摘要：针对三峡等大型电站水轮机叶片坑内修焊机器人测控过程中的定位问题,设计了一种移动机器人沿复杂空间曲面运行时的定位算法。该算法以二维平面中的测程法为基础,利用机器人车体驱动轮编码器的测量信息和三维叶片曲面的离散点空间坐标信息,通过等时采样、瞬时平面近似及空间坐标变换等,计算任意采样时刻机器人在叶片表面的位置及姿态,实现机器人的空间定位。以水轮机叶片典型形貌的圆柱面为例,进行了机器人不同运行方式的仿真实验,结果表明该算法的定位误差小于1.5%。

摘要：针对三峡水轮机叶片坑内移动式修焊机器人的作业过程测控问题,研制了一种基于双数字信号处理器的嵌入式视觉反馈控制系统。采用功能单元模块化设计思想和叠层积木式装配结构,该系统将基于TMS320DM642的图像采集与处理、基于TMS320LF2812的运动控制与参数调整、数字视频输入、模拟视频输入、模拟视频输出、数字视频输出、电源变换等功能模块集成在170 mm×57 mm×40 mm的空间尺寸内。该系统可以安装在移动式修复机器人上、脱离工控机独立工作,适用于MIG、TIG、CO2等多种焊接工艺方法的过程监控、焊缝跟踪和焊缝成形实时控制。

摘要：提出一种新的快速成形(Rapid prototyping,RP)工艺方法,用于成形具有可设计的多级孔隙结构、贯通的大孔结构和高孔隙率的骨、软骨组织工程支架。它将基于离散/堆积原理的快速成形工艺与相分离、致孔剂浸出法两种传统工艺相结合,将致孔剂与高分子溶液混合制成悬液,由压力注射式喷头按照计算机设计的路径挤出至低温环境,冷冻固化、粘结成形并发生相分离,溶剂结晶被冷冻干燥去除后留下一级孔隙结构(100μm),且可以保证支架具有超过90%的孔隙率。此外,由于分散颗粒可以提高高分子溶液的粘度,解决连续挤出原理喷头无法成形具有高孔隙率的低分子量支架材料,降低材料对喷射/挤出手段的要求。此处将其用于成形要求降解速度快、孔隙率高的聚(乳酸-羟基乙酸)共聚物(Poly(Lactide-co-glycolide),PLGA)的软骨组织工程支架。

摘要：由于先天发育不良、肿瘤切除、外伤等原因引起的女性小乳症、乳房缺失等会给患者造成极大的心理障碍。血管化脂肪组织的研究针对大尺度范围内脂肪组织工程产品血液供应这一问题,研究脂肪组织中血管的排布规律,研究用于脂肪组织构建的基质材料、细胞种类、生长因子的用量及配比,利用计算机辅助设计等先进成形手段对血管化脂肪组织植入物进行三维结构模型设计,快速制造并进行生物学评价。为大尺度范围内脂肪组织损伤患者提供更加完善的修复手段,为复杂器官乳房的制造奠定基础。

摘要：为制备脂肪干细胞微胶囊,设计并研制基于高压静电成囊原理的非接触式微囊发生装置。以海藻酸钠在氯化钙溶液中成囊的方法制备细胞微胶囊,并分析电场电压、推进速度、电极距离和针头型号等参数对所制微囊粒径的影响。采用非接触式微囊发生器能制备出表面光滑、形状规则、大小均匀的微胶囊。用该装置制备出微囊化脂肪干细胞,经过一周培养,细胞在微胶囊中存活良好,增殖明显。

摘要：组织工程是生物制造的重要发展阶段,通过先成形生物材料的支架,然后在上面复合细胞的方式,来实现组织器官的人工制造。支架的性能在组织工程的应用中非常重要。相比传统的支架成形方法,基于离散—堆积原理的快速原型技术,所制造的支架个性化程度较高:支架的孔隙率、力学性能、生物相容性和降解特性等方面,可以通过参数设计和材料选择的方法进行人工设定;因此非常适于构建结构性的组织和器官。介绍了现有的基于快速原型的组织工程支架的成形技术,总结了其特点及应用现状,并分析讨论了其优缺点。

摘要：基于吹气法制备A356基泡沫铝工艺,采用高速搅拌并分批连续加入粉末的方式,避免熔体中颗粒分布不均匀的问题;采用静置吹气头通入压缩空气发泡,通过设计和控制气路,制备出不同孔径、不同壁厚、稳定的泡沫铝。结果表明：A356基泡沫铝是一种典型的塑性泡沫材料,泡孔呈十四面体形状,泡壁较薄,厚度小于150μm,可控的泡孔平均直径范围很宽,为10-25 mm;泡沫铝在致密化阶段的塑性变形量可达70%以上;不作任何预处理的泡沫铝在高频率声波下的吸声系数可达0.9以上;在泡沫样品后设置0-70 mm空腔,其在低频率声波下的吸声性能显著提高;所制备的泡沫铝具有较好的声学性能和力学性能。

摘要：通过对移相控制全桥软开关功率变换器的超前臂并联谐振网络和变压器原边串联谐振网络解耦,从实现超前臂功率器件全负载范围零压软开关的角度,对超前臂谐振网络的工作过程进行了深入分析.通过理论计算和电路仿真,研究了电源输出电流、谐振电感和电容对超前臂功率器件开关死区时间和损耗的影响规律.考虑谐振电感的自身损耗,给出了谐振电感和电容参数的设计方法.在此基础上,通过试验获得了超前臂功率器件的死区时间随输出电流变化的数据以及空载状态下的电压电流波形.试验数据和波形与理论、仿真分析结果吻合良好.

摘要：针对箱型钢的结构特征和焊接过程特点,设计了一款5自由度的轨道式焊接机器人,用于箱型钢结构安装现场的自动化焊接.采用D-H法,建立了机器人运动学模型,并通过特定的代数方法进行了逆运动学求解,推导出了焊枪末端的空间位姿参数与焊接机器人各关节变量的解析关系模型.在此基础上,采用连续路径运动的轨迹规划法,在给定焊枪末端轨迹时,对各关节的运动情况进行了MATLAB仿真研究.结果表明,导出的逆运动学求解模型可用于箱型钢结构焊接机器人的连续运动轨迹和姿态规划和控制,为实施机器人的运动控制奠定了基础.

摘要：在移相控制全桥功率变换器的软开关谐振过程解耦分析基础上,针对电源启动和焊接电弧负载频繁剧烈的动态变化过程,提出了一种"1-2-1"的余弦模式PWM控制波形.根据数字信号处理(DSP)的数字化脉冲宽度调制(PWM)生成原理,设计实现了基于"1-2-1"余弦模式的移相PWM控制波形,并进行了控制效果的试验验证.结果表明,采用此模式对全桥功率变换器进行移相PWM控制,不仅可以满足电源输出特性对PWM控制有效占空比的要求,而且可以保证超前臂并联谐振网络和变压器原边串联谐振网络的软开关谐振过程的动态稳定性,保持功率器件在电源启动和负载动态变化过程中的软开关状态.