摘要：介绍沸腾式送粉器的结构及工作原理,设计基于PIC单片机的激光再制造送粉器控制系统。该系统通过电气比例阀来控制送粉速率,达到精确控制;控制器由基于PIC单片机的电路组成,体积小,操作简单,采用PID控制策略。实验结果证明:该系统控制精度高,稳定性好,在激光再制造领域具有较好的推广应用价值。

摘要：在先进皮革数控裁床裁剪加工过程中,需要根据所裁剪皮革的吸附力需求确定吸附强度,因此有必要探讨影响真空吸附力的因素。皮革切割力是决定吸附力的重要因素。分析影响皮革切割力的因素,建立皮革切割力的数学模型,并提出要使裁刀锋利主要方法是减小切割角。利用理论力学相关理论,通过皮革力矩平衡建立皮革吸附力的数学模型。该模型的建立,为以后的裁床设计提供了理论依据。

摘要：为了准确描述牙周膜的生物力学行为,基于大变形连续介质力学理论及不可压缩各向同性假设,以人体牙周膜平面剪切和应力松弛实验数据为基础,利用有限元软件ABAQUS的数据拟合功能,构建牙周膜的超-黏弹性本构模型及参数。随后,通过对5组牙周膜平面剪切实验过程的模拟,验证牙周膜超-黏弹性模型的正确性。最后,通过有限元计算对比分析牙周膜线弹性模型与超-黏弹性模型对载荷的力学响应。结果表明在牙根位移量为0~0.06 mm时,牙周膜可近似用线弹性模型表示;当位移量大于0.06 mm,两种模型的差异显著,超-黏弹性模型更加符合牙周膜的材料特性。研究结果为牙周膜提供一种实用性强的超-黏弹性模型,为牙齿正畸的生物力学研究和治疗方案的精确设计提供理论依据。

摘要：为了解决钢带并联机器人运动学计算复杂等问题,对钢带并联机器人运动学模型进行了探讨。分析了现有的并联机器人运动学位置求解方法,阐述了钢带并联机器人工作原理与钢带并联机器人的运动位置逆解建模过程。采用瞬时速度方向逐次逼近法,建立钢带并联机器人的运动位置正解模型。分析了钢带长度计算中误差产生的主要因素,得出钢带长度与理论支撑件长度之间的计算关系。对位置逆解、正解模型进行了仿真验算,仿真实验结果表明位置正解、逆解模型的计算结果满足钢带并联机器人的运动精度要求。

摘要：提出了锥形约束射流抛光的加工方法,将原本垂直的细小射流约束成几乎平行于工件表面的环形射流。使用Fluent软件对抛光流场进行数值分析,根据Preston方程建立了材料去除函数模型;并以K9玻璃为加工对象,利用自主设计的锥形约束射流抛光平台进行加工实验。结果表明,锥形约束射流抛光方法法向最大速度比切向最大速度小63.9%,从而减少射流在垂直于工件表面方向的冲击损伤;锥形约束射流抛光后,K9玻璃表面粗糙度在加工区域内呈“V”型分布,其算数平均粗糙度(Ra)值从95.40 nm降至14.52 nm,表面质量得到明显提高。锥形约束射流抛光主要依靠射流沿工件表面的剪切力,不仅有效减小了射流法向冲击力,对射流的约束还减小了射流束的发散;确定的表面去除函数表明该方法有望实现确定性抛光;另外,环形的射流出口提高了射流抛光的效率。

摘要：针对半封闭式温室环境参数众多且难以测量的问题,提出了一种机理建模与系统辨识建模相结合的温室能耗建模方法。采用自加速遗传粒子群算法(self-accelerating hybrid algorithm of particle swarm optimization and genetic algorithm,SPSO-GA)对温室物理模型中难以确定的参数进行辨识,建立半封闭式温室能耗预测模型。根据上海半封闭式玻璃试验温室的气象数据和测量的能耗值,分别采用遗传算法(genetic algorithm,GA)、粒子群算法(PSO,particle swarm optimization)和SPSO-GA进行参数辨识与能耗预测比较分析。采用SPSO-GA获得的温室能耗预测结果与实测数据的相对误差为1.4%,分别比GA和PSO减少了2.9%和13.7%。根据日太阳光照辐射总量、室外日均温度2个参数及相应的变化曲线,预测的温室能耗值精确度大于86%。试验与模拟结果验证了基于SPSO-GA的温室能耗预测模型有效,可为半封闭式温室能量负载设计、管理和控制提供理论依据。

