【摘 要】
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针对目前机器人关节成本高、控制系统复杂、集成度较低等问题,设计了模块化机器人关节及控制系统.根据关节设计需求,采用STM32F103芯片作为主控芯片,DRV8313作为无刷电机驱动芯片,对机器人关节的无刷电机驱动电路进行设计;结合控制器局域网络(CAN)、Windows呈现基础(WPF)上位机开发,设计了操作简便的多关节控制系统;为满足机器人关节尺寸微型化设计,减速组结构选择为二级串联行星结构.介绍了无刷电机驱动原理,从硬件和软件上介绍了控制系统的实现方法,并搭建实验平台对该设计进行验证.实验结果表明:设
【机 构】
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天津工业大学 机械工程学院,天津 300387;天津工业大学 天津市现代机电装备技术重点实验室,天津 300387;华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室,湖北 武汉 430074;江苏万基传动
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针对目前机器人关节成本高、控制系统复杂、集成度较低等问题,设计了模块化机器人关节及控制系统.根据关节设计需求,采用STM32F103芯片作为主控芯片,DRV8313作为无刷电机驱动芯片,对机器人关节的无刷电机驱动电路进行设计;结合控制器局域网络(CAN)、Windows呈现基础(WPF)上位机开发,设计了操作简便的多关节控制系统;为满足机器人关节尺寸微型化设计,减速组结构选择为二级串联行星结构.介绍了无刷电机驱动原理,从硬件和软件上介绍了控制系统的实现方法,并搭建实验平台对该设计进行验证.实验结果表明:设计的机器人关节及控制系统具有模块化、微型化等特点,运行平稳可靠,适用于微小型服务机器人与机器手控制使用.
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为探究差速双滚筒的颗粒搅拌均匀性和参数最佳匹配值,选择线速度、滚筒倾斜度和搅拌叶片安装角作为独立变量,利用Box-Behnken方法设计了三因素三水平的试验方案,利用离散元法和响应曲面法建立了相应的数学模型,对模型进行了方差分析和参数优化,得到了差速双滚筒的参数优化匹配值.结果表明:差速双滚筒在细颗粒搅拌均匀性方面有优势,所建数学模型具有很好的拟合性,参数优化后使混合料的级配稳定性满足工程要求.
为模拟氯离子在混凝土中传输规律,基于Fick第二定律和Darcy定律建立氯离子扩散-对流模型,同时考虑温湿度、孔隙率、结合效应等多种影响因素对扩散系数进行修正,利用Matlab和COMSOL Multiphysics实现多场耦合数值模拟,最终结合试验数据模拟氯离子传输过程.结果表明:数值模拟与实验结果相关性良好,能有效表征氯离子在混凝土中的传输规律;由于水分对流速率远大于离子扩散速率,因此水分对流导致浅层出现对流区并占据主导,同时伴有浓度富集现象;随着深度加深,对流作用逐渐减弱而扩散作用占据主导,深层混凝
提出一种基于马鞍面的新型索杆张力结构拓扑,结构整体形态更加稳定.进一步对形态分析中的迭代找力方法进行优化改进,在保证计算精度的前提下提高计算效率.应用改进的迭代找力方法对提出的新型马鞍形索杆张力结构进行了预应力设计.对跨度为36 m的马鞍形索杆张力结构进行静动力性能分析,计算结果显示结构在0.8 kg/m2面荷载作用下,最大节点位移小于跨度的1/250,最大索应力小于索抗拉强度的50％.研究结果表明:所提出的马鞍形索杆张力结构在拓扑构型上具有独特的优势,以及较好的力学性能,能应用在实际工程中.
