基于改进粒子群算法的机器人时间最优轨迹规划

针对标准粒子群算法在进行机器人时间最优轨迹规划时容易陷入局部最优、早熟等缺点,提出一种快速收敛的改进算法.算法采用动态学习因子策略替代传统固定的学习因子,并在此基础上利用"3-5-3"混合多项式插值函数进行规划,最后在MATLAB仿真软件中完成机器人各关节运动轨迹的拟合.研究结果表明:改进粒子群算法的局部收敛速度和全局...     

聚四氟乙烯涂层制备及润湿性研究

使用旋涂法在掺硼硅表面制备聚四氟乙烯(PTFE)涂层,研究质量分数、转速对涂层表面润湿性的影响,通过超景深显微镜观察涂层的表面形貌,对质量分数为10 wt.％的PTFE涂层施加外部电压,研究不同转速下涂层上水接触角的变化情况.结果 表明,由10 wt.％质量分数制备的涂层质量最好,形成一层多孔结构,在4种转速下都达到疏水状态,当转速为3 000r/min时,接触角达到最大,为110.01°.由20 wt.％和30 wt.％质量分数制备的涂层表面呈现超亲水状态.对10 wt.％ PTFE涂层进行电润湿实验,当电压达到6V时,接触角出现变化.当电压分别为25 V、17 V、17 V和15 V时,接触角达到饱和,为17°左右.     

介电层表面纳米织构化及其电润湿行为影响研究

为了更好地调控液滴的形状,探讨了纳米织构化介电层表面的电润湿行为.采用刻蚀和软压印方法在导电基底上实现了紫外光固化聚合物(NOA61)介电层的纳米织构;搭建了实验平台,观察对比了厚度相同而形貌不同的介电层表面的电润湿响应.结果表明,平整光滑介电层在电压较低时表现为不可逆的电润湿响应,当方波电压大于200V时则表现为可逆的电润湿响应;网格纳米织构介电层的可逆转变临界电压为350V,而纳米锥织构介电层则在高达500V以上直至产生接触角饱和现象也仍保持不可逆的电润湿响应;几种介电层的饱和接触角趋于一致.之所以水滴在纳米织构化的介电层表面发生了不可逆的Wenzel接触模式润湿转变,是由于水滴在电场下与织构微观表面之间具有较高的粘滞作用.     

大高径比硅纳米阵列结构制作工艺及表面润湿性

具有表面润湿特性的大高径比纳米结构在诸多领域有广泛的应用,如液滴的微流控输运等。然而,大高径比纳米结构的低成本制造具有一定的挑战性。为此,采用二氧化硅纳米粒子自组装制备的薄膜及线条阵列的掩蔽干法刻蚀工艺,通过调节Bosch工艺刻蚀步数,实现了高径比从2∶1至几十比一的硅纳米结构。以纳米粒子薄膜和纳米粒子线条阵列作为掩蔽层进行刻蚀制备的硅纳米阵列结构表面分别展示了各向同性和各向异性的表面润湿特性。实验结果表明,随着刻蚀步数的增加,表面润湿特性发生从Wenzel亲水状态向Cassie-Baxter疏水状态的转变,同时各向异性的静态接触角和滑动角呈逐渐减小趋势。另外,纳米墙阵列结构表面展现了近似于荷叶效应的超疏水特性,前进接触角达到160°以上,而滑动角小于5°,利用具有不同粘附特性的表面,可以实现液滴从低粘附表面向高粘附表面转移。     

纳秒激光诱导氧化钛片及涂层的润湿性研究

采用纳秒激光在纯钛片表面制备微织构,并辅助化学处理的方法,获得了类似"荷叶效应"且润湿稳定的超疏水表面。通过调整激光加工工艺参数,获得了具有不同润湿性的微纳米结构;在此基础上,采用全氟癸基三甲氧基硅烷和乙醇溶液的混合溶液在微结构表面制备涂层。采用扫描电子显微镜和能谱分析后可知钛板在激光作用下产生了多尺度的氧化钛多孔微结构;通过接触角测量表征进一步分析了钛片表面的亲水性与微纳米结构表面变化规律的关系,以及涂层对表面润湿性的影响,为生物医学药物输送方面的研究提供了参考。     

微凹坑分布密度对缸套摩擦润滑性能影响规律

为了探究微凹坑关键几何参数分布密度(面积占有率)对织构化缸套摩擦润滑性能的影响,采用激光冲蚀和自行设计的机械加工两种方法加工微凹坑形貌,对比分析了两种加工方式加工的微凹坑表面质量,采用加工质量较好的机械加工在缸套表面加工出面积占有率分别为5%、12%、20%、35%、50%等5种织构化缸套,对其进行台架实验和摩擦磨损性能试验,研究结果表明,缸套表面的微凹坑有一定的减摩润滑效果,且当面积占有率为12%时,缸套的综合性能最好。     

运用FFT分析自振脉冲射流振荡特性

针对目前煤岩破蚀与煤层割缝困难等问题,可利用自振脉冲射流振荡特性辅助其进行开采。通过快速傅里叶变换(FFT)方法对不同结构参数下喷嘴流场仿真结果进行幅频转换,探究腔体结构对振荡频率与振荡峰值的影响规律。通过频域分析发现,在特定参数(d_1=1.2mm,D=10.5mm,d_2=1.4mm,L=2.4mm,α=120°)下,自振脉冲射流的振荡峰值最大,有利于增强喷嘴振荡。与此同时,随腔径L、腔径D、前后喷组腔径比d_2/d_1增大,射流振荡频率与振荡峰值变化成正相关,与碰撞角α成负相关。相关结果及方法可为自振脉冲射流振荡特性的研究提供参考。     

光纤激光微加工钕铁硼工艺特性研究

为寻求一种新型高效的钕铁硼微加工手段,探究了光纤激光刻蚀1.5 mm厚的钕铁硼工艺实验,分析了各工艺参数对刻蚀深度、沟槽表面形貌和热影响区的影响规律。结果表明,刻蚀深度随激光功率的增大而增大,当激光功率为12 W时,深度增加到120.1μm,随后其增长趋势逐渐趋于平缓。较低的激光频率,能获得较大的刻蚀沟槽深度,最大可达149.3μm,但沟槽边缘形貌变差。适宜的低速刻蚀,不仅能获得较深的沟槽,而且还能保证材料去蚀量的同时,获得较好的边缘形貌和较小的热影响区。扫描次数增大到6次时,激光深度增大到139.5μm,此时的沟槽槽壁挂渣最少,边缘形貌最佳。     

硅纳米锥阵列结构参数对抗反射性能研究

为得到太阳能硅基板上不同尺寸纳米锥阵列结构对抗反射性能的影响规律,采用时域有限差分法进行仿真分析。在已完成的3个模型基础上,以0.3μm~1.2μm光源波段内的平均反射率作为目标函数,对硅纳米锥阵列结构的高度、周期以及上、下端面直径进行研究分析,得到了硅纳米锥阵列结构参数变化对平均反射率的影响规律。根据影响规律进行参数选择,分别建立了3个优化模型。通过优化后的模型与初始模型的对比可以发现,优化后的模型抗反射性能有较大提升。