基于磁导航的全向AGV定位技术研究

在智能车间中，自动导引车（AGV）需要一定的定位精度，而传统的驱动轮很难满足定位要求。针对定位精度问题，考虑成本控制，课题组提出了一种基于多磁导引的全向自动导引车定位方法。首先利用磁传感器实时获取自动导引车当前位置与定位标识点的偏差；然后，采用模糊PID控制生成控制量；最后，将控制量结合全向自动导引车的运动模型实现最终定位。实验结果表明：采用磁导引并结合模糊PID控制，自动导引车的运动稳定性好，定位精度可达±5 mm，同时有效地降低了硬件成本。本研究可实现自动导引车的高效、高精度定位。     

碳纤维复合材料超声振动磨削制孔试验研究

针对碳纤维复合材料在传统钻削过程中存在钻削轴向力过大和制孔质量差的问题，笔者提出了超声振动辅助磨削制孔工艺。该工艺在制孔时磨头既绕自身轴线自转又绕孔中心轴线做圆锥摆动公转，同时在磨头轴向施加超声振动；分析了制孔工艺下刀具的运动轨迹，研究了制孔工艺过程中的切削力、切削温度的变化情况；利用扫描电镜对孔出入口处的加工质量进行观测分析。结果表明：超声振动辅助磨削制孔能有效降低制孔轴向力和切削温度；制孔出口处的纤维撕裂、分层和毛刺等缺陷显著减少，孔壁表面也未出现明显的纤维拔出现象。超声振动辅助磨削制孔工艺为碳纤维复合材料的高质量制孔提供了一种新方案。     

基于空间闭链连杆机构的可折展手爪设计

为了解决多关节手指和手爪多为刚性连接而运动范围有限等问题，课题组基于单自由度面对称Bricard空间闭链连杆机构，提出了一种手指单关节驱动机构。将多个单关节驱动机构串联，组合为一个单自由度的多关节手指驱动机构；进一步，通过课题组提出的单自由度同步驱动副，可同步驱动手爪中的3根多关节手指同步开合、抓取目标物体；在进行可折展手爪的运动学分析和参数求解之后，完成了可折展手爪的样机实验。验证结果表明提出的可折展手爪驱动机构设计合理、抓取性能可靠。     

折叠式柔性关节设计及运动学建模

针对串联柔性连续体在实际应用时不能很好地适应作业环境所需的末端位姿的问题，课题组提出了折叠式柔性复合关节:利用三浦折痕原理设计了折叠式扭转关节；改进水弹折痕设计了折叠式摆转关节；将折叠式扭转关节与摆转关节按一定顺序串联得到折叠式柔性复合关节。用几何方法得到了各个单元和折叠式柔性复合关节的运动学模型。软件仿真结果验证了所提出的模型的正确性。课题组的设计增强了串联连续体对作业环境的适应性。     

双液滴同时撞击粗糙多孔介质表面的数值模拟

为了探究双液滴同时撞击粗糙多孔介质表面的动态行为，课题组通过使用凹凸槽来代替表面粗糙度的方法，并用VOF模型追踪液滴形态变化，最后再利用PISO算法进行数值模拟计算。课题组分析了液滴特性和多孔介质特性对液滴铺展长度的影响，以及2液滴碰撞后对射流高度的影响。研究结果表明：随着韦伯数We的增加，液滴射流高度和铺展长度都增加，且在竖直和水平方向都会产生多个二次液滴飞溅；双液滴水平间距越大，液滴的铺展长度越大，射流液柱越低；平衡接触角越大，液滴铺展长度越小，边缘液体越易回缩；达西数Da越大，液滴的铺展半径减小，双液滴合并后形成的射流液柱越低；粗糙度越大，2液滴合并所需要的时间就越长，合并后形成的射流液柱高度变低，铺展长度越小。     

温湿度对铝表面水珠冻结影响的实验研究

水珠冻结导致换热器表面结霜会恶化传热效果，为了研究冷链运输过程中不同温湿度条件下铝表面水珠的微观生长和冻结 过程，课题组搭建了恒温恒湿结霜显微成像实验台，采用预冷却的方法，实验研究了以半导体制冷片为冷源的水平铝表面的水珠冻结情况。结果表明：在温度为 10~15 ℃时，冷表面结霜过程中冻结水珠的数量及冻结总时间随温度增加而减小；当相对湿度为50%~70%时，相对湿度为70%时的冻结水珠数量小于相对湿度为 50%时冻结水珠的数量，冷表面水珠冻结时间随湿度增加而减小。最后得出结论：温度升高时冻结时间减少是由表面张力减小带来的势垒减小导致，湿度增加时 冻结时间减少是由相变驱动力增加导致。     

基于椭圆形成原理的可变形机器人结构研究

针对可变形机器人在非结构化地形环境中作业能力低、环境适应性差等问题，设计了一种可变形履带式机器人行走机构。 在机器人履带张紧机构的设计中应用了椭圆形成原理；机器人模型中采用了双椭圆摆臂回转机构；为了增大与地面的接触面积，提高复杂环境下作业能力及稳定 性，该可变形移动机器人采用4节履带构型。该移动机器人兼具有腿式移动机构和履带式移动机构的特性，能在恶劣环境中进行物品运输、搬运负载和执行特种 任务等作业。应用结果表明该行走机构不仅具有安全可靠、环境适应性强等特点，且具备一定的越障性能和机动性能。该行走机构能提高运输效率，节约人力和 财力。     

三自由度汽车座椅及其振动特性研究

为了解决车辆座椅的多自由度振动和乘坐舒适性等问题,设计了一种三自由度并联机构座椅。利用单开链理 论,计算出减振机构的耦合度为l,并用运动输出矩阵验证了三自由度为三平移运动,采用单位力椭球法对椭球圆度的 分析为振动特性仿真分析提供了理论依据。通过支链不同刚度、负载和阻尼时的振动传递特性仿真分析,结果表明：系 统各轴向共振频段远离乘客不舒适频段4 -7 Hz,且在竖直方向上传递率峰值明显优于传统机械式减振座椅;在水平方 向上,当激励在l Hz以上时,传递率趋于零。研究表明该减振座椅能够达到较高的减振标准。     

基于6 UPU型平台的动感座椅运动分析与轨迹规划

针对娱乐场所的动感座椅由于结构限制不能模拟太复杂场景的情况,课题组提出以6 UPU型Stewart平台作为底座,设计了一种动感座椅。对该机构进行运动学和动力学分析并搭建数学模型。以应用为背景给动平台规划了一条复杂的运动轨迹,并将轨迹离散成一连串的轨迹点。基于ADAMS软件搭建了虚拟样机,将轨迹点导入ADAMS中运行,验证该设计的可行性。仿真结果表明该设计空间上更为灵活,可以用于模拟电影中复杂的情景。     

纯电动汽车串联式再生制动控制策略建模与仿真

为提高纯电动汽车能量回收率,提出一种串联式再生制动控制策略。该策略要求在保证制动稳定性的基础上尽可能多地利用电机制动,根据制动强度划分4个制动区间,并分别采取不同的制动力分配策略,同时综合考虑车速、ECE法规、电池和电机特性等影响因素。采用Simulink与Cruise建模并联合仿真,结果表明搭建的模型准确可靠,提出的串联式再生制动控制策略能够有效提高能量回收率,延长纯电动汽车的续航里程。