摘要：为了改善传统刚性足式机器人运动高能耗问题,通过仿生学研究总结人类跑跳运动刚度与能效相关性,建立具有主—被动复合变刚度的串联柔性单腿数学模型,对减速器、柔性关节阻尼、功率流进行了详细描述;选定单腿模型主要参数并结合仿生学设计关节"三段式"被动变刚度特性,采用Hertz模型进行触地碰撞仿真,验证了具有被动变刚度特性的柔性单腿比定刚度柔性单腿具有更好的稳定性;通过对原地跳跃运动、支撑相水平运动两个过程的仿真计算,得出不同运动情况下腿部刚度与能耗的变化规律。研制了具有主—被动复合式变刚度柔性关节及基于该关节的单腿样机,联合NI-cRIO系统实验,验证了不同运动情况下合理调整刚度系数能够改善足式机器人能耗的结论,与仿生学研究相符。

摘要：为了实现对上转换荧光试纸条的定量检测,研制了便携式上转换荧光试纸条检测仪,并通过实际测试验证了仪器的主要性能。首先,介绍了上转换荧光技术以及上转换荧光试纸条的测试原理,描述了以光学扫描检测系统和电路系统为核心的便携式荧光试纸条检测仪的设计方案,能够将试纸条的荧光信号转变为电信号并进行处理;然后,基于设计方案研制了检测仪样机,并对实际检测试纸条采集到的信号进行优化;最后,对检测仪的性能进行了测试。测试结果表明:仪器稳定、重复性好,样本检测标准差小于0.004;线性响应特性良好,拟合出的浓度标准曲线决定系数为0.996 3。该检测仪结构精巧、功耗低、性能良好,很好地满足了上转换荧光试纸条定量检测的需求。

摘要：为研究地震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌机理,验证基于内力分配得到的抗倒塌措施的合理性,设计2组缩尺比例为1∶4的框架结构模型并开展振动台对比试验,单次双向输入地震动峰值加速度为1.0 g,分析地震作用下填充墙-框架结构变形模式和破坏特点,对比分析有、无落地剪力墙框架结构柱间内力分配规律。研究结果表明,填充墙影响框架结构整体变形及柱破坏模式,横向满砌填充墙约束结构扭转变形,即使在双向地震作用下,偏心结构也未发生扭转;由于窗下半高连续填充墙的约束作用,窗间柱抗侧刚度变大,在地震作用下承担的地震剪力是不受半高连续填充墙约束柱的6~8倍;设置落地剪力墙可优化底层柱间地震剪力分配,使框架柱地震剪力分配趋于均匀,避免结构因“凝震聚力”而发生倒塌,实现“大震不倒”。

摘要：基于季节性冻土区路基冻胀特征及供热需求分析,设计1款采用太阳能主动供热的路基专用供热装置。通过模型试验分析装置供热温度、供热量、供热效率随太阳辐照量的变化规律,建立考虑纬度和日序数的供热温度预测公式。通过对路基长期供热效果的数值模拟分析,研究装置防冻胀效果。结果表明:路基专用供热装置供热温度随太阳辐照量的提高而增大,最高达60℃,平均范围在20~40℃,太阳能有效热利用率约为26%;供热温度与太阳辐照量呈3次多项式函数关系,供热温度计算式可预测装置应用于不同地区时的逐日平均供热温度;该装置在季节性冻土区对路基起到暖季预储热量和冬季实时补充热量的作用,可有效提高入冬时路基的抗冻胀能力,降低冻胀程度。

