基于智能仓储的AGV道路识别系统

针对AGV在执行路径过程中出现位置错误或偏离道路的情况，课题组提出了一套利用激光雷达探测反光板的道路识别方案。介绍了基于智能仓储拓扑图的反光板布设方式；设计了基于数学几何知识的AGV动态识别位置信息的方案；设计了在不同地图属性条件下基于限幅或PID调节的道路修正的方案，防止AGV行进过程中偏离理想道路。应用结果表明：本设计具有较快的位置信息获取速度和错误位置信息处理能力；运行过程中能够较稳定地行走在规划路径中心位置，在阳光等干扰因素存在条件下依然可以保持优良的鲁棒性。该研究使用反光板能大幅提高激光雷达位置计算速度，在车身存在机械误差条件下，通过修正算法能够保证小车稳定行驶在道路的理想位置。     

微型折叠翼设计与仿真实验分析

为了减小微型无人机的横向尺寸并在有效空间内部署更多的无人机，课题组设计了一种可用于微型飞行器的折叠翼机构。以曲柄滑块机构为基础设计了折叠翼机构，采用SolidWorks建立了折叠翼机构的三维模型；采用ADAMS对折叠翼机构进行运动学分析；以拉力弹簧为驱动进行驱动力建模，以展开时间、接触力等为评价指标对折叠翼机构进行运动学分析，得到了在特定拉力弹簧作用下的实验数据。实验结果表明：在拉力弹簧作用下折叠翼可有效展开，展开时间为0.2 s，展开性能稳定。该折叠翼应用于微型飞行器可减小微型飞行器的存储空间，并保护机翼等部件。     

新型大行程高承载力的柔性铰链设计

针对传统柔性铰链在行程、承载力性能方面的不足，难以实现柔性铰链较大的移动范围，课题组提出了一种新型TLET柔性铰链。它是由一系列LET型柔性铰链串并联组成，采用独特的布置方式以增强柔性铰链的移动范围，在安全可靠的工作条件下实现大位移和大承载能力。采用等效成弯曲弹簧的方法推导出等效刚度模型，运用有限元分析的方法对3种材料的柔性铰链进行失效形式分析，从中选出高性能的合适材料。对比了所设计的新型铰链和传统铰链的性能，通过有限元仿真验证了新型柔性铰链设计的可行性。仿真结果表明：对于40 N的最大载荷，铰链沿x轴的最大位移为21.68 mm，z轴方向上的最大位移为25.12 mm，新型铰链的移动行程比传统铰链大1.8倍。文中所设计的铰链可用于工作行程大，负载能力高的机械装备中。     

磁场约束对CMT增材制造铝合金微观组织及力学性能的影响

为了解决电弧增材制造铝合金过程中出现的气孔和微观组织缺陷问题，课题组采用了纵向直流磁场来辅助电弧增材制造铝合金的方法，研究了纵向直流磁场对成形件的焊缝气孔、组织形貌和力学性能的影响。结果表明：纵向直流磁场可以降低增材制造铝合金成形件的孔隙率，改变熔合线的形貌，细化铝合金内部的微观组织；施加了纵向直流磁场辅助电弧增材制造铝合金的成形件，横向和纵向极限抗拉强度分别达到了176.5和182.9 MPa，相比于无磁场条件下提升了9.3%和14.4%，组织性能明显优于无磁场条件下的成形件；施加了磁场后的成形件拉伸断口表面气孔数较无磁场下明显减少，断口形貌呈韧性断裂。     

列管式换热器中管程介质流动均匀性数值模拟与优化

在双管程烟一水介质的列管式换热器中,针对烟气在管程中流量分布不均匀对换热效果的不利影响,利用 FLUENT软件对管程结构进行模拟与优化。考虑折返通道高度h、两管程间距L、换热管列数r、管内径d和管节距S 5个 主要特征尺寸对流动均匀性的影响,采用正交试验方法进行数值模拟试验。通过极差和方差分析,得出影响烟气流动均 匀性的显著因素是d,其次是r和h,而不显著因素是L和.。在模拟参数范围内,得到管程结构的最优组合参数：h为60 mm,L为20 mm,r为4,d为7 mm,S为11.6 mm[l. 45(d+1)]。优化后的各管程中流动均匀性明显得到改善     