摘要：微流体在生物医学、化学工程等领域应用广泛,并具有重大意义.在预处理中,液体混合也是关键且最为必要的前序.为了提高微流控腔道内液体混合的效率,本文提出基于单微泡振动的声学混合器,通过微泡共振,产生声微流,声微流形成的剪切力将在流体中产生微扰动,实现液体的混合.设计了底面直径为40μm的微孔结构,由于液体表面张力作用形成微泡,在共振频率为165 kHz的压电换能器激励下,气泡发生共振产生声微流.通过对压电换能器输入不同能量,获取混合液体的最优参数,可在37.5 ms内实现混合效果,混合均匀度达到92.7%.本文设计的单微泡振动混合器结构简单、混合效率高、混合时间短、输入能量低,可为生物化学等方面的研究提供强有力的技术支撑.

摘要：针对光学玻璃等硬脆性材料的非均匀去除问题,提出并研制了一种磁场辅助连续梯度功能复合结构研抛工具。以Preston方程为宏观理论基础,设计并建立了双层弹性体结构。为保证研抛工具沿径向方向杨氏模量连续变化,将不同体积比的羰基铁粉、碳化硅、硅橡胶混合,利用磁场产生径向放射状磁链作用于磁性颗粒,得到连续梯度层。通过光学显微镜和拉伸试验机,获得了不同体积比下复合材料的内部微观结构及其性能表征。仿真分析了双层弹性体与工件之间的接触应力,利用力传感器测试仪进行了实验验证。结果表明,通过优化体积比和磁场调节,磁场辅助连续梯度功能复合结构研抛工具能形成从内环到外环的连续弹性模量分布,接触应力更接近于理论曲线,PR标准差小于0.23。

摘要：针对现有手指康复器在柔顺性、适用性和安全性方面存在的不足,基于气动柔性驱动器(FPA)设计了一种气动柔性手指康复器,以采用压缩气体驱动并以橡胶材料为主体设计的基于FPA的柔性弯曲关节代替传统的纯机械式结构。根据手指康复器仿生康复的任务要求,设计具有三大模块的控制系统:模式识别模块负责通过采集和分析手指表面肌电信号(sEMG)对主体的动作意图进行识别,并生成康复运动训练方案;角度反馈模块采用AS5045芯片实时检测康复器运动状态并将数据信息反馈至主控制器;主控制模块控制上述训练方案和康复器运动状态实时反馈信号以驱动康复器完成运动训练。实验结果表明,康复器两个关节弯曲期望值为15°和30°时的稳态误差小于0.6°,提出的控制系统能很好地完成sEMG的识别、康复器运动信息检测与反馈和康复训练任务,证明了手指康复器及其控制系统是可行的、有效的。

摘要：头颈部肿瘤切除引起的软组织缺损会严重影响患者的外貌和心理健康。人体头颈部曲面十分复杂,如何精确修复使术后患者面部实现理想的美学与功能效果,是颌面外科医生一直试图解决的难题。本文以志愿者正常头颈部为对象,基于曲面高斯曲率分析,结合软组织临床处理的力学约束和主曲率分析方法,得到精准的头颈部曲面可展/不可展区域分区图,构建不可展曲面的展平方法。在此基础上,提出头颈部软组织缺损修复皮瓣的数字化设计方法,进行体外模拟手术实验研究。最后选取一例扁桃体肿瘤患者进行临床验证。结果表明,利用数字化技术设计的皮瓣能够提高头颈部软组织缺损修复手术的精度和术后美学效果。本文验证了头颈部肿瘤切除后软组织缺损的数字化精确修复技术的可行性,可有效地辅助外科医生完成皮瓣移植精确重建手术,从而提高患者术后满意度。