可变面积仿生尾鳍设计及推力分析

为提高尾鳍摆动推进仿生机器鱼游动时的推力，设计了一种可变面积仿生尾鳍。建立尾鳍三维运动学模型，利用有限体积法对模型及计算区域进行离散，使用非耦合隐式求解器求解非定常不可压缩N S方程和连续性方程；采用在尾鳍表面设置漏空区域方法，研究了相同运动学参数下，尾鳍漏空区域的形状、位置和大小等参数对推力的影响，重点对比分析固定面积与变面积推力的变化。结果表明：适时改变尾鳍面积有利于提高尾鳍摆动推进力，在给定研究条件可提高20%至25%推进力；从尾鳍表面压力和周围区域流体迹线分布情况，结合尾鳍不同切面涡结构，揭示了试验结果的内在原理。该研究成果为优化尾鳍摆动推进的仿生机器鱼设计提供了参考。     

电机与智能材料复合驱动仿生鳍推进器研究

提出一款电机与智能材料复合驱动的仿生鳍推进器。首先分析仿生鳍推进器的机械结构和控制电路;根据鳍条和机构运动过程中的受力情况,计算了凸轮电机所需输出扭矩大小;构建形状记忆合金丝驱动的鳍条弯曲变形热动力学模型;实验测试了鳍条幅度分别按照逐渐增大运动和等幅运动（从根部至端部）时推进器的平均推进速度和平均推进力随鳍条运动频率的变化情况。结果显示：仿生鳍能够实现波动、摆动以及复杂三维柔性运动,满足推进、转弯以及稳定性调节等多种需求。     

尾鳍面积对摆动推进力大小的影响

目前，尾鳍面积对游动性能影响的研究大多采用鳍面整体缩放而鲜有通过设置漏空区域来改变面积的方法。笔者以新月形尾鳍为研究对象，建立尾鳍三维运动学模型。选择矩形和圆形2种漏空区域，在漏空区域面积不变的前提下，利用计算流体动力学原理，研究了漏空区域形状和分布对推力的影响。给出了尾鳍表面压力分布和无量纲阻力系数变化情况，结合尾鳍不同切面涡结构，揭示通过在尾鳍表面设置漏空区域调节推进力的规律。该研究成果为优化尾鳍摆动推进力提供了参考。     

升降装置多连杆机构设计

为实现升降装置升起时使其中的顶架杆达到期望位置，课题组提出了一种针对升降装置的多连杆机构。基于解析几何法对多连杆机构进行运动学描述；利用四连杆解析法对多连杆机构进行优化设计，建立了其顶架杆运动方程；在此基础上，依据MATLAB与SolidWorks，进行了运动学方程求解与建模仿真，将运动学方程求解与建模仿真进行对照。结果表明：该装置升起后，其顶架杆达到期望位置，验证了运动方程的正确性。多连杆机构解决了升降装置实现期望位置的问题。     

基于离散元法的隧道开挖过程动力学分析

基于离散元软件PFC3D建立了土壤盾构离散元三维模型,研究隧道埋深以及振动激励对推进力和扭矩的影响。对土壤模型施加初始应力以模拟隧道埋深,同时对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加主动余弦激振,分析了掘进过程中刀盘在振动激励下的运动方程和受力机理,记录了掘进过程中刀盘推进力及扭矩。结果表明:随隧道埋深增加,刀盘所需推进力以及扭矩会相应增加,其中700 m埋深与300 m埋深相比,推进力相比增加了22.7%,扭矩增加了12.6%;隧道埋深一定的情况下,对刀盘的推进方向和旋转方向分别施加振动后,刀盘的推进力和扭矩与匀速掘削相比均有所减少,其中对旋转方向施加频率为15 Hz振幅为6.36e-3 rad的振动后,推进力减小了2.08%,扭矩减小了1.2%;对推进方向施加频率为15 Hz振幅为0.318 mm的振动后,推进力减小了1.67%,扭矩减小了3.28%;而且改变振幅后,刀盘受力呈现一定的变化规律,随着推进方向振幅的增加,扭矩呈明显的减小趋势;随着旋转方向的振幅增加,推进力呈减小趋势。隧道的埋深对开挖的推进力和扭矩影响比较大,而对刀盘施加振动可以在一定程度上减小推进力和扭矩。     

线性谐振子Schrdinger方程的波包解

通过精确求解简谐振子的含时Schrdinger方程,分别得到相应于基态和各激发态的波包形式解,并且证明这些波包的质心按照经典运动的周期振动,而波包的形状保持不变.在振子的力常数随时间改变的情况下,所得到的波包解与通常简谐振子的波包结构相同.其质心仍遵从经典规律,但波包的形状会发生改变:可以展开、收缩或脉动.     