基于改进遗传算法的柔性抛光工业机器人抛光时间优化

为实现抛光时间最优的目标，课题组对自主研发的柔性抛光工业机器人抛光轨迹进行了合理规划。从表壳的表耳处取得一系列工业机器人机械臂工作的位置点，通过求解逆运动学方程得到相应的关节位置，采用三次B样条曲线拟合的方法得到各关节的轨迹曲线；用B样条曲线的控制定点约束代替运动学约束，并基于改进的遗传算法，求解出时间最优的时间节点；在此基础上，规划得到满足时间最优的非线性轨迹曲线。研究表明：基于改进的遗传算法，能够很好地避免传统遗传算法的“退化”现象，更快地求得最优解，即抛光工业机器人的抛光工作时间达到最优。     

基于粒子群优化算法的上下料机械手加工空间优化

针对CNC车床上下料装置在狭小的加工空间进行自动上下料时可能出现的干涉和碰撞等情况，课题组通过粒子群算法(PSO)结合正逆运动学求解，对机械手的运动空间和各关节的运动变量进行优化设计。在已知加工起始点和终止点的情况下，在世界坐标系将各关节的移动量作为自变量，通过粒子群的不断迭代寻优，在设定的边界条件下得到优化结果，并结合蒙特卡洛法进行可视化。本研究能够直观得到机械手的最大移动空间，可将机械手在限制范围内的可移动空间最大化。     

接线板自动焊接装置设计

针对接线板人工焊接效率低下，焊接质量得不到保证的现状，课题组设计了一种适用于接线板内部排线的自动焊接装置。XYR运动平台中，采用滚珠丝杠结构实现了自动焊接过程中X和Y方向的直线运动，采用电机和皮带传动实现R方向的转动；电机、齿轮和加压滚轮结合的送丝机构实现了自动送丝；自动点焊机构通过气缸驱动电阻焊头并采用电阻焊的方式焊接工件；采用滑动导轨和气缸驱动实现了自动焊接结束时丝切断操作。[JP2]试验结果表明：该装置实现了焊接过程自动化，不仅保证焊接质量还提高了焊接效率。该装置适用于类似企业焊接的自动化改造。     

单自由度弹跳机构的跳跃稳定性研究

为探究弹跳机器人的起跳稳定性，课题组从机构设计的角度出发，根据蝗虫的腿部结构，提出了一种单自由度6杆弹跳腿机构。以Stephenson Ⅱ型6杆机构为弹跳腿，首先利用闭环矢量方程法进行运动学分析，确定弹跳腿机构的运动学稳定性满足弹跳机器人的起跳需求；然后，对6杆弹跳腿机构的起跳阶段进行分析，确定弹跳机构在起跳时的起跳角度，并通过多约束条件的数学方法确定弹跳机构的杆件尺寸；而后，对弹跳机构的动态稳定性分析，确定机构的质心位置和总惯性矩，确保起跳过程不发生翻转，总惯性矩的变化越小，弹跳腿机构动态稳定性越好；最后，进行实例验证，用MATLAB中Fmincon函数对实例进行求解。结果表明此单自由度弹跳腿机构设计具有良好的弹跳稳定性。     

混合排列织构化滑动轴承承载力数值研究

为研究轴颈表面加工混合排列的微观织构对滑动轴承性能的影响，基于雷诺方程建立无偏心径向滑动轴承动压润滑模型，设计3种单一微观织构与3种混合微观织构，最后采用MATLAB软件编程，分析微观织构形状、面积率等参数对无偏心径向滑动轴承性能的影响。研究结果表明：相比于单一微观织构，[JP2]混合排列织构化无偏心滑动轴承承载力提升程度与混合排列种类有关；存在最优微观织构结构参数和混合织构排列种类，使轴承承载力提升最大。