基于Halbach阵列爬壁机器人磁吸附单元的优化设计

针对爬壁机器人磁吸附单元磁能利用率低的问题,通过对Halbach永磁阵列结构参数的研究分析,建立了磁吸附单元的优化设计目标(最大吸附力与吸附单元质量比)和约束条件。基于实验数据验证了有限元模型和方法,结合Isight软件和仿真分析进行了磁吸附单元的优化。结果表明,Halbach永磁阵列中,水平磁化永磁体主要起引导磁力线的作用,垂直磁化永磁体产生通过壁面的垂直磁力线,形成磁吸附力;磁吸附单元优化后的最大吸附力与吸附单元重量比可达1 156,磁能利用率大幅度提高。     

基于遗传模糊算法爬壁机器人避障仿真研究

为解决爬壁机器人壁面作业过程中的避障问题,课题组提出了基于遗传算法优化的模糊控制算法.首先,建立了爬壁机器人在壁面的运动模型,求解出机器人运动学方程;利用平面栅格的方式进行描述机器人运动路径的规划;采用遗传算法对爬壁机器人模糊避障控制进行优化,并给出具体优化步骤.利用MATLAB进行仿真实验,仿真结果表明:与遗传算法进...     

一种基于连杆机构的仿生四足爬壁机器人设计

文章通过研究壁虎(gecko)的足部结构、身体构造以及运动方式,设计了一款基于切比雪夫连杆机构的仿生四足爬壁机器人,该机器人采用对角步态的运动方式,在机器人足部使用了一种双晶片驱动器来模拟壁虎脚趾的内翻-外翻动作,可以保护机器人吸附结构。文章设计的基于连杆机构的仿生四足爬壁机器人较现有的仿生四足爬壁机器人的结构更为精简,且运动可靠,控制简单,可以为仿生四足爬壁机器人的研究提供一些参考。     

球罐爬壁打磨机器人结构设计及其吸附力仿真

针对目前球罐壁面打磨工作存在着效率低下、劳动强度大、施工周期长、安全性差等问题,提出了利用爬壁机器人携带打磨设备进行打磨工作的方案。分析了爬壁打磨机器人功能原理并找出设计中的难点;设计了一种双履带间隙磁吸附式爬壁打磨机器人机械结构;利用直线型Halbach永磁阵列设计了一款可调间隙式吸附机构,并对其进行ANSYS有限元仿真,证明了这种吸附结构具有较大的磁能利用率,得到了它与壁面间的相互作用力随间隙垂直距离变化关系曲线,同时也为确定吸附力大小提供了依据。     

基于爬壁式清洁机器人的设计

介绍基于爬壁式清洁机器人的系统设计。该系统包括机械底板、水压驱动装置、清洁装置和控制装置等四大模块,实现对高楼壁面有效地清洁。     

两端吸附式爬壁机器人机械臂运动误差修正算法

为了解决水轮机叶片坑内修焊空间加工作业需求,研制了适用于复杂曲面的两端吸附式爬壁机器人,该机器人由永磁间隙吸附式移动平台、多自由度机械臂(包括3个主动关节和3个被动关节)和永磁间隙吸附式末端作业单元组成。针对给定末端路径,这种结构的机器人需基于局部平面假设来完成主动关节的轨迹生成。但经仿真分析,在1.5m半径外球面上的简化造成的误差达到5mm以上,不满足修焊工艺要求精度。为此,提出在机械臂加工运动过程中,通过Jacobi矩阵将末端作业单元在Descartes坐标系下的误差转换为关节角修正量以完成动态修正的算法。仿真实验表明,该算法可有效降低运动路径误差至1mm以下。     

基于磁弹性体的仿生运动机器人

受自然界生物体将可逆形变转变为宏观运动的启发,研究人员构建了基于磁弹性体的仿生运动机器人。该仿生运动机器人能够在持续变化的磁场作用下发生可逆形变,并像生物体一样在复杂环境中运动。本文介绍了基于磁弹性体的仿生运动机器人的构建和应用,及其当前发展遇到的一些挑战。     

