针对目前联合伐木机复杂环境适应性差,人工伐木伤亡率高等问题,通过分析传统伐木方案的不足,提出了一种钻孔与化学试剂相结合的新型伐木方案。基于新的伐木方案,设计了一种可适应复杂环境作业的新型便携式伐木机器人。以原木为对象,分别设计了伐木机器人的整体结构和传动系统,并对其关键零部件进行了强度校核。根据伐木过程,建立了伐木机器人的有限元模型,分析了伐木机器人的应力和应变。通过搭建仿真环境,对伐木机器人的伐木过程进行了动态仿真。

为提高柔性机器人的运动性能,设计了一种基于弧形螺旋弹簧的旋转型串联弹性驱动器,采用多级回转轴承组合结构,将刚度不同的弹簧内外双层串联,实现关节的大范围柔性输出。建立弹性驱动器动力学模型,采用反演控制方法,设计了弹性驱动器柔性关节控制器;采用Matlab和Adams软件进行联合仿真,对外力干扰下柔性关节的动力学性能进行了仿真分析。结果表明,控制器能够克服干扰力使柔性关节在0.59 s内恢复平衡状态,验证了所设计弹性驱动器结构和控制规律的有效性。

六杆机构是一种被广泛应用的机构,为保证机构设计精度,提高设计效率,给出了六杆机构双目标轨迹综合与分析一体化设计方法。首先,建立六杆机构轨迹综合方程,分析得出该六杆机构双目标轨迹综合最多可实现给定5位置的精确轨迹综合。然后,为实现综合方程的高效精确求解,引入再生同伦算法,克服了代数求解消元难、近似求解初值选择难的问题。为筛选出综合所得机构中具有实际工程应用价值的机构,基于2R杆组叉积符合开展了六杆机构运动缺陷判定,建立六杆机构环路方程进行运动学分析。最后,以残障者移位机开合机构设计示例,验证所提理论与方法的正确性与有效性。

针对传统逆向工艺难以完成结构复杂及软材料工件成型的问题,提出了一种基于逆向技术与模具技术的工件快速成型方法。以软体材料制作的多腔式气动驱动器为例,采用激光扫描系统采集工件点云数据,利用Geomagic Design X软件对点云数据进行了预处理,根据曲面拟合方法重构了软体气动驱动器的三维模型;将过渡模型与重构的软体气动驱动器模型进行了布尔运算,并将运算结果进行了拆解处理;运用3D打印技术与封模技术制作出了浇注模具,完成了对多腔式气动驱动器的快速成型制造。研究结果表明采用该快速成型方法,重建的三维模型的最大上偏差为0.0642,最大下偏差为0.1952,标准偏差为0.0637,满足了模型的精度需求;利用逆向技术与模具技术可以完成多腔式气动驱动器的快速制造;该方法可为复杂结构的软体材料工件的快速成型提供一种切实可行的思路。

本文提出了一种含可预紧虎克铰铰链的新型3-R2H2S并联机器人。在其结构简化和一阶影响系数矩阵分析的基础上,将二阶影响系数矩阵引入全域性能指标中。通过设置不同的结构参数,对3-R2H2S并联机构进行速度和惯性力指标分析,讨论了在可达工作空间内机构尺寸变化对机构性能的影响,并绘制相关指标的等高线性能图谱,得到了机构性能的最优组合。该方法为该类型机器人结构优化设计和机构性能分析提供了理论依据。

在智能制造领域,视觉机器人应用前景十分广阔。视觉机器人的手眼标定精度直接关系到机器人的后续作业精度。为了进一步提高机器人的手眼标定精度,现提出一种基于Adam优化算法的双目Eye-to-Hand型机器人的手眼标定方法。根据多体运动学理论,建立了6DOF机器人手眼标定数学模型,以Halcon输出的手眼标定矩阵为初始值,采用Adam优化算法对目标函数进行迭代求解,将由优化前后手眼矩阵得到的两组机器人末端坐标系的位姿分别与从示教器得到的位姿作差值,并取Frobenius范数。结果表明:相机标定误差为0.089个像素,优化后的Frobenius范数平均值小于优化前,且一致性好。

苹果种植是农业经济中不可或缺的一部分,目前的人工采摘形式效率低、成本高。针对该问题,提出一种气动式苹果采摘机械手。针对苹果大小不一、组织较脆,采摘过程容易受机械损伤的特点,设计了能够适应不同苹果尺寸的采摘机械手结构,搭建了机械手的驱动系统、建立了机械手的运动学、动力学和结构优化模型,并进行了样机制作与抓取实验。通过实验验证了机械手可以安全抓取苹果,完成作业。该机械手能够为苹果采摘的机械自动化、智能化研究提供

针对油封工件表面啃伤缺陷与背景对比度较低,检测区域灰度分布不均,区域分割与缺陷提取困难等问题,提出了基于熵率聚类分割和环带差分的油封缺陷检测方法。首先将油封图像进行超像素分割,分割为多个检测区域。根据油封灰度值轴向差异大、环向分布均匀的特点,采用环带均值背景差分方法检测啃伤缺陷。实验选择黑色橡胶骨架油封测试,结果证明,该检测算法能够有效实现油封区域分割和表面啃伤缺陷检测,区域分割正确率约98%,缺陷检出率可达95%。

某设备的缩套式超高压缸体存在内壁始终为应力最大位置且缸体应力分布相当不均匀的问题。为满足缸体最大等效应力小于缸体材料的屈服极限以内外缸体内壁剪应力相等为约束条件结合过盈配合及设计要求利用响应面法对缩套式超高压缸体进行优化设计。结果表明缸体的过盈量从优化前的0.30 mm减小到优化后的0.2662 mm降低了内外缸安装套合时的工作难度;内缸内壁到外缸内壁的等效应力的变化率从优化前的0.787 MPa/mm降为0.0568 MPa/mm缸体的应力分布不均匀性较优化前有了较大的改观。

在介绍水下石油管道法兰连接机具的工作原理的基础上设计了螺母库的多马达同步控制系统.采用同步阀与同步分流器组合方式实现了20个马达的速度同步.分析了影响液压系统同步精度的主影响因素并提出了相应的解决方法.在管道法兰连接机具样机上进行马达转速同步性试验试验结果表明：马达的同步精度可达0.0447能较好地满足法兰连接机具对马达同步控制要求.