堆叠筒子纱机器人无序分拣方法

针对筒子纱分拣机器人对作业目标堆叠时识别不准确、抓取位置不稳定的问题，课题组提出了一种堆叠筒子纱的机器人无序分拣方法。构建了具有3D视觉感知的筒子纱分拣机器人系统，利用Kinect V2相机获取堆叠筒子纱的图像信息，对采集到的筒子纱点云进行处理；通过M估计抽样一致性算法（MSAC）和直通滤波算法对原始点云进行裁剪，采用改进E R分割算法和ICP算法完成点云的分割和配准，得到筒子纱的位姿信息；最后使用机器人进行抓取实验。实验结果表明：该方法能够实现对堆叠场景下的作业目标的识别定位，系统的抓取成功率达到86%，可以满足筒子纱分拣的实际生产需求。     

一种欠驱动柔性机械手的抓取力研究

为满足农产品（食品）行业中尺寸范围大、形状复杂、物性多样的复杂对象抓取需求，提出了一种欠驱动柔性机械手。设计了欠驱动柔性机械手的的结构 ，介绍了其工作原理；采用2个电机驱动串联双铰链柔性关节；以直径为20,40和60 mm的圆柱铝块为抓持对象，建立了静态力学方程和几何平衡方程；运用 MATLAB软件中fsolve函数求出机械手在负载状态下驱动杆行程与抓取力的关系。计算结果表明通过控制驱动杆行程，可以实现调节抓取力的大小，在不损坏物体 表面的前提下，有效抓取复杂对象。     

袜子配对柔性抓取机构研究

针对袜子包装中配对工艺往往依靠人工,导致人力资源浪费,物流成本高的问题,提出了新的机械结构满足柔性 物的抓取,实现自动配对。根据现有柔性物抓取机构形式,设计了针对袜子特性的抓取机构,利用推杆推动柔性板使其 弯曲进行抓持,建立了柔性板的弯曲量与受力关系数学模型;提出了采用变截面柔性板取代原柔性板,通过理论分析有 关参数对柔性板偏移量的影响,确定参数并分析变截面板所受应力。设计的新型纺织物抓取机构满足设计要求,从而改 善纺织业现状,提高包装效率。     

基于混合控制的机械臂定位和振动控制研究

针对柔性机械臂的定位和振动控制,设计了一种基于带尾部信号的时滞滤波器的混合闭环控制方案。滤波器的设计采用系统输出等于系统参考值的幅值的约束条件,有效地减小了机械臂的定位调节时间;同时综合考虑柔性关节的振动模态,设计出时间最优的时滞滤波器,进一步消除柔性关节的残留振动,显著提高了定位效率。仿真结果证明了该方案的有效性能,能够同时实现机械臂柔性关节的快速定位以及振动控制,有利于作业效率的进一步提高。     

重载货车刚柔耦合模型的轮轨接触及振动传递规律研究

为研究重载货车振动特性,以我国轴重最大的某型30 t轴重重载货车为研究对象。首先采用有限元方法建立了轮对的弹性模型,进而在UM软件中进行总体集成,建立了考虑与不考虑轮对弹性的货车刚体模型以及刚柔耦合振动模型,给出了柔性体轮对的自由振动模态,以及柔性轮对的建模方法,对比分析了轮轨接触关系以及2种模型不同位置的振动加速度。结果显示,柔性轮对的弹性结构不仅能缓和轮轨之间的刚性作用,而且还缓和了中央悬挂以下的刚性振动,由于中央悬挂发挥了较好的隔振性能,故轮对柔性建模对车体、摇枕的振动影响较小。因此开展轮对柔性振动研究及其动态影响对于重载铁路车辆装备设计具有重要意义。     

空调管路系统动态特性研究

针对样机设计、打样阶段的空调管路出现振动、应变超标需反复整改问题，课题组通过对管路进行有限元模态仿真计算出其振型与固有频率；再进行模态测试，将仿真结果与测试值做对比，二者误差较小；通过对管路进行应力及振动测试分析，发现应力、振动的峰值点所对应的频率出现在管路固有频率附近，为共振引起。研究结果表明：在设计阶段通过有限元分析可计算出管路的模态与振型;为管路优化设计提供依据,同时节省了打样与实验成本。     

