柔性桨风力机设计及实验研究

在已有的理论研究基础上，对柔性桨风力发电机进行了传动及结构设计，并进行了实验研究．结果表明，风力机输出功率最大值出现在风向角为-10^。附近，风力机输出功率值在较宽的风向角范围内变化较小．     

套索驱动柔性机械臂设计与研究

针对刚性机械臂在狭小环境下运行困难、操作难度较大等问题,提出一种仿生象鼻的柔性机械臂.采用分段常曲率的假设对连续体进行分段处理,搭建连续体动力学模型;代入每段套索长度、弯曲角度等变量数据进行动力学仿真,绘制连续体三维模型;改变弹簧长度、弹簧刚度、套索协调方式,对柔性机械臂的机构进行仿真,确定模型的材料要求;搭建样机进行弯曲缠绕试验.仿真与试验结果表明,以弹簧、套索为核心的柔性机械臂可在较短时间内实现360°弯曲,完成弯曲缠绕动作.     

柔性仿生机器鱼的复合推进结构设计

针对目前柔性仿生机器鱼推进结构单一等问题,文章针对性地进行了柔性仿生机器鱼的复合推进结构的设计,主要包括鱼身驱动推进结构、鱼身摆动推进结构、胸鳍扑动结构以及胸鳍浮潜结构,以提高柔性仿生机器鱼的推进效率;以及通过对所设计齿轮的校核,设计一款安全可靠、用于水下监测、环境保护的柔性仿生机器鱼。     

平衡阀对车辆液压驱动系统的影响研究

为了改善轮式越野车辆的安全性和稳定性,研究驱动系统中关键元件平衡阀对轮式越野车辆液压行走驱动系统性能的影响. 以某越野车辆的液压行走驱动系统为研究对象,建立平衡阀的理论分析模型,运用AMESim软件建立了越野车辆液压驱动系统模型,分析了平路行驶工况、下坡行驶工况下驱动系统中泵、液压马达和平衡阀的压力及转速变化情况,并通过试验验证了仿真模型的准确性. 分析结果表明：平衡阀在液压驱动系统中具有平衡负负载、防止供油不足及下坡时防止液压马达失速的作用. 针对下坡过程中的冲击现象. 通过对平衡阀阀芯控制端阻尼槽槽深和阻尼孔直径优化分析,发现改变阻尼槽的槽深可以有效减小压力冲击,槽深由0.55 mm降为0.35 mm时,背压可减小12.5%.     

柔性曲柄摇杆机构的动力学分析及实验研究

针对柔性四杆机构中的曲柄摇杆机构，运用有限元方法建立了机构的瞬时动力学模型；采用运动弹性动力简化方法对该时变参数动力学问题进行了分析，并将考虑连杆和摇杆柔性时的计算结果和刚性计算结果进行了对比，定性地给出了影响理论计算精度的一些主要因素．通过对相同材料、结构所进行的实验，验证了理论建模过程的可行性和动力学分析结果的正确性．研究结果表明：当转速较低时，连杆和摇杆的柔性较小，利用运动弹性动力学简化方法所得响应的精度较高；当转速较高时，连杆和摇杆的柔性较大，利用此方法所得响应与实验值的偏差很大，这时若要得到较精确的计算结果，就需要在建模时考虑刚弹耦合的影响及连杆销轴间隙、运动副黏性摩擦等因素．     

四足机器人气动人工肌肉驱动的仿生柔性机体动力学分析

基于四足生物动态步行时其柔性机体辅助腿机构的运动机理,设计了一种由气动人工肌肉、仿生脊柱、前机体和后机体组成的四足机器人仿生柔性机体.采用几何法分析仿生柔性机体运动学,建立四足机器人转向时仿生柔性机体弯曲角与气动人工肌肉长度变化间的关系,通过控制气动人工肌肉长度以控制机体弯曲.基于浮动坐标法和动量矩定理进行仿生柔性机体刚柔耦合动力学建模,对比分析了不同机体刚度下机体弯曲所需气动人工肌肉驱动力.设计仿生柔性机体弯曲控制实验系统,采用PID控制算法进行机体弯曲实验分析.四足机器人的仿生柔性机体分析,为提高其非结构化环境机动性奠定了基础.     

