摘要：为了解决电弧增材制造存在变形及微观组织形态和力学性能较差的问题,采用轧制使材料的力学性能得到极大改善.为了合理设计轧制机构,针对一种侧向轧制变胞机构进行动力学分析和优化设计,分别分析了杆件尺寸、主动件速度、弹簧刚度在变胞机构运动过程中对变胞机构的影响.首先,分析了侧向轧制变胞机构的原理,得到了机构的基本结构;然后,选取合适的设计变量初始值与边界值,确定目标函数及约束条件;最后,在机械系统动力学自动分析(ADAMS)软件中建立机构的虚拟样机模型,在一定的侧向轧制力下,以主动件的驱动力最小为优化目标进行仿真求解,得到驱动力的最优解和相应设计变量的最优值.结果表明:最小驱动力较优化前减小了15.48%,主动件速度、杆件尺寸、弹簧刚度对变胞机构的影响程度是依次减弱的.

摘要：目前机器人已在工业生产制造中得到广泛的应用,但由于机器人系统中关节摩擦等因素的影响,机器人的轨迹跟踪精度难以满足高精度生产的需求。为减少机械结构中非线性摩擦因素和系统中未建模干扰等因素对机器人运行稳定性和加工精度的影响,文中提出了一种速度模式下的摩擦补偿控制算法。首先,基于傅里叶级数和5次多项式混合的方式设计最优激励轨迹,通过最小二乘法完成动力学参数的预辨识,并利用Levenberg-Marquardt法对预辨识结果进行迭代寻优,从而建立更为精确的机器人动力学模型;然后,基于李雅普诺夫方法设计机器人轨迹跟踪控制算法,将最速离散跟踪微分器中采集的关节角度输入所设计的轨迹跟踪控制算法中,得到实时的关节速度补偿值,将补偿值实时输入机器人中实现摩擦补偿控制;最后,以六自由度串联机器人为实验对象,对所设计的摩擦补偿控制算法进行实验验证。结果表明,相对于摩擦补偿前,机器人的末端轨迹跟踪精度提升约35%,从而验证了文中所提算法在机器人摩擦补偿领域的有效性。

摘要：为保证眼压(IOP)获取的实时性、准确性和易操作性,基于电感电容(LC)串联谐振原理,提出一种非侵入式的柔性LC眼压传感器,具有可穿戴性.传感器采用一种基于软光刻和热塑成型的微通道液态金属注入的制备方法,应变单元是由液态金属制成的电感线圈,极大提高了传感器灵敏度和佩戴舒适度.同时设计了一种专用于该眼压传感器的信号采集装置,包括扫频信号发生电路、幅值相位检测电路、单片机控制单元和读取线圈.通过读取线圈与眼压传感器的耦合,采用幅值相位检测电路得到耦合之后的等效阻抗实部最大值,从而得到传感器的谐振频率.实验测试结果表明:非侵入式眼压监测系统在眼压监测方面达到了467.3 Hz/Pa的灵敏度,且得到系统的眼压测量精度为±0.2 kPa,满足测量要求.

摘要：针对传统机器人轴孔装配方法建立精确几何接触模型难、学习方法需要样本大和初始姿态偏差大且成功率低的问题,提出了一种基于力位感知装配技能学习的机器人轴孔柔顺装配方法。在搜孔阶段均匀采集轴未入孔的力和力矩样本数据,构建力-动作数据集,搭建多层感知机(MLP)和注意力模块网络进行监督学习、生成力-动作映射判别模型,根据装配过程中的六维力信号预测下一步装配动作,减小轴中心线与孔中心线的夹角和距离,完成轴孔对准操作;在插孔阶段设计了一种以位置控制为内环的柔顺控制算法,通过设置轴端面的期望接触力,在六维力传感器数据反馈的作用下以主动顺应方式实时调整轴的位置和方向。以最小间隙为0.1 mm的单轴孔为对象,设计了100组装配实验,在平均时间为15.1s内的装配成功率为94%。通过与其他装配方法比较,提高了轴孔装配的效率和成功率。

摘要：为解决当前盾构换刀机器人缺乏有效监控方式的问题,设计了基于数字孪生的盾构机换刀机器人监控系统。系统通过Unity3D仿真平台构建孪生模型,利用机器人运动学模型在实时数据驱动下映射物理实体的运动状态,实现换刀机器人可视化监控,并利用虚拟现实技术提高系统沉浸性和可交互性。同时,针对有限元仿真软件获取力学数据的方式耗时较长、难以满足监控系统实时性要求的问题,构建了基于BP神经网络的换刀机器人力学数据监测模型,可快速获取末端执行器的应力和形变数据以保证系统安全性。最后,开发了盾构机换刀机器人数字孪生监控系统原型样机,验证了所提监控系统的有效性和可行性。