在进行前期探究试验并取得一定成果的基础上,进一步将正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)应用于微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)固化砂柱试验,结合无侧限抗压强度试验、生成物含量检测、扫描电镜试验、能谱分析及X射线衍射试验等监测手段,对反应生成物进行深入研究,分析NBPT对MICP反应生成碳酸钙的影响作用效果.结果表明:NBPT参与MICP反应对诱导产生的碳酸钙晶体形貌及大小具有调控作用.NBPT摩尔分数不高于0.1％时碳酸钙晶体主要为方解石,摩尔分数在0.1％～1％之间时碳酸钙晶体为方解石与球霰石,而摩尔分数高于1
为了探索采用常规单模光纤制备弱反射光纤光栅的可行性,以降低材料成本和传输损耗,基于相位掩模板法,在常规单模光纤上刻制弱反射光纤布喇格光栅(WFBG),并进行了实验验证.建立相位掩模板刻栅系统光场统一方程,分析光场分布对光纤布喇格光栅(FBG)中心波长和反射率的影响;采用传输矩阵法分析相位掩模板长度、平均折射率变化对FBG反射率和3dB带宽的影响,为WFBG刻制提供理论依据.采用248nm紫外准分子激光器在常规单模光纤上刻制WFBG,分析相位掩模板长度、曝光能量、曝光频率,曝光次数对WFBG中心波长、反射率
基于摩擦学原理,给出了变双曲圆弧齿线圆柱(VH-CATT)齿轮在混合弹流润滑下齿面摩擦因数沿啮合线的变化规律;首先,通过建立VH-CATT齿轮的热网络模型,得到了齿轮副在啮合过程中齿轮本体的热对流矩阵和热阻矩阵;然后,基于Blok闪温理论和赫兹接触理论,建立了混合润滑状态下VH-CATT齿轮齿面闪温计算模型,得到了齿面瞬时接触温度沿啮合线的分布情况,并通过模拟仿真实验和相关参考文献对比,验证了所建立的VH-CATT齿轮齿面温度预测模型的正确性;最后,分析了传动过程中齿面接触温度对相关设计参数及工况参数的敏
为研究新型全流量自冷却柱塞泵的自冷却特点并分析其自冷却性能,基于双端面配流原理提出了全流量自冷却柱塞泵,简述其结构及工作原理,对全流量自冷却柱塞泵和传统CY泵的温升特点进行对比分析,从宏观角度分析温升原因和能量转换关系,得到两种泵在相同工况下的温升差距,利用AMESim软件搭建柱塞泵的热学模型,仿真得到两种泵的温升曲线,搭建温升对比实验平台,对不同压力下的全流量自冷却柱塞泵和CY泵进行温升测试,并对额定工况下的两种柱塞泵温升作对比.实验结果表明:相比于传统CY泵,全流量自冷却柱塞泵的温升较小,具有更好的冷
为提高柱塞泵配流阀的响应特性,满足高速工况需求,提出一种应用于高响应轴向柱塞泵的凸轮组合方程曲线设计方法.以阀配流轴向柱塞泵为对象,分别搭建基于余弦方程、高次多项式与组合方程曲线的柱塞泵液压仿真模型,分析不同凸轮曲线对配流阀阀芯滞后特性的影响.计算不同凸轮曲线下泵的理论排量和瞬时排量,探究曲线对柱塞泵流量脉动的影响.结果表明:与余弦曲线相比,基于组合方程曲线的配流阀阀芯响应性至少提高了30％,但在该方程曲线下,柱塞泵仍存在一定的流量脉动,研究成果为轴向曲线式柱塞泵曲线的选型与优化提供理论依据.
针对光电倍增管(PMT)水下防爆试验系统故障频发,且常规故障树方法在系统故障状态描述、获取发生概率精确性存在一定的局限性及传统的α-截集模糊算法存在模糊积累问题,提出一种基于最弱t-norm梯形模糊数算法的PMT试验系统故障可能性分析方法.该方法将最弱t-norm算法和梯形模糊数引入故障树方法中,通过分析试验系统运行原理构建试验故障树模型,并对其进行定量计算求解故障树结构函数;应用专家判断法将基本事件的故障状态用模糊数表示,进而利用层次分析法(AHP)和聚合理论获取故障发生概率,克服事件的故障多态性描述问
通过试验和数值计算分析了三明治复合材料L型接头的弯曲承载性能和损伤机理.首先,进行了三种尺寸接头试件的压弯试验,分析了过渡区倒角半径和蒙皮厚度对接头承载能力的影响,并对其损伤特征进行了分析;然后,开展芯材压缩试验,获取芯材塑性参数,并建立了芯材压缩的数值仿真模型;最后,建立了L型接头在试验条件下的准静态仿真模型,将仿真结果和试验结果进行比较,分析了接头的损伤机理及承载能力随过渡区倒角半径和蒙皮厚度的变化规律.结果显示:压弯载荷作用下,三明治复合材料L型接头的损伤是由过渡区芯材的塑性变形导致,通过增大过渡区