资产负债观与收入费用观比较研究

资产负债观和收入费用观是两种不同的收益确定观。前者侧重于从价值运动的结果来确定企业的收益,后者侧重于从价值运动的过程来确定企业的收益。当企业置身于静态环境时,两者可产生相同的收益;而处于动态的环境时,则会产生较大差异。对两者的比较分析有助于我们更好地把握财务会计发展的未来趋势。     

英汉运动动词词汇化模式对比研究

以Talmy提出的运动事件框架及词汇化模式类型学理论为基础,探讨英汉方式运动动词和路径运动动词的共性和差异。英汉方式运动动词的共性表现为:英汉之间存在许多表达相同语义范畴的方式运动动词;差异表现为,汉语方式运动动词的数量没有英语丰富,在表达运动方式时,英语采用综合式表达法,而汉语常常使用分析式表达法。英汉路径运动动词的共性也表现为英汉之间存在许多表达相同语义范畴的路径动词,但二者的用法存在差异。     

悬挂式协作机器人设计与分析

针对老年人独处晾晒衣物困难的问题,基于人机协作的特点及要求,研究设计一种悬挂式协作机器人,其主要由机械臂和末端手爪等部件组成,机械臂由两关节构成,采用Matlab软件求解协作机器人的运动空间云图;基于指数积公式,求解悬挂协作机器人的运动学方程;依据机器人的工作流程,采用UG软件对其进行运动仿真分析,求解其位移和加速度随时间的变化规律;最后,采用PLC对其进行控制研究,获取机器人的控制信号,为协作机器人的设计研究提供一种理论基础。     

不同类型智障学生步态特征的运动学分析

运用运动生物力学的录像解析法,对烟台市辅读学校三种不同类型轻度智障学生(各1名)进行了步态的运动学参数的分析,分别对其步态的时间、空间、时空参数进行了比较.结果显示:脑瘫学生在各参数中均存在异常;自闭症学生各参数与正常人差异不大;多动症学生在缓冲阶段脚尖主动下压明显,导致重心不稳定.     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足，课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换；采用修正的Kutzbach Grubler公式对变径机构自由度进行了分析；利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解；利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型；最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理，运动平稳，具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

3支链6自由度并联机构运动学研究

为了使并联机构在三维空间完成3个转动和3个移动的动作,可以进行全方位的运动,课题组提出了6自由度2PPRS RPRS并联机构。课题组描述了该并联机构的构型,建立了机构的运动坐标系;利用螺旋理论求解了机构自由度,并运用修正Kutzbach Grüble公式验证了自由度求解的正确性;根据支链与定、动平台间的相对姿态关系,推导了支链平面方程,并结合杆长不变条件,推导获得了该6自由度并联机构全部位置逆解的解析解;并基于三维边界搜索法,求解绘制出了机构的可达位置工作空间;最后,通过SolidWorks/Simmechanics的三维运动/参数可视化联合仿真,得到了机构的驱动位移相对时间的变化曲线。研究结果表明该机构构型设计、自由度分析正确,得出了该机构在三维空间内的运动学输入、输出的变化规律。     

功能梯度材料中反平面Yoffe型运动裂纹

用积分变换方法研究了功能梯度弹性材料中反平面Yoffe型运动裂纹问题 .首先采用余弦变换求解功能梯度材料的基本方程 ,然后根据混合边值条件建立Yoffe型运动裂纹的对偶积分方程 ,再把对偶积分方程化为第二类Fredholm积分方程 .文末的数值算例表明功能梯度材料的梯度参数及裂纹的运动速度对动应力强度因子有较大的影响 .     