摘要：疏水系统在船舶中担任疏干排污等重要工作,其工作时产生的管道流量及压力脉动是系统产生振动噪声的主要原因。降低系统流量压力脉动、抑制系统噪声的关键之一是掌握系统流量压力脉动特性。通过分析低噪声柱塞泵的结构原理,结合疏水系统管道结构,建立完整的疏水系统仿真模型;通过试验台对仿真模型的准确性进行验证;最后基于仿真模型,对疏水系统特性及压力脉动的影响因素进行研究。结果表明:流量压力脉动主要作用频率为5 Hz和20 Hz;阀开度及管道长度对压力脉动影响较大,泵参数变化的影响较小,后续设计优化应优先考虑出口管道。

摘要：电流体喷印技术具有分辨率高,溶液参数适应性广等优点,是新型显示制造工艺创新突破的重要载体之一,可用于OLED微米厚度有机TFE膜高效制造。为深入探索电流体雾化技术制备微纳液膜过程,解决现阶段对液膜制备过程中各因素作用机理了解不清的问题,基于相场方法建立了液滴电聚结两相流耦合模型,分析了制备过程中“双液滴电聚结”单元。研究外加电压、基板接触角、液滴间隙和直径对液滴聚结的影响,并总结了液滴可聚结工艺参数相图。研究结果表明,外加电压越大、液滴隙径比越小,聚结后液滴高径比越大,聚结越快;基板接触角越大,聚结后高径比越大,聚结越慢,甚至可能使液滴无法聚结。在亲水基板上外加适当电压或增加液滴密度缩短液滴间隙有助于促成基板上液滴电聚结.该研究结论和工艺相图可应用与电流体雾化制膜时工艺参数调控。

摘要：针对钢拱架自动化拼接过程中需要对钢拱架铰接孔进行定位的实际问题,设计了一种基于双目视觉的钢拱架铰接孔定位方法。首先通过模板匹配对钢拱架铰接孔进行初定位,找到感兴趣区域;采用一种新的自适应阈值算法计算阈值,对感兴趣区域进行二值化处理;利用边缘检测和最小二乘法提取得到铰接孔椭圆轮廓特征;然后找到椭圆轮廓上特殊的两条弦,根据空间几何关系,计算空间圆平面的法向量;利用消影线和椭圆参数矩阵,计算铰接孔圆心在图像上的实际投影点;最后基于双目视觉成像模型计算铰接孔圆心的精确空间坐标。实验证明,本方法可实现钢拱架铰接孔高精度定位,满足实际工业需求,为钢拱架自动化拼接提供技术支撑。

摘要：近年,不锈钢表面激光诱导着色工艺因其工序简单、加工精度高、易实现自动化、环保等优势成为激光技术重点研究的热点之一。但该工艺仍存在着色颜色饱和度低、颜色复现性差等问题。通过设计全因素试验总结出激光打标机在304不锈钢表面诱导着色的5种主要色系,结合实验样片的微观形貌验证着色机理、分析颜色不均匀的原因。基于全因素试验结果,针对各色系设计正交试验并使用SPSS软件进行多因素方差分析与极差分析,探究工艺参数(激光功率、激光频率、扫描间距、扫描速度)对HSV色彩空间颜色三通道值的影响规律和显著程度,可为激光诱导着色生产加工提供有效参考。

摘要：文氏管调节阀作为流量控制系统的核心组件,其流量特性对系统控制精度及稳定性具有决定性影响。研究了文氏管调节阀的流量特性,采用包络线法对阀芯型面进行了优化设计,并对优化设计结果进行了CFD仿真分析和试验验证。结果表明:抛物面型阀芯可实现调节阀通流面积与阀芯位移之间的线性变化;在出入口压比为0.5的工况下,CFD仿真模拟和调节阀水介质流量特性试验均验证了调节阀位移-流量曲线具有极高线性度,进一步说明了抛物面型阀芯设计准确有效。同时,通过可视化试验图像可知,由于空化流动状态发生改变,调节阀阀芯位移较小时流量系数曲线会出现剧烈波动。