高速搬运机器人产业应用及发展

高速搬运机器人是代替人类劳动,完成搬运工作的一种工业机器人,广泛用于工业生产中产品的包装与运输。文中阐述了高速搬运机器人包括串联和并联2种类型的发展现状、开发基础以及应用前景。通过对以往高速搬运机器人的研究和分析,在三自由度Delta并联机器人基础上,增加旋转自由度,并利用照相视觉技术,实现水平移动中不同姿态吸管及胶体炸药卷的抓取和装箱;开发四自由度搬运机器人,通过2组串接的平行四边形机构,确保终端抓取器姿态始终保持水平,实现各类成品的码垛包装。     

风力发电塔系统整体建模与模态分析研究

为了判断风力发电塔系统是否能避开共振，需对其进行模态分析。提出了考虑“桨叶—轮毂—机舱—塔筒”耦合的整体建模的方法，可用于风力发电塔系统模态的计算。分别进行了停机阶段、运行阶段和切出阶段的模态分析，对比其频率和固有振型。对比结果表明:三个阶段的频率基本相同，只须验算停机状态下的频率满足规范即可；塔筒的振动形式主要为侧向弯曲振动、前后弯曲振动和扭转振动；桨叶在前十阶的振动形式主要为挥舞振动和摆振，且三桨叶振动存在一定的规律；相对于停机阶段，运行阶段时振型基本相同，切出阶段时振型有较大差异。     

基于5次非均匀B样条曲线的4自由度机器人轨迹规划

为降低工业机器人工作过程中的振动与冲击，减少磨损以延长使用寿命，课题组以某公司SCARA 4自由度机器人为研究对象，采用5次非均匀B样条曲线对其关节空间进行轨迹规划研究。利用弦长参数法和平均值法选取节点，将离散路径点作为型值点反解出B样条控制点；在端点处进行运动约束，通过指定的端点导矢，在MATLAB中进行仿真实验，并与5次多项式函数插值进行对比分析。分析结果显示：5次非均匀B样条插值出的机器人运行轨迹平稳连续，且各关节速度、加速度以及加加速度轨迹曲线亦光滑连续无突变。该插值方法可有效提高机器人工作的平稳性，非常适合于精确抓取和搬运领域。     

机器人码垛工作站的输送整列装置设计

为了解决机器人码垛前的输送排列问题,针对2款产品的码垛方式,进行机器人码垛工作站的布局分析,提出了 在码垛机器人之前需要设计输送整列装置。其次,开发了拉距装置、转向装置和整列推送装置,在码垛机器人抓取之前 实现产品箱的输送整列功能。最后,探讨了2款产品输送整列的工艺过程,结果表明输送整列装置在机器人码垛工作站 中具有合理性和实用性。     

多功能模块化居家整理机器人的结构设计

为了实现日常居住环境的智能化，课题组设计了一款基于语音识别和移动端APP控制的多功能模块化居家整理机器人。采用树莓派处理信息、下达指令，利用单片机控制的摄像头对物品进行识别，通过超声波和红外线2种测距模块实现机器人整体避障和循迹，由搭载的6轴机械臂及配套机械爪对物品进行抓取与整理。设计了该机器人的机械爪模块、升降转台、清洁模块、万向移动底盘和摩天轮置物台等结构。实物样机运行结果表明：该机器人能够有效抓取不同形状的物品，使用过程自动化程度高，环境适应性强，整理与搬运效率高。     

弯管仿真系统零件设计模块的实现

在对管料零件成形过程分析的基础上,提出了基于空间定位的管料零件设计方法和基于OpenCASCADE的零件 实现,并应用于基于OpenCASCADE的弯管仿真系统,实现其零件设计模块功能。通过实例验证,该设计方法及实现能 很好地完成管料零件的设计。     

面向上纱机器人的末端执行器的结构设计

针对筒子纱的人工上纱效率低、劳动强度高等问题,课题组设计了面向上纱机器人的末端执行器。根据筒子纱的结构特点和上纱工艺要求,采用SolidWorks软件对末端执行器进行建模,设计具有双移动内撑式手爪、自动调节手爪间距装置及气动推纱机构的末端执行器,实现单次2个筒子纱的抓纱和推纱的上纱过程。对抓取机构建立静力学模型,通过SolidWorks软件和ANSYS软件对末端执行器的关键结构零部件进行运动学和静力学的仿真分析。仿真结果表明抓取机构的运动过程稳定,结构可靠,达到了设计要求。     

