基于位姿调整的晶圆传输机器人轨迹规划

为了提高晶圆传输机器人的运行效率和运动平稳性，课题组基于末端执行器的位姿调整对晶圆传输机器人进行了轨迹规划研究。首先，介绍了晶圆传输实验平台的机构组成，在此基础上采用了动静法对晶圆受力进行分析，得出加速度与位姿角度之间的内在关系；其次，提出了一种基于位姿调整的S曲线加减速控制算法，并基于该算法实现了对末端执行器的轨迹规划；最后，采用MATLAB软件编程，实现了关键参数的求解和算法仿真，得到了加速度、速度、位移随时间变化的曲线图。应用结果表明此轨迹规划可以在保证高度运动平稳的情况下提高晶圆传输机器人的工作效率。     

高速铣削淬硬H13钢表面粗糙度及残余应力实验研究

为了获得淬硬H13模具钢在高速铣削后的高质量表面,基于单因素实验设计法,采用TiAlN涂层硬质合金立铣刀对其进行高速铣削实验。通过使用NPFLEX白光干涉仪和PROTO X射线衍射仪对加工后工件表面粗糙度、表面形貌以及表面残余应力进行测试,同时分析了切削速度、每齿进给量和轴向切深对测试结果的影响规律。研究结果表明：当切削速度为150 m/min时,表面粗糙度Ra值最小;当每齿进给量为0.06 mm/z时,Ra值最佳;而当轴向切深为0.06 mm时,Ra值最大。随着切削速度的增大,表面残余压应力呈现先减小后增大再减小的变化趋势,随着每齿进给量的增加,表面残余压应力变化并不显著,而随着轴向切深的增加,表面残余压应力增大;最大表面残余压应力和最小表面粗糙度的组合并不在相同的切削参数下获得。     

永磁同步电机的干扰观测器补偿与模糊切换控制

A PMSM speed control algorithm combining disturbance observer compensation and fuzzy integral sliding mode control (DOB+FISMC) was proposed to solve the problems of slow starting response speed and weak anti interference ability of PMSM speed regulation system. The PMSM speed control model with uncertain interference was established, and the equivalent integral sliding mode control of fuzzy switching was proposed. To reduce the switching gain of FISMC and improve the control accuracy, a disturbance observer was designed to compensate the total interference. The effectiveness of the control algorithm was verified based on the PMSM speed regulation system simulation model. The results show that, compared with the traditional proportional integral control (PI) and sliding mode control (SMC), the proposed algorithm has less tracking error, faster response and stronger resistance to interference for a given sinusoidal signal. This algorithm can improve the starting response speed and robustness of permanent magnet synchronous motors.     

带U型切口的非线性压电能量采集器的动力学仿真研究

针对目前压电采集器采集频带较窄、采集效率较低的问题，笔者在压电采集器中引入磁场构建了非线性振动系统，拓宽了采集器的采集频带。设计了一种带U型切口的非线性压电振动能量采集器；通过建立采集器的理论模型，分析了该采集器的势能系统，并仿真研究了不同激振频率下内梁磁铁与外梁磁铁的水平间距D的改变对采集器输出均方根电压的影响。数值分析发现：减小间距D，可以使该采集器的内、外梁的势能系统从单稳态系统过渡到双稳态系统；并随着间距D的减小，该能量采集器在其谐振频率处输出的均方根电压逐渐增大，但对该能量采集器的有效采集频带影响并不大。该研究表明引入磁场的带U型切口的双悬臂压电梁能有效提高压电能量采集器采集效率。     

电机法兰盘镶铸过程数值模拟及工艺参数优化

针对铝合金法兰盘镶铸件中出现的较大缩孔、疏松现象，用ProCAST软件对其进行了数值分析，重新设计了镶铸工艺中的浇铸系统，并再次用ProCAST进行模拟，此时缩孔及疏松明显变少。采用正交试验法，优化了镶铸工艺参数，得出在浇铸温度为660 ℃、浇口速度为35 m/s及模具预热温度为180 ℃时，法兰盘内部的缩孔、疏松现象最少，工件质量最佳。实际生产表明，在新的浇注系统和工艺参数条件下，产品质量明显提高，且与模拟结果较为吻合。     

CAPP系统中基于模糊推理的工艺方案研究

针对当前计算机辅助工艺设计( CAPP)系统所涉及方面广泛且复杂，若工艺决策目标定的过高，那么CAPP系统 实用性和通用性相对较差这一现实问题，提出运用模糊数学建立工艺推理模型的方案。把尺寸精度、加工精度、表面粗 糙度等工艺参数与加工方案建立模糊关系，结合模糊数学中的综合评定确立最终的加工方案。将该方法应用在数控铣 床主轴孔特征加工方案决策，应用结果表明该方案可行，能够较好解决CAPP系统的工艺推理问题     

晶圆传输机器人末端执行器的结构设计

为了实现晶圆片快速稳定传输,课题组设计了3种不同机械结构的末端执行器。首先,利用三维UG软件建立4凸点接触式有结构孔且有过渡结构的末端执行器、3凸点接触式类三角形末端执行器和4凸点接触式仅有结构孔的末端执行器这3种模型;采用ANSYS软件对所设计的3种模型进行静力学仿真,通过对仿真结果进行分析,得出最优的机械结构;最后采用ANSYS动力学模态仿真,验证了此机械结构具有合理性。研究结果表明有结构孔且有过渡结构的末端执行器能够满足晶圆片高速稳定的传输,为最优的机械结构。     

基于逆向工程的叶轮叶片建模

逆向工程( Reverse Engineering)主要的步骤包括点云的获取与预处理,曲面重构,模型重建及数控加工等技术。 为了探索含有自由曲面特征的叶轮在逆向设计过程中点云处理及曲面重构的的关键技术,验证相关的预处理方法与曲 面重构的原理。文章以叶轮叶片作为研究对象,利用随机滤波的方法对激光线扫描法获取的数据进行噪声点处理,去除 了点云中的多余数据及随机噪声,分析了曲面重构的原理并通过NURBS曲面操作方法完成了叶片的曲面重构,得到叶 轮整体的三维模型。最后,对通过逆向得到的叶轮模型进行了精度检测与验证。研究结果表明,利用逆向工程技术提高 了产品的设计质量,缩短了研发周期。