为了缩短机器人的研发周期,加快多类构型机器人面向复杂曲面零件的特种加工应用落地,将参数化设计思想融入到从设计到应用的整个周期,结合逆解算法、模块化设计、3D打印技术、逆向技术、数字仿真技术、机电一体化技术等设计出可变形机器人开发系统。输入机器人的几何参数,即可快速完成机器人模型设计、路径规划、可视化编程、动力学仿真、硬件组装及试验。该变形机器人方法可匹配大多数厂家机器人,快速对复杂零件激光加工、喷涂、喷丸、

为实现对机电行业中存在的大量标准化、系列化零件资源的集成管理与信息高度共享,综合应用.NET框架下的三维CAD系统二次开发、ADO.NET、Web3D、AJAX（异步刷新）、Web服务等系统实现使能技术,开发了面向机电行业的开放式Web三维零件资源集成库系统。首先,基于B/S模式设计了系统五层架构;而后详细介绍了零部件三维模型在线浏览与参数化驱动设计、零件资源库快速构建与动态扩展、分布异构零件库资源Web服务集成等系统主功能模块的实现过程;最后给出了系统开发实例及其在复杂产品协同设计链中的应用模式。

人体上肢生物力学分析对上肢动作优化和相关产品的设计具有重要意义.首先,采用实时光学动作捕捉系统采集人体在执行指定动作过程中关键点的实时位置,并使用MATLAB软件设计编写了计算方程,重点对人体上肢的实验数据进行深人分析.然后,将人体肢体简化为球棍模型,运用余弦定理反求人体上肢运动过程中各关节角度的变化值,使用逆向动力学方法求解出人体上肢关节力矩的动态变化值以及通过优化计算得到人体上肢主要肌力的变化量.最后,通过计算人体上肢肌肉的实时负荷率来评价人体上肢运动舒适性,并建立了人体上肢运动舒适指数评价模型.结果表明人体在坐姿下执行指定动作时上肢肌肉处于舒适状态.研究结果为人体上肢动作的深度分析提供了理论基础。

针对齿轮在时变工况下的振动具有非线性、非平稳的特性,提出Vold-Kalman阶比跟踪（Vold-Kalman filter based order tracking,简称VKF-OT）和去趋势波动分析（detrended fluctuation analysis,简称DFA）相结合的一种特征提取方法。该方法以齿轮转频和啮频作为VKF-OT的提取频率,获取任意时变工况下的两类阶比信号,减弱或消除转速变化所引起的频率调制干扰,通过求解复包络得到两种频率分量的精确幅值和相位以保留齿轮状态的瞬变信息。在此基础上,引入去趋势波动法分别处理原信号、转频和啮频阶比信号,消除负载变化所产生的幅值调制干扰,对比3种信号的双对数波动函数图,选定齿轮振动信号的特征向量。通过对齿轮不同工作状态下的150组振动信号进行实验,结果表明该方法所提取的故障特征可有效地区分任意时变工况下的齿轮早期局部微弱故障。

喷涂机器人的运动学分析是动力学控制和轨迹规划的理论基础,为提高运动学求解效率,以ABB IRB4400喷涂机器人为研究对象,在Robotics Toolbox中对其建立了D-H模型,进行了正运动学分析。并针对机器人一般逆运动学求解方法复杂低效的问题,研究了BP神经网络智能算法在该型机器人逆运动学求解中的应用。运用正运动学分析结果,在Matlab中利用蒙特卡洛法编程实现了机器人的工作空间仿真,利用神经网络算法求解得到的逆解进行了轨迹规划仿真,得到了机器人工作空间仿真图,连续光滑的关节角、角速度和角加速度曲线图。从而验证了机器人建模的正确性、正运动学分析的合理性和逆运动学算法的有效性,为实际编程作业效率的提高提供了参考。

传统的螺旋推进器大部分采用焊接工艺来完成,螺旋叶片不仅受力不均匀而且与转轴的同轴度差,甚至会与机壳发生摩擦产生异响,影响电机、轴承以及螺旋叶片的使用寿命。对于特定的工况和比较精密的机械设备,焊接式螺旋推进器不能满足其使用要求。通过对整体式螺旋推进器数控加工进行深入研究,确保零件的加工精度,最终解决螺旋推进器工作发生异响及送料不均匀等问题,同时也为类似该几何特征零件的大导程矩形螺纹加工提供参考。

针对旋转机械运行转速波动导致信息获取及诊断决策困难问题,以非平稳信号的瞬时频率估计为切人点,结合快速路径优化算法进行非平稳信号的瞬时频率估计,以实现转速波动信息的准确获取。基于参数化时频分析理论的短时阶比原理,依据估计的振动信号瞬时频率变化函数构造匹配旋转算子,将转速波动信号的时频特征进行旋转,获得各时频窗内的短时阶次谱,进而完整保留转速波动信号的瞬态信息。仿真及实验结果表明,该方法可以准确提取出旋转机械转速波动工况下的状态信息及故障特征,为后续故障精密诊断奠定基础。

选取S818叶片翼型进行二维几何模型，采用适合翼型流动的Spalart—Allmaras湍流模型，对base翼型和95％弦长处带Microtab的翼型进行数值模拟分析，得到在不同攻角下的升阻比、表面压力和速度矢量图。从流场计算结果看出95％弦长处带microtab的翼型在0°到12°攻角范围内气动性能有明显提高；带micromb的翼型改变了后驻点位置，使其出现在了microtab末端，增加了气动曲面环量，从而增加了翼型升力。

利用FLUENT软件对750kW风机叶片在额定风速和12个非额定风速工况下进行气动性能的数值模拟计算，计算叶轮的受力、扭转力矩、输出轴功率和风能利用效率等性能参数；绘制功率曲线图，并和风机叶片实测功率曲线进行比较，验证了风力机气动性能数值模拟的可靠性以及叶片建模的合理性。观察叶轮表面的压强分布、流速分布、湍流强度、流速矢量等流态图，对风力发电机叶片的数值模拟计算结果进行分析，可进一步验证所设计的风力发电机叶片气动性能的优劣，为风力机叶片的设计、改型和研发工作提供技术参数和指导。

利用CFD软件Fluent对风力机叶轮在额定风速下的气动性能进行数值模拟研究通过仿真叶轮周围三维流场流态得出叶片表面的压强分布、流速分布和速度矢量等流态图并计算出叶片受力和转矩验证了风力机叶轮气动性能数值模拟的可靠性可为风力发电机叶片的优化设计提供技术参数和指导。