Halbach阵列型摆线永磁齿轮传动转矩的有限元分析

为提高摆线永磁齿轮的传动转矩,对其工作原理、Halbach阵列的特点和磁场分布情况进行分析阐述.基于ANSYS求解磁传动转矩的基本原理,应用其对定子、转子分别为12极和10极的Halbach型摆线永磁齿轮的气隙磁场进行有限元分析,研究了摆线永磁齿轮的传动转矩与转角偏差、偏移量、永磁体径向厚度及轭铁厚度的关系.通过计算得出:Halbach型摆线永磁齿轮的传动转矩随转角偏差呈正弦周期性变化且随着永磁体厚度的增大,其传动转矩值也变大;偏移量越大,其能传递的转矩也越大;当轭铁厚度增大时,其传动转矩表现为先下降然后有所升高直到基本保持不变.因此,在设计Halbach型摆线永磁齿轮时应合理选择永磁体厚度、偏移量、轭铁厚度以增强其传动性能.     

基于PID控制的两轮自平衡机器人设计

体积小、转动灵活的轮式机器人适用于狭小危险的环境中,但二轮结构的动力学系统具有高度不稳定性,通过PID控制满足其多变量、非线性、强耦合、参数不确定性等特性。本设计采用陀螺仪加速度传感器MPU6050,使其自带的DMP完成陀螺仪数据与加速度计的数据融合,以此来检测机器人所处的俯仰状态和状态变化率,通过高速中央处理器计算相应数据并发送指令驱动电机产生相应的加速度来实现机器人的姿态控制和人机交互。     

新型爬杆清洁机器人的设计与仿真

针对变直径杆件,设计一种爬杆清洁机器人。该机器人由上机械手、下机械手、曲柄连杆机构等组成。上机械手和下机械手分别模拟人的上肢和下肢,轮流夹紧杆体,在曲柄连杆机构的驱动下,实现机器人的攀爬运动。在机器人本体上安装有清洁刷,在机器人攀爬过程中实现自动清洁。通过控制上机械手和下机械手夹紧和松开杆体的顺序,即可实现机器人的攀爬方向。利用Solid Works对该爬杆清洁机器人的结构进行三维建模和运动仿真分析。仿真结果表明,该机器人不仅可实现变直径杆件的攀爬清洁,还可实现对杆件某一部位的反复清洁。     

轮叶党参糯米酒发酵特性的研究

以轮叶党参和糯米为主要原料,以酒精度结合感官评分为考察指标,在单因素试验的基础上通过正交试验优化轮叶党参糯米酒发酵工艺条件。结果表明,最佳发酵工艺条件为轮叶党参添加量4%,初始糖含量24%,酵母添加量0.2%,发酵温度25 ℃。发酵21 d后,酒精度可达12.71%vol,残糖1.01%。使用0.6 g/L壳聚糖澄清后,最终得到的产品酒体醇厚,酸甜适中,具有淡淡的轮叶党参特有香味。通过抗氧化试验,澄清后DPPH自由基清除率为85.59%。     

气体阵列微喷射换热特性实验研究

针对近年来电子元件发热量和热流密度不断增大,导致其工作性能受到严重影响的问题,课题组用气体阵列喷射冷却的方法来加强电子设备换热效果。为研究气体换热特性,实验采用0.5 mm及0.7 mm孔径线性排布的阵列孔板,通过改变喷射间距和喷射孔径,以氩气和空气为工质研究了不同条件下气体射流冲击的换热特性。并将氩气的换热效果与空气进行比较。实验发现:气体射流冲击换热条件下的换热系数可达到150 W·m~(-2)·K~(-1),明显高于传统电子设备散热方式;在2 mm喷射间距下气体的射流冲击换热效果好于4 mm及6 mm;在3种喷射间距下,增大喷射孔径均能有效提高换热效果;在喷射孔径小,间距小时,空气的换热效果好于氩气,当增大孔径和间距时,两者的换热效果变得十分接近。实验结果对工业应用有一定参考价值。     

