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：声共振混合利用机械共振产生高加速度振动,从而促进流体流动,其功耗特性对于其设计及应用具有重要作用。为研究声共振混合器的功耗特性,基于CFD建立了声共振混合过程仿真模型,分析了高黏度流体声共振混合过程壁面对物料的作用力和做功功率,探究了黏度和振动参数改变对混合器功耗特性的影响,并建立了声共振混合器混合功率的预测函数。研究结果表明,在混合过程中,壁面对液相做功的瞬时功率呈现先减少后稳定波动的趋势,而有效功率呈现先增加后稳定波动的趋势,这种不同的变化趋势是由于两者的相位差发生变化所导致的。增加振幅、频率或等加速度下低频大振幅都能够增加瞬时功率和有效功率,并减少液相进入稳定流动阶段所需吸收的外界能量。

摘要：为实现位置伺服系统的无超调快速跟踪,提出一种基于改进非线性跟踪微分器前馈的永磁同步电机复合控制方法.在基于传统跟踪微分器前馈控制方法的基础上,设计了用于位置指令前馈环节的改进跟踪微分器,针对加速度因子调参问题,结合系统电流限幅给出了加速度因子计算公式,简化了调参过程;针对阶跃响应超调问题,引入最大速度约束参数实现系统对阶跃指令的无超调快速跟踪;针对连续信号跟踪滞后问题,引入超前计算步长参数实现对输入指令的超前预测,补偿了系统的跟踪滞后.仿真和实验结果均表明:该方法能实现控制系统对于阶跃指令快速且无超调的跟踪,在给定实验条件下能使系统的超调量由4.4%减小到0.0%,同时能使系统对于给定正弦指令的最大跟踪误差降低34.4%,显著提高了系统的位置跟踪性能.

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：针对双向液压机电液伺服系统中位移-力双变量高精度耦合控制需求,基于负载口独立控制结构设计了一种双向液压机位移-力耦合控制电液伺服系统,并建立了相应的数学模型,揭示了基于线性负载的位移-力耦合控制系统的物理规律,提出一种双向液压机位移-力耦合控制解耦方法,并通过仿真和试验平台对该方法有效性进行验证。结果表明,当系统运行稳定后,力的最大超调量为1.42%,位移的最大超调量为0.8%,力闭环跟踪误差的标准差为447.5 N,位移闭环跟踪误差的标准差为0.037 mm。该方法实现了双向液压机位移与力的高精度耦合控制,增加了系统的自由度,为位移-力双变量耦合控制解耦方法的研究提供了新思路。

摘要：针对机械臂在非结构化环境下对未知物体生成稳定抓取位姿困难的问题,文章提出一种基于点云骨架特征的未知物体六自由度抓取方法。首先,通过深度相机获取包含物体的场景单视角点云,并在物体表面随机采样得到初始采样点,设计考虑L1中值骨架提取的迭代移动采样算法,保证抓取点最终均匀排布在物体的骨架上;然后,利用骨架点的分布信息和骨架点周围点云的几何信息生成候选抓取位姿,根据抓取器与物体之间的位置关系,使用启发式评价函数评估抓取位姿,从而保证位姿的最优化采样;最后,对不同形状的物体进行仿真实验和实际抓取试验。测试结果表明,文章所提方法可以对常见物体生成稳定的抓取位姿,并能有效拓展到更多形状复杂的未知物体。