摘要：基于磁弹性复合材料设计一种毫米级微型游泳机器人,利用三维亥姆霍兹线圈实现空间均匀磁场对机器人的无缆驱动,通过时变旋转磁场来改变机器人的运动姿态,从而实现机器人的游泳动作。介绍微型游泳机器人结构及制作流程,并利用Abaqus建立仿真模型,通过有限元仿真和试验对机器人的游泳特性进行对比分析,研究磁场频率、强度对游泳速度的影响。在此基础上,采用改进型视距导航控制方法提高游泳机器人的抗干扰能力,同时提出一种速度模糊自适应算法和头尾转换控制实现了对复杂规划路径的精确跟踪,试验结果表明,该算法能克服常规匀速视距导航控制易发生跟踪点丢失、无法再次回归跟踪路径等缺点,并能很好地减小路径跟踪误差,为磁控微型游泳机器人的精确控制提供了新思路。

摘要：提出一种实现双通道旋转互连的新型对称光学耦合结构,并应用光学结构设计出无源双通道光纤旋转连接器。利用自聚焦透镜发射光信号,使其通过自由空间传输,被另一个自聚焦透镜接收。在自由空间可以实现旋转连接并实现光信号的双向传输,通过分析该光学结构设计原理和光路计算,发现每组透镜中两个透镜焦距之比为 20?50,离轴距离为 4?10mm 范围时,才能保证光信道之间不发生干扰且信号持续传输。

摘要：将光电信息技术运用于机器人视觉系统,使视觉信息处理速度达到光速。在光学信息系统 中,傅立叶变换透镜是关键的运算部件。根据傅立叶光学原理和视觉系统的要求,研制一组远距型的傅立叶变换透镜。透镜前、后焦点间的距离缩短到傅立叶透镜焦距的0.7倍,在整个视场范围内波像差小于1/10波长,其它性能指标均符合设计要求。

摘要：为了降低柴油机的振动,提出了对机体进行形貌优化的解决方案。根据机体结构振动形态以及振动响应的模态叠加原理,确定了基于振动响应分析和有限元模态分析结果的机体形貌优化设计空间以及形貌优化的目标,并对柴油机机体进行了低振动目标的结构优化。利用有限元法对机体结构优化前后整机的振动响应进行了对比分析,结果表明,机体优化后柴油机的整机振动烈度得到了显著地降低,证明了形貌优化方法的正确性。形貌优化方法用于机体的低振动设计,可以减少重复设计验证的次数,从而大大缩短产品设计周期。

摘要：国内普遍采用五刀法加工Gleason制的螺旋锥齿轮副,需要5道工序才能完成大轮和小轮的粗精切,机床生产效率低、调整时间长.为此,针对国产四轴联动数控铣齿机提出了两刀法加工原理,使用双面刀盘并利用刀盘中心的轨迹运动完成对小轮凸面的精加工.通过改变刀位的方法实现设计要求的齿长曲率,以达到较好的接触情况,并建立了螺旋锥齿轮两刀法数字化加工模型.最后分别利用齿面接触分析(TCA)和实验,与格里森单面刀盘五刀法加工进行对比,结果表明:两刀法减少了加工工序,加工时间可节约40%;虽然改变了小轮内刀直径,但可以灵活方便地通过轨迹运动实现齿长曲率,得到较好的接触情况.实验得到的齿面接触区与TCA分析结果基本相同.

摘要：如何对电磁线圈进行合理的设计及优化是无线电能传输系统设计时需要解决的关键问题之一。本文提出了无线电能传输系统的直接场路耦合算法模型,并通过参数求解的方法计算了不同半径的单匝线圈空间磁场及电路参数的整体变化趋势,从而得出与线圈设计相关的指导原则。然后根据大功率电磁耦合谐振式无线电能传输系统的特点设计了三种不同结构发射线圈,计算了电气特性并通过实验进行验证。实验结果表明,五组并绕盘型线圈与其他结构线圈相比具有更低的电感量与更高的谐振频率,并且实际工况下中心轴向磁场强度与沿轴向磁场较大,适合作为发射线圈形式。通过采用本文分析方法可有效避免设计和试验的盲目性。

摘要：针对纳米压印光刻技术(NIL)过程中的纳米级空间定位要求,设计了一种采用柔性并联构型和压电陶瓷驱动的三自由度精密定位工作台。基于伪刚体(PRB)模型理论将柔性铰链等效为理想转动副和线性扭簧,建立了精密定位平台的PRB模型,并以此分析了该类工作台的逆运动学特性;根据弹性铰链转角范围所限定的约束条件分析了定位工作台的工作空间。另外,为了达到以预定的全局条件数为约束条件的最大工作空间体积,对工作台结构参数进行优化,并通过数值仿真验证其有效性。

摘要：基于面形斜率的高斯径向基自由曲面模型在面形表征和系统设计中具有优势,但基函数数目较多,导致优化效率低、公差分析困难等问题。本文对基于面形斜率的高斯径向基模型优化设计和公差分析方法开展研究,利用模型的面形表征局域特性,将全局优化和局部优化相结合,提出了一种新的优化设计方法。利用数学统计的方法,确定了基函数系数和自由曲面面形矢高之间的线性关系,直接设定系数公差范围初值,通过大样本统计后确定自由曲面的合理面形公差。将该优化设计和公差分析方法应用到基于面形斜率的高斯径向基自由曲面型头戴显示系统,设计结果表明头戴显示系统全视场内在23 lp/mm处大于0.3,系统最大畸变为3.45%,达到了系统设计指标,并基于公差分析结果进行实验系统集成,成功实现了图像显示。本文所提出的优化设计方法和公差分析方法为基于面形斜率的高斯径向基自由曲面模型和其他局域型自由曲面模型的应用提供了重要的借鉴意义。

摘要：针对1种六自由度四旋翼模型,设计滑模控制器来提高控制系统的鲁棒性。首先将四旋翼模型划分为全驱动和欠驱动2部分,全驱动子系统由高度和偏航角2个独立回路组成,而欠驱动子系统则包含4个被控量和2个控制量。然后针对全驱动系统的2个回路设计了基于反步法(Backstepping)的滑模控制,并进一步推导出有限时间终端滑模控制器。将欠驱动子系统写成一种级联标准型,并给出一种欠驱动级联形式的滑模控制器。采用Lyapunov稳定性理论证明所设计的滑模控制系统的稳定性。研究结果表明:所提出的四旋翼控制器是有效的,它不仅具有良好的鲁棒性和快速跟踪动态性能,而且能够有效地抑制抖振现象。

摘要：利用长周期光纤光栅(LPFG)的基模和包层模间的耦合特性,设计制作了一种基于LPFG的液位传感器。LPFG包层模对环境折射率的响应不同,随着液位的变化,其透射功率发生变化。用该传感器对蒸馏水和乙醇的液位变化进行测量,当液位在0.0～17.5mm范围内变化时,LPFG透射功率分别变化了6.8719dB和13.4360dB,其灵敏度为0.389 6dB/mm和0.7678dB/mm。结果表明,液体的折射率越大,传感器的灵敏度越高,并且具有良好的线性关系。