基于SMA驱动的连续体手术机器人研究综述

连续体机器人是一种能在工作空间中连续弯曲的机器人,因其能在非结构化和狭窄的环境中灵活运动而得到广泛的关注.形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)材料具有良好的形状记忆效应和超弹性,通过施加不同的温度便能够实现对SMA的形状控制,是作为连续体机器人驱动装置的理想材料.基于SMA驱动的连续体机器人有着结构体积小,控制简便,运动范围广,自由度高,易于避障等优点,十分适用于环境复杂的医疗手术环境之中.对SMA的驱动原理和方式进行了分析,介绍了基于SMA驱动的连续体机器入在医疗手术方面的研究现状及建模方法,最后,对发展趋势进行了展望.     

基于MEMS传感器的运输环境监测仪的研制

为了长时间、连续地全程记录运输过程中的三向加速度和温湿度数据,采用MEMS加速度传感器和温湿度传感器、实时时钟、低功耗32位微处理器、SD卡、模块化的碱性电池组等构建运输环境监测仪,睡眠-唤醒巡检的工作方式和上位机在SD上建立文件系统、监测仪直接访问SD卡数据块的数据存储机制有效降低了功耗,频响特性测试、功耗测试、低温运行和搭载测试试验表明该运输环境监测仪满足使用需求.     

绿色切削中的微量润滑技术

综述了MQL（微量润滑）技术的国内外研究现状,提出了MQL技术进一步推广应注意的关键性问题。探讨了MQL技术的发展趋势,指出绿色制造技术已经取得了一定进展,微量润滑技术也因为其环保特性逐渐被认可。     

微量润滑系统冷却性能实验研究

对微量润滑技术(MQL)的冷却性能进行了实验研究,得到了在不同的流量和靶距下,被冷却试件的温度变化过程.实验还对加热金属片进行自然冷却和浇注冷却,并与微量润滑冷却进行了冷却效果对比.研究发现微量润滑具有很好的冷却效果,而且极大地减少了冷却液使用量,降低了资源消耗和环境污染.     

绿色切削高强度钢的刀具磨损及切屑形态

分析了微量润滑切削时润滑剂的渗透机理及润滑作用对铣削力的影响。使用传统切削、干式切削及微量润滑三种方式铣削高强度钢(PCrNi3Mo),对比切削性能并探讨微量润滑技术对刀具磨损及切屑形貌的影响。对微量润滑加工过程中切削参数(铣削速度、每齿进给量、铣削深度及润滑剂使用量)对刀具磨损的影响进行研究,利用响应曲面法建立了刀具后刀面磨损模型以确定铣削高强度钢(PCrNi3Mo)时润滑剂的最佳使用量,并利用试验验证。结果表明,微量润滑可有效抑制刀具磨损进程;建立的刀具后刀面磨损模型与试验结果误差较小,具有较高实用价值,微量润滑铣削材料PCrNi3Mo时,润滑剂的最佳使用值约为185mL/h;通过改善切削区的摩擦情况,微量润滑可降低切削区域温度并有效控制切屑形貌。     

微量润滑技术作用机理研究

基于生态及环保的需求,切削加工中的绿色制造技术及微量润滑(MQL)技术成为当今研究的焦点.依据实验结果及微量润滑技术的研究现状,分析了微量润滑技术的具体优势,探讨了微量润滑(MQL)技术的渗透机理、冷却机理及切削机理.     

上肢外骨骼机器人的阻抗控制与关节试验研究

外骨骼机器人穿戴于人体上,可以作为一种助力、增强或者交互的工具,应用于康复、遥操作等领域。针对上肢外骨骼机器人的人机交互控制问题,提出一种上肢外骨骼机器人的阻抗控制模型,并建立了一体化关节的动力学模型,详细设计了单关节的阻抗控制方法。基于外骨骼机器人在人机交互控制中的随动任务特性,设计了基于力的阻抗控制方法以及基于位置的阻抗控制方法。针对阻抗控制模型为二阶系统的特点,提出了阻抗控制参数优化分析的方法。建立了单关节阻抗控制的数值仿真模型,通过仿真试验分析了惯性参数、阻尼参数、刚度参数以及人机接触刚度对阻抗控制性能的影响。开展了单关节系统的阻抗控制硬件试验。试验结果表明单关节系统的触碰检测、重力补偿以及阻抗控制均可实现,并且操作者与关节系统可以实现协同运动。     

低氧热环境模拟控制系统设计与实现

介绍了低氧热环境地面模拟控制系统的组成与结构,对环境舱压力、环境舱温度、环境舱氧浓度闭环控制。基于西门子公司PLC硬件平台开发了分布式控制器,采用WINCC7.0组态软件开发了人机交互界面。控制器采用主从站架构完成对低温液氮系统、压力调节系统、温度调节系统的控制,上位机计算机与控制器之间采用以太网通讯。在软件方面,根据低氧环境试验的需求和试验流程,设计并实现了PID闭环控制、数据存储、以及人机交互界面等功能。并对该实时控制系统进行了验收,验收结果分析表明,该分布式控制系统具有控制精度高、可靠性好、开发周期短,能够完成多种环境参数的控制任务,并为产品集成设计提供一些经验借鉴。     

油雾再利用喷嘴及切削试验研究

提出利用喷嘴的真空效应回收和利用切削加工过程中油雾润滑产生的雾粒.分析和测试了喷嘴的真空特性,设计了一套基于喷嘴油雾回收系统.采用传统切削、干切削、微量润滑切削以及配有真空回收的微量润滑系统切削对高强度钢(PCrNi3Mo)进行切削试验,结果表明,基于喷嘴的真空回收系统不仅可以降低工作区的油雾量,还可将油雾重复利用并使切削性能得到进一步提高.     

基于联合振动试验系统的正弦加随机振动研究

提出联合振动试验系统,将液压振动台与电动台有效结合,并实现较大量级的正弦加随机振动。用液压台施加低频正弦激励,用电动台施加宽频随机激励,将正弦信号与随机信号有效分离,并分别用功率谱及频谱控制。设置弹性、阻尼单元,用以模拟台面至工件的传递特性,通过调整弹簧刚度及阻尼大小,使台面至工件及电动台的传递特性一致,以保护电动台。利用有限元软件Nastran仿真控制效果,将刚度、阻尼合理匹配后,电动台能较好跟踪工件运动。通过功率谱均衡方法有效控制随机振动试验,并在电动台输出端获得与目标谱较一致的功率谱。工件呈现出要求的正弦加随机振动,从而证明该系统的有效性。