摘要：水下机械手是作业型水下机器人的首选配置装备,其具有运动灵活、抗干扰性强等优点,获得了国内外学者的广泛关注。针对水下机械手的功能、结构特征、动力学性能及控制方法,现已有大量学者开展研究,其中动力学分析是研究核心,但目前缺乏对其的系统性总结。为此,聚焦于水下机械手动力学的研究方法与技术,首先对水下机械手用于不同水下作业时的功能和设计特征进行了总结;然后对水下机械手的动力学建模方法进行了分类和比较,主要包括基于误差补偿的动力学建模方法和基于水动力学模型的动力学建模方法;最后对惯性及黏性水动力学模型的构建方法进行了详细描述。通过对比不同的水下机械手动力学建模方法,指出了未来可研究的新方向。研究结果可为后续的水下机械手研究提供一定参考。

摘要：针对薄壁套筒零件在二次装夹过程中产生的变形问题,设计了一种适用于铣削加工的内撑夹具。介绍了该夹具的工作原理和操作方法,对该夹具进行定位误差分析,计算出铣削过程中的切削力,然后利用CATIA软件对夹具体建模,并对主胀紧装置进行有限元分析。结果表明:该夹具满足设计要求,在生产实践中具有参考价值。

摘要：针对人机协作过程中的安全问题,提出基于改进广义动量的外力观测器进行外力检测的方法。建立了外力干扰下的简化柔性关节机械臂动力学模型,通过受力分析证实模型能够识别发生碰撞时的机器人关节等效外力。设计了一种二阶前馈外力观测器用来检测外力,并依据观测器的观测值设定了动态阈值,当观测值超过动态阈值的限定范围时,控制系统即认为碰撞发生,为保证操作人员和机器人的安全,将立刻切换到碰停模式,实现不同运动速度下的安全反应。通过UniversalRobot5(UR5)轻量机械臂实验平台,验证了外力观测器和动态阈值的有效性与可行性。

摘要：蜗壳固有的非轴对称结构使蜗壳出口流动周向存在很大的不均匀性,会对下游部件内的流动产生不利影响,使喷嘴环、叶轮流场中均存在非轴对称流动现象.基于某可调向心涡轮非轴对称流场结构的分析,提出了采用非均匀布置导流叶片和优化喷嘴座连接臂结构的设计方案来改善涡轮流场的非轴对称流动.给出了非均匀布置导流叶片的优化目标和优化流程,以及喷嘴座连接臂的改型设计方案.通过改型前、后的涡轮性能试验,验证设计方案的有效性.结果表明:在不同导流叶片开度、不同相似转速情况下,改型后的涡轮等熵效率较改型前均有所提高,大速比工况时效率提高幅度比小速比工况时更为明显;在最大导流叶片开度时,改型后的涡轮等熵效率较改型前相对提高值最大为7.53%.

摘要：以锂电池极片干燥箱为研究对象,通过结构建模与流场数值模拟,得到其稳态风速场,对风速场均匀特性进行了重点分析,首次提出了均匀程度的量化指标及计算方法。基于前述物理模型和分析方法,对比分析了常用工况下不同运行参数对风速场均匀程度的影响;探讨了进风口、回风口的数量和位置等结构因素与风速场均匀性的定性关系。为干燥箱结构优化设计,提高能量利用效率和极片干燥质量提供了理论依据。

摘要：借助Dynaform软件,对某汽车的地板梁进行了拉延模设计及有限元模拟成形性能研究。在构建有限元模型的基础上,从制件的冲压方向、工艺补充面、压料面和坯料初始形状等方面进行了设计分析。设计了3种不同的工艺补充方案,研究了各方案的地板梁拉延成形特点。通过分析制件减薄率指标,确定了较优的工艺补充方案:H=55. 4 mm,L1=10 mm,R1=20 mm,R2=30 mm,L2=70 mm。该方案的材料利用率为60. 1%,板料能够顺利流动,切边后得到制件的最大减薄率为18. 2%,制件表面无破裂及起皱。为进一步改善制件的成形质量,增设了拉延筋并对主要参数进行了优化设置。得到最终制件的最大减薄率为19. 1%,且表面成形良好。在模拟分析的基础上对制件进行了实际的冲压试验,实际冲压制件的最大减薄率与模拟结果的误差为3. 14%,符合制件的质量评价标准。