基于有限元方法的工业机器人桥式起重机桥架动态特性研究

现阶段工厂车间均已开始大范围的使用工业机器人对起重机进行辅助生产,桥式起重机就是其中使用最为广泛的一种,但该设备容易受工作时产生的振动或冲击影响而导致桥架共振或疲劳性损坏。文中针对某型桥式起重机,研究其起升工况及建立桥架三维模型。在ANSYS Workbench平台分析的基础上形成桥架有限元模型,并将该模型作为模态分析研究的主要工具和方法。基于准确的动态载荷及模态分析结果,完成了桥架瞬态动力学分析,得到起升离地15s内桥架动态特性。从研究的结果可以推断,研究所选的桥式起重机设计合理,也与设备的要求规范有较高匹配度。另外,桥架在吊件起升的过程中,冲击载荷往往会对其产生较大影响。     

常用微胶囊壁材的分子结构及流变学特性研究

本文研究了五种壁材分子结构及其流变学特性。以喷雾干燥制备微胶囊的五种常用壁材变性淀粉、阿拉伯胶、明胶、大豆分离蛋白和羧甲基纤维素为研究对象,采用凝胶渗透色谱法(GPC)测定壁材的分子量分布;傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)分析不同壁材的特征基团和蛋白类壁材的二级结构;旋转流变仪研究壁材的表观黏度、动态模量和蠕变柔量。研究结果表明:五种壁材溶液均呈现剪切稀化现象,随着温度的上升壁材溶液的表观黏度逐渐下降;壁材的弹性模量G'和黏性模量G'均随着振荡频率的增大而增大;相同时间下,壁材的蠕变柔量J(t)大小为:变性淀粉阿拉伯胶明胶羧甲基纤维素大豆分离蛋白;壁材分子量越大,表观黏度就越大;同一数量级分子量的壁材,分子量分布越宽,非牛顿"剪切稀化"现象越明显;分子结构越刚性,极性越大,表观黏度也越大。     

竹浆纤维壁微细结构与打浆特性的研究

竹浆纤维次生壁的微细结构与针叶木或阔叶木纤维不同,竹纤维次生壁的外层很薄,内层是由交替排列的数层宽层和窄层组成。因此在打浆过程中竹纤维表现出较大的特殊性,打浆度上升快,纤维表面容易起毛,容易内帚化。本文从竹浆纤维形态和微细结构的特点,讨论了竹浆打浆的特殊要求是较多的挤压、摩擦力,较少的剪切力为宜。     

磁敏传感器与闭环控制特性研究实验仪的研制

介绍了新一代磁敏传感器综合实验仪的设计意义、实验内容、创新特点。重点通过PLC与触摸屏结合,实现闭环控制的实验演示。同时将传感器与自动化基础实验有机融合,为理工科实验教学提供良好的实验平台。     

基于工业机器人的自动化生产线研究

近年来,工业机器人在工业生产中得到了广泛应用,利用工业机器人组建自动化生产线,能够有效提高生产效率、降低生产成本,从而大大提高企业的综合效益。基于此,文章在分析了工业机器人结构及特点的基础上,提出了基于工业机器人的自动化生产线构建策略,最后就工业机器人的技术前沿与伦理问题作进一步探讨,以期为一线工作提供借鉴与参考。     

基于玻璃涂胶机器人控制系统的研究

本文研究的工作是针对新车型玻璃的形状特点,确定其工作点,完成机器人程序的编制及调试;传动设备以PLC为控制核心,编制梯形图,设置并调整触摸屏参数,来控制电磁开关及真空发生器,传输及固定玻璃,以待机器人对其进行涂胶;并能够完成多种玻璃的交替涂胶。系统布线组建CC-LINK总线网络,使分布控制成为现实。     

超临界W火焰锅炉水冷壁壁温特性的控制研究

在煤炭资源需求量日益增大的背景下,如何做到资源的高效利用成为煤炭能源领域技术改进的重要内容。从近年来大多以煤炭作为原料的发电站看,其在煤炭燃烧中将耗费极多的资源,究其原因在于锅炉的燃烧模式不合理。在此背景下便提出W火焰锅炉,其能够以新型的煤粉燃烧方式被运用于企业中,但由于机组规模呈逐年扩大趋势,单纯依托于以往燃烧控制技术将无法保证W火焰锅炉的安全与经济运行。对此,文章将对超临界W火焰锅炉的相关概述、汽水物热性问题以及相关的优化控制策略进行探析。