摘要：A new nonholonomic transmission mechanism is proposed based on thenonholonomic theory and nonlinear control principle, and combined with conditions of thenonholonomic motion planning and control, that is researched to compose method of the motiontransfer chain from this transmission mechanism, on which a new nonholonomic manipulator isdesigned. This nonholonomic manipulator is a controllable multi-joint manipulator that actuated onlyby two-servo electromotor. Its motion expresses the characteristic of nonholonomy constraint andnonlinear, and that also satisfies the chained form convertibility. And then, using the nonlinearcontrol principle of chained system, motion characteristic of the nonholonomic manipulator isapplied. From simulation verification and analysis, the usefulness of the theoretical design andcontrol strategies is shown, and that is important in design and research of handiness robot andmulti-finger robot hand.

摘要：大型制造装备的安全运行关乎国民经济发展和国防建设,先进传感技术是实现超高/低温、超高压、强辐射、强磁场等极端环境下制造装备性能精准评估及其状态动态监测的重要支撑技术。光纤传感器凭借体积小、耐高温、抗腐蚀、抗电磁干扰、防爆、无源传感、易于实现多点分布式测量等优势,成为了极端环境下装备制造与运行状态监测的一项重要利器。围绕极端环境下基于极端参量光纤传感的装备制造与运行状态监测技术,归纳并总结极端参量光纤传感器的设计、制备、标定、误差补偿与应用的发展现状。介绍极端参量光纤传感器能量变换体设计方法与光纤信号调制机理,阐述光纤传感器零件的制造方法与封装工艺,并归纳光纤传感器标定校准技术与误差补偿方法。总结概述极端参量光纤传感监测技术在装备制造与运行状态监测方面的研究成果。探讨极端参量光纤传感技术的未来发展方向,并对全文进行总结。

摘要：四足机器人的单腿是整机的主要支撑单元,同时也是四足机器人底层的运动单元。因此,单腿的设计会直接影响四足机器人的运动能力。针对四足机器人最为常见的Trot步态运动特点,设计了一种能适应Trot步态的新型单腿结构,并从尺寸优化的角度对该新型单腿进行结构优化。数值计算的结果表明,优化后的单腿在增大工作空间范围、减小驱动力矩等方面提升显著,可作为底层结构集成到四足机器人整机系统中去,同时也为四足机器人本体的结构设计提供了一定的理论参考。

摘要：全面论述机械系统的光纤光栅分布动态监测与诊断的概念、主要研究内容、实现方法及国内外最新研究进展。介绍机械系统动态监测与诊断的概念和任务,在此基础上,重点分别介绍面向机械系统的高性能光纤光栅分布式传感器、光纤光栅反射波长高速解调原理与方法、机械系统分布传感与动态监测的原理与方法、基于分布测试数据的机械损伤的识别原理与方法、动态监测与诊断的集成原理与系统设计等。总结课题组近10年来应用光纤传感技术,在重大机械装备监测与诊断方面的研究成果以及国内外相关研究领域的最新进展。

摘要：针对传统裸光栅直接粘贴式应变传感器应变灵敏度小的缺陷,提出了一种基片式光纤光栅应变增敏传感器,通过设计杠杆增敏结构的封装基片实现对光纤光栅的应变增敏。该传感器具有较大的应变放大机制,其测量精度与稳定性超过了裸光纤光栅。建立了该传感器的理论感知模型,并进行了与有限元仿真分析。由等强度悬臂梁标定实验可得该传感器实际应变灵敏度为6.122 pm/με,与理论结果和仿真结果一致,且线性度达到0.999 98。通过动态激振实验对该应变增敏传感器的动态响应进行研究,实验结果表明该传感器能够在0~100 Hz范围内保持一致的增敏效果,能够良好的跟踪动态应变。该传感器在大型机械装备的健康监测与故障诊断方面具有良好的应用前景。

摘要：智能制造是制造领域的最新发展方向,它是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,具备感知、决策、执行、学习、互联等特征,是先进制造技术、信息技术和人工智能技术的集成和深度融合,其中新型传感技术是实现智能的基础。新型传感技术为产品进化设计、制造工艺优化、产品质量和装备运行状态监测及装备预测性维护等提供可靠的数据来源,在智能制造中具有基础性的重要地位。回顾光纤传感这一新型传感技术局在离散制造、流程制造、重大和高端装备中的应用现状,分析光纤传感技术的特点和在制造领域的优势、光纤传感对推动智能制造的作用,以及光纤光栅传感技术和数字孪生的关系等。在此基础上,重点提出光纤传感技术在制造领域应用中存在的一系列科学问题以及光纤传感的应用原则,指出光纤传感技术将朝着标准化、智能化、网络化等方向发展,同时指出,在今后相当一段时间,光纤传感基础器件研究、面向极端制造环境和高端装备的应用研究以及精准化、微小型化、集成化和CPS融合等的研究乃是光纤传感技术在制造领域研究的主流。

摘要：材料制备是3D打印的前提。碳纤维增强复合材料与普通3D打印所使用的热塑性材料在成型工艺、制备条件上有较大差异。针对3D打印用碳纤维增强复合材料的制备问题,研究材料挤料装置特性及工艺条件,通过流体分析和3D打印实验设计挤料装置并确定碳纤维增强复合材料的最佳成型工艺,达到3D打印成型性能增强的目的,为高效高精的碳纤维复合材料3D打印提供基础。

摘要：针对深腔狭小空间下传统经鼻手术操作灵巧性不足、术中入路导航信息匮乏等问题,提出了入路姿态光纤导航的经鼻柔性手术机器人。采用柔性球铰串联和销钉-滑槽配置,设计出兼具灵巧和抗扭扰动的柔性机械臂构型,结合几何分析和D-H参数法建立了手术机器人正、逆运动学模型;通过在各柔性机械臂内间隔90°嵌入两路分布式光纤导航传感器,联合双目视觉和极限学习机提出的数据驱动的入路姿态光纤原位标定法,避免了传统离线标定导致的测量误差及基于微分几何理论获取其姿态方法中误差累积的问题,实现了手术机器人术中形位高精度自感知。实验结果表明:柔性机械臂的极限弯曲角度可达105°,弯曲角80°范围内容许负载为0.9 N;通过光纤导航,在自由和障碍物环境中,柔性机械臂末端最大位置预测误差分别为0.920 mm,1.635 mm,验证了本文提出的入路姿态光纤导航的经鼻柔性手术机器人有效性和可行性。

摘要：超声激励-光纤光栅检测技术兼具光纤光栅的抗电磁干扰、分布式传感及超声波的方向性好、穿透能力强等多项优点,国外已有很多高校和研究机构对此展开研究,而国内还未见相关报道。总结了超声激励-光纤光栅检测技术的三个关键问题——超声激励下光纤光栅的高速解调技术、光纤光栅的应变传递特性和敏感特性的研究进展及该技术的应用概况,分析了存在的问题及发展方向。

摘要：正交实验设计和分析方法是研究多因素多水平工艺优化实验的有效方法。针对目前3D打印领域缺乏行业标准、影响3D打印成型结果的工艺参数繁多、最佳工艺流程难以确定的问题,采用正交实验方法研究影响3D打印成型质量的工艺流程,分析出层高设置、打印速度、填充密度依次为影响FDM(熔融沉积)3D打印成型的主要因素,并得出层高0.18mm,打印速度40 mm/s,填充30%时表面质量较好。正交实验方法对优化3D打印工艺流程、提高打印效果具有借鉴意义。