为了满足康复机器人肘关节运动要求,采用一种应用于串联弹性执行器(Series Elastic Actuator,SEA)的双节点对称螺旋波纹结构弹性单元,将储能比作为优化标准,在相同质量前提下能达到最大储能比,可以更好地吸收机械手臂的振动、保证患者的安全。首先,对SEA进行三维建模;其次,利用有限元软件对转矩弹簧进行仿真分析,得到该弹性单元的安全系数为2.37;最后,加工出实物。实验表明,该弹性单元储能比可达9.63 J/kg,实测刚度kr=264.04 Nm/rad,与模拟刚度的误差为6.86%,且弹性单元的扭转角与转矩呈线性关系,可用于机械手臂柔性连接,为进一步优化机器人打下基础,同时也为解决此类问题提供了一种技术验证手段。

磁流变液(Magnetorheological Fluid,MRF)的沉降稳定性是磁流变领域的一个重要研究方面,同时也是反映磁流变液品质的一个重要指标,优良的稳定性对于磁流变液的保存和应用具有重要意义。笔者基于重力沉降理论导出了磁性颗粒的匀速沉降速度,结合基于斯托克斯公式的颗粒沉降速度公式,分析讨论了沉降稳定性的影响因素,包括颗粒直径和颗粒与基础液密度差等,并阐述了前人为提高其稳定性在颗粒、基础液及添加剂等方面所做的的工作;对目前磁流变液沉降稳定性常用的表征方法进行了系统论述。最后,笔者提出:探索更具代表性的表征方法并弄清楚其作用机理,以及探究更为有效的改善稳定性并以不牺牲其他性能为代价的方法将会成为日后研究工作的重点。

为了探究润滑剂的使用对磁流变液的终端行为即屈服应力的影响,课题组采用球磨、基液置换的方式分别配制了含有石墨、二硫化钼、氮化硼、氢化蓖麻油和聚四氟乙烯等5种润滑剂的磁流变液样品;并利用自制的磁流变液屈服应力测试装置,在不同的磁感应强度下和整个沉降周期内,分别测量了它们单独添加及混合使用时的磁流变液剪切屈服应力。试验结果表明:聚四氟乙烯对于提高剪切屈服应力的影响最为明显;二硫化钼及石墨混合使用效果优于二者的单独使用。该研究表明润滑剂可以改善磁流变液的屈服应力但作用不尽相同,同时润滑剂的混合添加较单独使用效果更佳。