设计了一种直线式压电双向给料系统,相比于传统的螺旋式和直线式组合给料系统,降低了产品成本,节省了系统空间。首先对系统结构进行了设计,在对振动模态分析的基础上,阐述了系统的工作原理,然后对系统进行了振动分析,计算出系统最大振幅,最后制作了双向给料系统样机并对其进行了实验测试。测试结果表明系统有效工作频率为140~156 Hz,工作在谐振频率148 Hz时性能最好;电压为220 V时,对钢制圆柱物料的给料速度可达到6个/s。在空间受限的自动化线上具有良好的应用前景。

针对电力线巡检中的安全距离问题,提出了基于数据融合的电力巡线无人机安全距离确认的算法,将数据应用到无人机安全距离确认过程,以提升其安全距离确认效率。考虑到无人机机载嵌入板的算力冗余,该算法使用7层神经网络模块进行数据融合,在传统逻辑算法的基础上融入了基于机器学习的人工智能功能,提升了无人机避障能力。仿真结果表明,该算法较大程度缩小了传统算法下无人机安全距离保护区的范围,使无人机安全距离平均缩小3.5 m,缩小比例为9.8%,为无人机作业空间提供了一定数据支持。

钩爪式爬壁机器人是爬壁机器人的分支之一,对粗糙壁面有良好的适应性。介绍了钩爪式爬壁机器人的3种附着方式——勾附、抓附及密集刺抓附,分析了各种设计方案的创新点与存在的不足。讨论了钩爪式机器人设计时需要解决的关键问题,以及爬壁机器人移动机构的发展趋势。最后介绍了钩爪式爬壁机器人的发展趋势。

针对高校实验室废液在储运过程中废液存储桶搬运存在劳动效率低、强度大,且在搬运和倾倒过程中废液的跑冒滴漏会对人体和环境造成危害等问题,设计了一种废液桶搬运机器人,用于代替人完成废液储运工作。首先对搬运机器人的剪叉式升降机构建立力学模型,利用虚功原理得出驱动力与负载之间的关系;其次以液压缸最大推力为目标函数,利用MATLAB局部优化函数进行优化,确定升降机构的合理结构;最后应用ADAMS对升降机构进行动力学仿真,分析升降平台运动特性和驱动力变化规律,为搬运机器人整机的合理配置提供设计依据。

基于一阶剪切变形理论,提出了一种用于形状记忆合金薄壳结构的新型4节点、20自由度壳单元。该单元基于Lagoudas形状记忆合金本构模型有效反映了形状记忆合金壳结构的热位移响应。采用向后差分积分法结合Newton-Raphson(N-R)迭代非线性程序求解非线性方程组。针对给定的初始相变应变条件,对形状记忆合金薄壳结构进行仿真分析,结果验证了该单元的可用性。

针对高空救援车作业臂回转机构高效率、安全和适应复杂环境等要求,采用二级行星传动方式和摩擦片式静态制动的结构形式,设计了一种新型回转机构减速器。使用Romax Designer软件对回转机构减速器进行建模仿真,分析了不同工况下传动系统的损伤情况与使用寿命。仿真结果表明,新型回转机构减速器能够满足给定工况下的设计要求。

将可获取环境信息的视觉传感器连接机械臂,进行机械臂建模并赋予机械臂目标数据获取和定位的功能,针对基于双目识别机器视觉技术的机械臂抓取控制精度和抓取效率进行了研究。研究发现双目识别视觉机器人移动范围大于500 m,明显高于三眼视觉机器人,同时避障精度明显优于三眼视觉机器人,差异对比P<0.050;双目识别视觉机器人的抓取力度、定位精度、行走精度均优于三眼视觉机器人,差异对比P<0.050;双目识别视觉机器人在“捡鸡蛋”任务模式下平铺效率、篮中效率明显高于三眼视觉机器人,同时损失率(5.6±0.7)%明显低于三眼视觉机器人(16.2±3.5)%,差异对比P<0.050。由此可见基于双目识别视觉的机器人拥有更高的移动效率、控制精度及工作效率。

基于湿式研磨法设计了一款卧式磨机。通过SolidWorks建模软件建立了卧式磨机的三维模型,导入离散元软件EDEM与流体仿真软件FLUENT中进行仿真分析,开展磨腔内动力学数值模拟研究。采用EDEM-FLUENT数值模拟法对影响研磨性能的主要参数进行正交试验,获取卧式磨机的最优参数组合,并进行了试验验证。结果表明,该卧式磨机最优参数组合为涡轮叶片倾角25°、叶片个数3个、填充率35%、转速差2000 r/min,相对距离110 mm,旋转方向相反。

为预留合适的保护裕度,提高不等高避雷针布阵效果,最大程度避免雷电灾害,研究了不等高避雷针最小保护宽度计算方法。建立不等高避雷针空间坐标系,分析被保护建筑的中心坐标和避雷针顶点坐标,在多粒子群协同下,利用滚球法计算避雷针保护半径,获取滚球下表面数据最低点;求解最佳位置与目标保护能力即期望值的误差,利用粒子群算法获取不等高避雷针最佳布阵优化结果,计算不等高避雷针最小保护宽度。实验结果表明避雷针越短保护水平越高,可判断被保护物体特质,便于预留合适的保护裕度,减少保护失败现象。

为了确保特高压线路建设的安全性,对尼龙接地放线滑轮结构进行改进设计。介绍了邻近带电线路架线施工用接地放线滑车的现状,结合滑轮基本要求和架线施工的具体要求,对滑轮结构进行改进研究,并对试制的样品性能进行测试。试验结果表明,所研究的结构改进方法可以解决尼龙滑轮导电问题,提高了特高压线路的安全性。