摘要：目前水下合成射流激励器主要采用机械传动的方式,如凸轮机构,其机械结构复杂且行程不可调.针对此问题,设计了一种机械结构简单且行程可调的电磁式水下合成射流激励器.采用音圈电机带动活塞做直线往复运动来产生合成射流,并对该激励器在不同腔体出口直径、不同活塞振动频率及不同活塞位移条件下开展了一系列推力实验.通过实验得出合成射流平均推力与出口直径呈反比例相关,与活塞振动频率及活塞位移呈正比例相关,且激励器效率随出口直径的增加而增加.结果表明,电磁式水下合成射流激励器能够产生平均推力,是一种新型的水下机器人姿态调节方式.

摘要：合成射流激励器具有体积小、质量轻、结构简单、对流体外形影响小等优点,非常适合用于水下机器人的驱动及姿态调节。文章设计了一种矢量合成射流激励器,该激励器的出口是柔性的,采用线驱动方式实现出口偏转角度的连续调节,进而实现推力的矢量控制。建立了用于控制激励器出口偏转角度的数学模型,以及激励器作用力的数学模型。采用有限体积法对该矢量合成射流激励器在不同偏转角度下的流场进行了数值计算,流场设定为三维、粘性、非定常和不可压流场,给出了不同偏转角度下激励器在各个方向上的作用力变化曲线。通过对作用力的计算结果进行分析发现,合成射流的推力比相同质量流量下稳态射流的推力提高50%。另外,还发现激励器各方向作用力的合力基本不随偏角发生改变。结合文中建立的激励器作用力数学模型进行分析,可知合成射流的推力增强效应主要是由激励器外部流体的阻滞作用引起的。

摘要：提出一种基于横向二次射流的水下推力矢量技术,通过二次射流的横向速度场诱导主流发生偏转,建立了推力矢量偏角与流速偏角的数学关系,证明了通过主流偏转实现推力矢量偏转的有效性。通过数值计算方法分析了不同二次射流深度、不同二次射流/主流体积比及不同二次射流/主流速度比条件下主流偏转角度变化。结果显示:随着二次射流深度的增加,主流受到壁面阻碍作用增强,因而偏转角度减小。随着二次射流/主流体积比的减小,出口负压区所占比例减小,主流偏转角度增加,且当体积比减小到一定值后,负压影响可以忽略,主流不再随体积比而变化。主流偏转角度随速度比增加而增加,且在速度比一定的条件下,速度数值的变化对主流偏转没有影响。设计了一种主流为圆形射流的水下矢量推进器,对其数值分析结果揭示:当位于射流中剖面同侧的二次射流全部作动时,主流可以取得最大的偏转角度,且主流的偏转方向可以通过使不同的二次射流组合处于作动状态进行控制。

摘要：本文针对小水线面双体无人艇总体设计过程中总布置及水动力外形优化设计对潜体和支柱参数化建模的需求,提出一种由型值点与特征多边形顶点同时控制的均匀有理B样条曲线表达方法,并以该方法生成的曲线作为无人艇的潜体和支柱的型线完成无人艇参数化建模,基于CFD的方法对模型开展了阻力特性的数值计算。B样条曲线能够满足模型的光顺性要求;曲线中的型值点能够精确控制模型的局部尺寸,便于总布置设计过程中对局部外形尺寸的调整;特征多边形顶点能够保证潜体和支柱端部曲面的斜率和曲率得到直观的自由调节,并直接影响各部位水动力的分布,便于参数化模型针对水动力性能的优化设计。

摘要：为提高机器人人机交互的安全性,选用新型智能材料——电活性聚合物材料(Electroactive polymer,EAP)作为传感器阵列单元的敏感材料,设计一种4×4柔性压力传感器阵列及其信号采集系统。建立压力传感器输入输出数学模型,给出采用双三次插值法提高力觉信息量的方法,并制作了传感器试验样机,最后利用标定试验和应用试验验证了该传感器阵列的可行性、准确性和实用性。试验结果表明,设计的传感器电容理论值与测量值相差约0.01 pF,测量结果与理论结果吻合。在量程0~6 N内,最大灵敏度为0.1343 pF/N,重复性指标为28.73%。

摘要：针对跨介质飞行器研究领域目前存在的任务负载小以及近水面介质属性强非线性变化导致的推力损失问题,设计了一种倾转四旋翼跨介质飞行器构型,具有较大的起飞负载,并建立了倾转四旋翼跨介质飞行器近水面静力学模型;在控制策略上,设计了水面垂直起飞流程以及切换控制策略,等效提高了跨介质飞行器近水面推重比,并进一步增强了倾转四旋翼跨介质飞行器起飞过程的稳定性,最后进行实验验证。结果表明,设计的水面垂直起飞流程及切换控制策略,可以实现大负载下倾转四旋翼跨介质飞行器的水面垂直起飞过程。

摘要：为了解决弱通信条件及存在动态不确定性障碍物条件下的多UUV协同路径规划问题,本文提出KM最优匹配与PSO寻优方法相结合的UUV协同路径规划算法框架,无需依赖实时的水下通信链路,采用集中式分配、分布式规划执行的方法实现UUV集群按照既定任务需求生成满足UUV角速度、速度等运动学约束条件的可行轨迹,并采用制导控制与规划控制分层解耦方式,设计基于虚拟点制导法的轨迹跟踪算法,解决UUV的轨迹跟踪控制问题。此外,结合势场法与一致性控制实现UUV集群的动态避障,通过仿真结果分析,所提方法可以有效解决多UUV集群中的协同目标分配与同时到达控制问题。

摘要：形状记忆合金(SMA)驱动器在生物医疗中得到了广泛应用。目前,SMA驱动器的控制器多采用外部传感反馈方式,体积大,应用受到限制。提出一种基于SMA内部电阻反馈的嵌入式控制电路。使用ATMEGA16单片机搭建了SMA驱动器加热控制电路及恒流源电桥方法的电阻测量采集电路。实验表明:该控制系统可以产生可控PWM,恒流源电桥方法测SMA电阻可以得到足够的测量精度,系统可用于SMA驱动器的控制。

摘要：利用温度传感器DS18B20与AT89C51单片机构建温度采集监控硬件系统,上位机采用LabVIEW平台开发应用程序,通过串口通信实现温度采集系统与上位机之间的数据传输与通信;系统可以实现温度实时数据的采集、显示、报警、存储与回放;当实际温度超过设定范围时,输出信号进行加热或通风操作;温度检测系统在电热水壶周围进行温度检测时的界面,温度分别达到了47.5℃及65.3℃;表明,该系统可以有效地监测温室大棚及工厂环境中的实时温度及其变化,具有较强的可靠性与实用性。