利用了空分复用和波分复用技术构建传感网络检测系统。传感器的数目根据检测仪器的最大解调范围确定;传感器的位置分布由振动波传播理论确定。综合考虑曲面应力状况和变形特点,在振幅最大的位置布置传感器,在曲面应变大的位置布置稠密,反之稀疏。根据曲面变形的有限元模型,实现了模拟太阳能帆板柔性曲面传感网络设计,并对传感网络的检测精度进行测试。实验表明,传感网络中传感器波长改变与曲面变形位移具有良好的线性关系,传感网络中传感器位置合理,传感网络能够检测帆板曲面样机的多种变形。传感器封装长度保持40 mm时,传感器测试误差仅为0.4%,柔性曲面测试误差<4%。

摘要：设计了"三顶三拉"的大口径光学二维角度调整机构,并探讨支承分布方式对基于三点支承调平机构的调整性能、抗倾覆能力和抗变形能力的影响,为机构设计提供了理论依据。分别建立了调平机构的几何模型、力学模型和优化模型。推导了支承调整量对平板二维倾角的贡献值,通过比较证明支承呈对称分布的调平机构更易达到快速调平的目的。介绍一种抗倾覆几何测度的概念,从中给出支承呈任意三角形分布的调平机构抗倾覆几何测度公式,并给出了对称分布调平机构的抗倾覆几何测度解析解。通过ANSYS优化模块对前内环的支承位置进行优化,得到最优的支承跨距。

摘要：将位置敏感器件（PSD）和其它元器件相组合，组成了介入式测量装置。通过使测量装置沿管道行进，获得管道内若干个测量点的方位，进而拟合得到地下管线的方位。该探测装置不受地下管线埋藏深度、密集程度和周围环境的影响，适用于内径为80～130mm、弯曲半径为50～1000m的管线。通过探测摆角的实例，得出实际测量值在水平方向上的测量误差为7．45％，竖直方向上的测量误差为1．07％。

摘要：把阻抗控制理论运用到步行康复训练机器人系统中,使用基于位置的阻抗控制模型设计了系统的控制器.提出基于阻抗模型的步态轨迹自适应算法,并分析了系统的误差.在建立的SolidWorks、Matlab、Adams虚拟样机联合仿真平台上进行了主动康复训练的仿真实验,并在实物样机上进行了健康训练者的实验.结果表明,该控制器能够实现机器人根据人机交互作用力的变化不断调整步态轨迹,适应患者的步态要求,并可通过调节阻抗参数改变步态自适应程度和训练的柔顺性,满足患者主动参与康复训练的目的.

摘要：通过基于光纤光栅(FBG)传感网络的内窥镜空间形状实时检测系统的搭建,提供了一种新型的内窥镜形状的感知手段。针对内窥镜形状感知的具体要求,进行了光纤光栅大曲率传感器原理研究以及微小尺寸光纤光栅传感网络设计。在不改变内窥镜的结构的前提下,将光纤光栅传感网络介入其固有手术钳道,通过传感网络感知内窥镜上多个离散点空间曲率变化,利用离散曲率形状重建算法重构出内窥镜形状。在此基础上搭建了智能内窥镜实时形状感知系统,给出了数据处理方法和动物试验结果。

摘要：为了设计大口径透镜姿态调整机构,研究了三顶三拉调平结构布置方式的调节性能及其对受力变形和光束质量的影响。采用几何方法,得出了三顶三拉结构在任意三角形布置下升高量与调整角度变化的关系,定义了角度调整的相关系数;利用有限元分析软件分析了3类支承点布置情况下调节平板的变形情况。分析结果表明,三顶三拉调整机构具有调整量可计算的特点,当调节平板的尺寸为580 mm×570 mm×20 mm,采用等腰三角形支承点布置方式时,重力引起的最大变形为12.51μm。对采用了等腰三角形三顶三拉结构的透镜姿态调整机构进行了装校调试及打靶实验,结果证实了该布点方式对姿态调整的有效性和调整完成后精度的稳定性。