PVC凝胶驱动及CNT/PDMS传感一体化柔性抓手的研究

鉴于目前关于软体机器人的研究大多仅致力于软活性材料的驱动功能,忽视了传感功能,研究一款集驱动与传感一体化的柔性抓手机器人。首先研究PVC凝胶驱动器结构设计与制备工艺,然后研究CNT/PDMS柔性传感结构的制造工艺,在此基础上,以PVC凝胶驱动器作为柔性抓手的驱动单元,以CNT/PDMS立体结构作为柔性抓手的传感单元,设计出一款具有驱动与传感一体化的功能结构,并对该功能结构进行测试。研究结果表明:在施加800V直流电压下单根手指的弯曲角度可达32.5°;在400V直流电压驱动下,由两根柔性手指构成的抓手能够抓取直径为15mm、邵氏硬度分别为10～20、30～50的易变形的硅橡胶圆柱体;在抓取不同硬度的圆柱体时,CNT/PDMS的电阻变化率亦不同,表明CNT/PDMS柔性传感结构可以感知抓取物体的软硬度,证明了本研究关于驱动及传感一体化结构设计的可行性。该研究可为后续软体机器人的设计及制造提供参考。     

仿生柔性操作器机构的研究

本文从正常人手的结构特点出发,分析了手指基本运动下各关节弯曲角之间的关系.据此,提出一种具有三个指关节的柔性操作器模型,并对其机构姿态在外力作用下或者外界约束下的变化作了定性的分析.该操作不仅能较为逼真地模拟人手的自由伸屈或抓取等动作,而且可以包络方式抓取多种外形物体并实现增力要求.另外,针对柔性操作器的结构特性,文中还对该柔性机构的综合方法进行了论述,提出了两种基本综合方法:弹性元件选择法和结构参数优化法.     

仿生扑翼型机器鱼驱动机构的设计

基于仿生学原理,模仿鸟类和昆虫飞行的翼和鱼的新月型尾鳍的推进机理,提出一种仿生扑翼型机器鱼的设计方案,利用机械、电子元器件或智能材料实现该机器鱼的水下复合推进,采用曲柄摇杆机构实现该机器鱼扑翼运动,具有运动形式简单、效率高、重量轻的特点;模仿鳢科加新月形尾鳍推进模式,使机器鱼的尾鳍简化为刚性的水翼,该水翼可做平动与绕自身轴摆动的复合运动;使用弹簧作为连接尾鳍与舵机的力传输元件,有效降低运动的能量损耗;在机器鱼尾部使用沉浮舵,由舵机旋转驱动拉杆产生倾覆力矩,在扑翼和尾鳍的推力作用下实现上浮和下沉。     

一种摆动式柔性尾部的仿生机器鱼

提出了一种摆动式柔性尾部的仿生机器鱼设计方案,着重解决了机器鱼摆动式推进的问题.在该方案中,应用曲柄摇杆原理,采用了特殊的四连杆摆动机构,结合柔性尾部实现了机器鱼的摆动式推进;巧妙应用了霍尔位置传感器,检测摆杆临界位置,实现了鱼尾位置判断,进而控制鱼尾来转向;研制了以气缸为压缩泵的气路沉浮机构作为"鱼鳔",能使机器鱼进行沉浮动作.实验显示这种机器鱼达到了预期的功能,在水下作业、军事侦察、娱乐等领域有一定的研究应用价值.     

不同土壤环境下螺旋叶片驱动扭矩实验研究

为将螺旋叶片应用于拱泥机器人,对螺旋叶片在不同土壤环境下所需驱动扭矩进行了实验研究.保证螺旋叶片工作时无轴向驱动力前提下,建立了动力学实验平台.实验比较了在粉土及砂土中螺旋叶片驱动扭矩随叶片几何特征参数的变化规律.结果表明,驱动扭矩随着螺旋叶片外径、螺距的增大而增大,随着螺旋叶片内径减小而减小,在两种不同的工作环境下其变化规律类似.     

基于AMESIM的盾构刀盘液压驱动系统多级功率控制模式研究

为使盾构机刀盘液压驱动系统在复杂地质层条件下节能降耗,在恒功率调速的基础上建立多级功率控制模式,即满载模式（100%全功率）,经济模式（80%全功率）,轻载模式（60%全功率）,实现功率的可调。并针对某型盾构机在软土与砂土两种地质层负载载荷随机变化,借助AMESIM软件对系统在三种工作模式下进行仿真分析和对比研究。结果表明软土地质层为保证盾构机的正常工作,选用满载模式或经济模式;砂土地质层为提高系统工作效率,降低能耗,选用经济模式或轻载模式。     