轴对称电子光学系统空间的自动网格划分

提出了一种轴对称电子光学系统空间子午面上的网格自动划分方法开发了自适应边界网格划分处理程序可以对任意边界形状的封闭轴对称电子光学系统区域自动以较小网格间距划分得到空间区域的网格点各参数为进一步用计算机数值计算求解拉普拉斯方程或泊松方程(五点法)打下基础简化了电子光学系统边界资料的输入及简化调整边界形状和网格间距过程通过计算修改得到较好的结果参数     

4PRR P混联加工机构运动学研究

由于平面并联机构存在着动平台灵活度低，容易产生机构奇异，工作空间小等缺点，课题组提出了一种新型4PRR P混联 加工机构。基于螺旋理论验证了机构的自由度特征，建立了机构位置逆解数学模型，确定了机构的奇异位形。采用数值搜索法求解了机构的工作空间，通过考察 各尺度参数对工作空间的影响，优选得到了机构的关键尺度参数。相关数值计算及运动仿真结果表明该机构可以解决平面并联机构存在的灵活度低、容易产生机 构奇异、工作空间小等问题。文中运动学模型及性能分析结论合理正确，相关成果可为机构动力学分析、结构设计提供参考。     

例谈从力的效果出发解程序题

在求解物体系从一种运动过程(或状态)变化到另一种运动过程(或状态)的力学程序题时,通常用程序法求解。如果在程序分析的基础上,通过比较各个过程(或状态)下力产生的效果,然后从力的效果出发布列方程,就能比用程序法简便地解决物体加速度没有发生改变、物体加速度发生改变、虚拟过程(或状态)等类程序题,为破解程序题提供了一种方法。     

服务机器人的双臂运动学仿真研究

目前服务机器人存在结构复杂、价格昂贵等问题，课题组设计了能满足日常服务的四自由度服务机器人的双臂。设计服务机器人双臂的主要结构：采用D H法建立各臂连杆的参考坐标系；求解了运动学的正逆解；利用MATLAB编程求解单臂的工作空间；利用MATLAB建立双臂运动仿真模型。空间轮廓运动仿真结果验证了正逆运动学求解的正确性。该双臂工作空间能满足日常服务需求。     

基于ADAMS的安全阀自动上料机械手运动学研究

针对目前安全阀离线校验阀体上料时，存在的效率低、空间要求高等问题，课题组提出了一种安全阀自动上料机械手，并根据安全阀离线校验的工况需求，在SolidWorks软件中建立了该机械手的三维模型。为了更好地制定运动控制方案及制造物理样机，课题组对该机械手进行运动学研究：采用D H法建立了机械手的运动学方程，并基于ADAMS软件对机械手整体上料过程进行了运动学仿真分析，得到了机械手在上料过程中的位移、速度和加速度等运动特性曲线。研究结果表明：所有运动特性曲线变化平稳，无突变现象，验证了该自动上料机械手物理样机制造的可行性，提高了安全阀离线校验效率。     

仿生机械灵巧手的手指设计

针对医疗假肢手指难以解决残疾人日常生活问题的情况,结合人体手指运动的机理,设计了一种仿生机械灵巧手。该机械灵巧手由手掌体、设在手掌体上的1根大拇指和4根手指构成;大拇指由两拇指段构成,大拇指单自由度转动连接于手掌体;四指结构形式一致,且由2个手指段构成,二者之间采用单自由度转动连接。基于指数积公式对所设计的灵巧手进行运动学分析,求解相关数学模型;采用UG软件对灵巧手进行仿真分析,结果表明:所设计的灵巧机械手能满足残疾人简单握持及敲打等日常需要,对康复机械设计有一定的参考价值。     

基于ADAMS的Stewart并联机构参数化建模与仿真

从反解运算着手推导了Stewart并联机构运动学方程,建立了单刚体、多刚体动力学模型。为了验证所推导方程的正确性,利用ADAMS软件建立了参数化模型,进行了单自由度方向上的运动仿真,将所得的仿真与理论结果进行对比,证明了理论建模的正确性。