多模态视角下学科知识建构的对比研究

虽然义务教育教材广泛地使用了多模态语篇建构学科知识，但教材如何实现知识建构的本质规律并未被充分说明。功能语言学对多模态语篇的研究揭示了人类如何通过及物性过程传达经验知识的模式，为学科知识建构的探索、教材编写的理论支撑和实践指导提供了借鉴意义。文章以此为基础，采用定性和定量相结合的方法，从人教版义务教育数学和物理教材中选取72篇多模态语篇，分析其如何利用多模态资源实现知识建构的模式，发现不同学科知识建构模式存在一定的差异性。具体而言，语言模态的及物性过程分布相似，体现形式趋同；视觉模态的及物性过程分布、视觉结构差异较大；两种模态互动的及物性过程只有3种类型发生符际对应。      

柔性机器人的模糊神经网络控制研究

对具有未知或变化动力学特性的两连杆柔性机器人的轨迹跟踪问题进行了研究。采用Lagrange-Euler 方程建立了柔性机器人的动力学方程。鉴于柔性机器人的高度非线性和复杂性,用智能控制策略对系统进行控制,其中在系统的反馈控制回路上设计了模糊逻辑控制器,在前馈回路上设计了动态回归神经网络控制器。在三组不同阶跃输入条件下,对模糊逻辑及智能控制器进行了仿真研究。结果证明该方案可使系统性能得到极大的改善。     

基于有限元法的125型摩托车车架结构分析

针对某125摩托车局部振动比较严重，采用有限元分析软件ANSYS，对该款车架进行了结构模态分析，得到车架固有频率和振型。并与该牟架的试验模态分析结果进行比较，认为建立的模型满足设计要求，为后续车架结构优化改进工作奠定了基础。     

越障机器人的设计与研究

系统地阐述了越障机器人的机构设计思想及运动原理；分析和探讨了遥控控制手段，控制电路及控制策略，该机器人机构设计巧妙，采用航模比例遥控器和PLC电路进行控制，具有结构紧凑可靠，操作简单，运动灵活等特点，在实践中得到了良好的验证。     

新型六自由度铆孔机器人刚度特性研究

针对高端制造业对大型、薄壁及复杂曲面工件的精密、高效和柔性加工的需求，课题组设计了一种基于6 SPU并联机构的 新型步行式铆孔机器人。首先，建立了机构的位置逆解的数学模型；然后，通过螺旋理论推导出机构的雅可比矩阵，同时考虑支链的刚度系数，建立了机构的全 刚度矩阵及刚度模型；最后，对机构在静载荷作用下动平台变形进行了分析，同时分析了机构的刚度特性分布及相关参数对其的影响，并和有限元仿真结果进行 对比，验证了刚度模型的合理性。该研究为自动铆接机器人的结构优化及性能分析提供了参考依据。     

陶瓷零件快速成型机辅料台的改进

基于层合速凝技术的陶瓷零件快速成型机,在陶瓷零件的层分加工过程中,铺料台的变形和平稳性,影响着零件 的成型精度和表面质量,针对快速成型机的铺料台,利用Workbenc:h的静力学分析,得到运动过程中铺料台的变形和应 力,以此来分析判断铺料台升降装置结构设计的合理性,及对陶瓷零件成型工艺造成的影响。通过将铺料台改进设计为 加强筋结构,通过分析可知铺料台的变形和应力明显减小,提高了陶瓷零件的成型精度和表面质量,满足了成型工艺的 要求。     

3腔道仿生软体爬行机器人设计

为了改善软体机器人复杂的结构和繁琐的控制系统，课题组设计了一种气压驱动仿生软体爬行机器人，由3腔道外波纹式软体驱动器和前后卡脚组成。根据驱动器各个气腔内部气压产生不同方向的弯曲变形，实现了爬行机器人前进、转向和抬头等仿蠕虫运动；同时，基于虚功原理和Yeoh模型搭建了非线性数学预测模型。为验证预测模型的准确性，设计了有限元仿真分析和实体样机试验，将所得数据与数学模型预测值进行对比，结果表明非线性数学预测模型具有有效性。本研究提出了结构更简洁、弯曲更灵活、力学性能更好的3腔道仿生软体爬行机器人，建立的数学预测模型能够较为准确地预测3腔道软体驱动器在不同气压下弯曲步幅的大小。