YM-0.4型液压马达启动特性仿真与实验

介绍了MATLB仿真软件在低速大扭矩叶片式液压马达动态特性研究中的应用，并与试验结果相比较，分析了该型液压马达的启动动态特性，对于指导生产具有一定的意义。     

论筑路机械冷却装置液压驱动系统的设计

筑路机械是保证道路工程建设顺利实施的有利条件,各种大、中、小型机械设备的推广满足了不同道路施工的需求。社会现代化建设策略颁布之后,国内各地的市政工程数量日趋增多,机械设备在作业期间承担的负荷也成倍增加。冷却装置是调解设备温度的重要结构,通过及时输送冷却液以起到良好的降温效果,避免机械设备运行受到高温因素的影响。鉴于此,本文分析了筑路机械冷却装置液压驱动系统设计的相关问题。     

基于CEL法的柔性仿生机器鱼模型及巡游速度研究

为了研究柔性仿生机器鱼的设计参数(鱼体刚度、鱼体摆动频率、鱼体摆动幅值)对巡游速度的影响规律,并据此得出仿生机器鱼在达到较优巡游速度时的参数组合,文中首先根据耦合欧拉-拉格朗日(简称CEL)法的基本原理建立了柔性仿生机器鱼自主游动的流固耦合模型,然后通过正交试验得到不同组合的设计参数,并通过数值仿真模拟在不同参数组合下仿生机器鱼的巡游表现,最后根据仿真数据统计出各项设计参数对仿生机器鱼巡游速度的影响,并据此得到较优的参数组合。结果表明:CEL法能够考虑柔性仿生机器鱼在游动过程中的柔性变形,因而能够更加真实地反映实际情况中柔性仿生机器鱼的游动行为;在样本范围内,柔性仿生机器鱼模型的巡游速度随着鱼体刚度和鱼体摆动幅值的增加而呈现先增后减的趋势,随着鱼体摆动频率的增加呈现增加的趋势;在鱼体刚度(弹性模量)为30 MPa、鱼体摆动幅值为0.13倍体长、鱼体摆动频率为5.16 Hz时,柔性仿生机器鱼的巡游速度达到较高的水平。     

IPMC并联驱动仿真与实验研究

电致动高分子智能材料IPMC存在刚性小、输出位移较大、致动力小以及承受电压较低等缺点.因此,提出了利用导电树脂将多片IPMC粘结成多层n-IPMCs的改性方法.利用有限元方法分别建立了单片IPMC和双层并联微驱动器2-IPMCs的仿真模型,对其输出特性进行了仿真预测,继而利用导电树脂粘结技术制备了双层2-IPMCs样品,最后对该样品进行了性能测试实验.实验结果证明,基于导电树脂的2-IPMCs相对于单片的IPMC在输出力、输出位移、刚度、最大承受电压、性能持续性以及保水性等方面都有较大的改进.     

液压伺服驱动位置环变结构控制系统的设计

针对液压伺服驱动的轧机位置环控制对象的结构和参数在轧制生产过程中都有一定摄动的特点。利用离散滑模变结构控制方法设计了其控制器,仿真研究结果表明,变结构控制系统与常规的ＰＩＤ控制系统相比,其快速性大为提高,且对被控对象的结构和参数变化具有较好的鲁棒性和适应能力,从而为提高整个轧机厚控系统的精度奠定了基础。     

机器人足仿生柔性减振设计与试验研究*

基于大壁虎脚趾倾斜刚毛结构和猫头鹰覆羽/表皮微孔结构,设计了两种黏弹性履带。一种具有倾斜柱状阵列结构,另一种同时具有倾斜柱状与微孔复合阵列结构。利用刚柔混合有限元分析,计算了这两种黏附带安装在轮足式机器人柔性足脱附后能量衰减情况,以及柔性足关节反力变化,并与普通黏附带进行了比较。通过实验对计算结果进行了验证。结果表明:具有倾斜柱状结构的黏附带可以降低脱附力至普通黏附带的80%,并在一定程度上减小了脱附时黏附带能量集聚,加速了脱附后能量耗散,衰减时间约为普通带的72%;具有倾斜柱状与微孔复合结构的黏附带在降低脱附力,减小能量集聚的同时,进一步增强了减振效果。其衰减时间约为普通黏附带的30%。     

静液驱动系统的液压闭锁能力研究

研究由柱塞式变量泵和定量马达组成的静液驱动无级转向系统的液压闭锁能力.通过对转向系统液压闭锁能力的理论与试验分析,获得了系统液压闭锁能力与液压油粘度、泵输入转速、马达负荷转矩和马达机械效率等参数的关系.研究表明,合理匹配转向系统,利用静液驱动无级转向系统的自身闭锁能力可保证车辆直驶的稳定性.     

静液压驱动在农业机械行走装置上的应用与发展趋势

介绍了静液压驱动的优点,简述了静液压驱动在农业机械行走装置上的应用现状,分析了静液压驱动在行走装置上的发展趋势。