摘要：超声导波在管道中传播时双向传播的特性以及端面反射回波的影响导致检测回波信号复杂难以分辨。依据电磁声换能器(EMAT)激发机理和纵向超声导波的波结构特性,设计了一种周期性永磁铁增强径向偏置磁场,从而增大洛伦兹力轴向分量、减小径向分量来控制激发单一L(0,2)导波;同时依据波叠加原理,通过控制相邻线圈线间距、激励电流方向和延迟时间等来选择纵向超声导波的激发方向。研究结果表明:当相邻激励线圈电流相反、线间距为λ/4,且延迟时间为T/4时,采用优化设计的周期性永磁铁可以实现管道中超声导波的方向控制,使得回波信号容易分辨,提高了管道的检测效率。

摘要：超声导波在管道中传播时具有多模态特性,导致超声导波检测的回波信号复杂难以分辨。依据EMAT激发机理和纵向超声导波的波结构特性,设计一种周期性永磁铁组以增大洛伦兹力轴向分量、减小径向分量,激励纯净的L(0,2)模态导波。研究永磁铁宽度对L(0,1)模态抑制效果的影响规律,得到控制效果较好的永磁铁宽度。结果表明:相比传统EMAT,新型EMAT对L(0,1)模态抑制效果显著,L(0,2)模态与L(0,1)模态峰值之比是传统EMAT的7.62倍。

摘要：针对软体机器人刚度不足的问题,设计了一种内置弹性骨架的刚度增强型气动软体驱动器。基于二参数Yeoh模型建立驱动器材料本构模型,通过拉伸试验获得材料参数。利用有限元分析软件优化驱动器设计,分别对气囊结构、几何参数,纤维线径、缠绕角,弹性骨架刚度等进行仿真分析,获得设计参数对驱动器弯曲角度和刚度的影响规律。由仿真结果可知:具有扇形截面气腔、较大长径比、较薄外壁厚、较大腔室角及较细纤维线径的驱动器能提供更高柔性,而内置的弹簧骨架能够在保证柔性的同时提升刚度。根据优化设计结论,制作驱动器样机并进行试验验证。结果表明:设计的软体驱动器动作灵活柔顺,在0.16 MPa气压下弯曲角度可达55°,增设适宜骨架后,刚度提升了65.4%。

摘要：模拟蚯蚓肌肉特性,设计了一种单气道多气室复合变形软体驱动器。气室由环形气室和线性气室组成。在气压作用下,该驱动器可同时实现径向膨胀和轴向伸长。为提升性能,利用ABAQUS软件仿真分析外形结构参数对变形性能的影响。制作样机并进行变形量与输出力测试。结果表明:在气压作用下,驱动器可实现径向膨胀和轴向伸缩。在0.12 MPa气压下,膨胀区直径为70 mm的驱动器最大径向膨胀率和轴向伸长率分别为19.1%和9.8%,径向力和轴向力分别可达70.0 N和32.8 N。

摘要：为实现球形果实自适应采摘,仿人手触觉传感设计并制作了一种用于球果采摘的无系留智能软体手爪,该手爪采用自循环供气与传感集成,将柔性薄膜触力传感器内嵌于软体手爪内并复合自循环气泵,可实现多尺寸、多类型球果自适应抓取。研究了自循环气泵工作原理,进行了结构优化、压力建模与性能测试。试制了自适应软体手爪原理样机,建立了手爪抓持力模型,并进行了静力学实验,获得了其气压下的弯曲变形和力学特性。建立了球果采摘手爪控制系统与自适应抓取机制,搭建模拟采摘实验平台,进行了自适应抓取实验验证及实验环境下的球果采摘与分拣。结果表明,通过接触力反馈与控制系统,该采摘手爪可安全有效地抓取球果,抓取尺寸范围为48.5~97 mm,最大抓取球果质量为350 g,平均采摘用时15 s,成功率为97.46%。

摘要：针对脑外伤和中风等引起的手部运动功能缺失患者,采用自制气动软体驱动器设计一种用于手功能恢复的可穿戴康复装置。基于Yeoh本构方程建立软体驱动器形变模型,进行静力学实验验证和有限元仿真。试制样机并搭建康复装置实验平台,进行康复装置位姿和抓取实验。结果表明:该康复装置柔顺灵活,具有较好的适应性,可用于辅助患者完成人手部分功能和康复训练,实现日常物品抓取。

摘要：为摆脱缆线束缚设计一种自供气无缆式软体执行器,将柱塞式微型气泵集成于软体驱动器内部,无需外界气源供入,可往复循环供气驱使驱动器弯曲变形。研究无缆式驱动器结构设计与制作工艺并试制了原理样机,建立微泵气压模型和驱动器变形模型并进行相关实验验证,获得微泵动态性能及驱动器在微型气泵供压下的弯曲变形规律。结果表明:该执行器可实现无缆、独立、自主弯曲变形,在微泵022 MPa供压下驱动器可弯曲120°。

摘要：仿照蠕虫运动机理,利用自主研发的径向膨胀和轴向伸缩软体驱动器,研制了一种蠕动式气动软体管道机器人。研究了两种驱动器的结构设计和工艺流程;并进行了静力学实验,获得了驱动器静力学特性;依据轴向伸缩软体驱动器的形变原理,建立了机器人的运动学模型,获得了在不同气压、频率和负载情况下机器人的运动性能。结果表明,管道机器人具有较好的灵活性和适应性,可在一定直径范围的管道内自由爬行,爬行最大运动速度可达4.64 mm/s,负载能力为1000 g。

摘要：按照小型服装生产企业的要求,设计了一套节拍式服装生产线,给出系统的工作流程和气动回路结构,阐述了控制系统的硬件配置及PLC功能设计与实现。经实践证明,该生产线的应用大大提高了服装生产的效率和正品率。

摘要：根据GB/T 7598-2008要求,设计了一种基于气动与单片机技术的全自动水溶性酸测定仪,给出该仪器的工作流程和气动回路结构,阐述了控制系统的设计思路。经应用证明,该仪器的使用大大提高了水溶性酸测定的精度和效率。