首先对3D打印中央控制系统中主要组成模块的研究现状进行了详细介绍,包括3D打印运动轨迹控制与优化和温度精确控制;其次描述了现有的控制系统与其他相关功能,主要包括限位控制、自动调平以及力控制,其中力控制为打印一些特殊器件提供了可能;最后针对3D打印的相关应用领域与现存问题进行了介绍,包括航空航天和医疗领域的智能制造。

针对主从微创外科手术机器人同一主手控制不同手术器械在相同开合角度下的夹持力安全问题,研究了手术器械末端执行器的夹持力,建立了一种求解末端夹持力的数学模型。所建立的模型考虑了钢丝绳与导向轮之间的非线性摩擦、指部与腕部的运动耦合以及钢丝绳在导向轮上的蠕动变形对夹持力的影响,得到了在相应开合角度下电机电流与手术器械末端执行器夹持力之间的映射关系;同时,对缝合针所受夹持力进行了受力分析,得到末端执行器对缝合针的夹持力以及末端执行器对缝合针的拉拔力与电机电流之间的关系。通过Matlab对夹持力模型进行仿真研究,得到手术器械末端执行器在考虑和不考虑摩擦与变形情况下的夹持力变化曲线,特别是得到了对缝合针的夹持力和拉拔力随电流变化的曲线图。仿真结果表明,所建立的夹持力数学模型更贴近实际情况,为后续

介绍了一种新型多晶硅电热微夹钳,该夹钳在V形电热微驱动器的作用下,能够产生近似线性的位移和产生较大的夹持力.在全面考虑了空气对流、辐射、热传导及材料特性等各种因素的情况下,建立了该电热微夹钳的有限元模型,利用该模型分别进行了稳态和瞬态的仿真分析,模拟出输出位移和温度场随电压的变化情况,以及电热微夹钳的热响应时间.对仿真的结果进行了讨论.

小型回转类薄壁零件的铣削加工,在加工中心上一般采用三爪自定心卡盘直接夹紧或通过衬套夹紧,该装夹方式装夹精度低,装夹完零件后需要重新校正坐标系,并且由于夹紧力为线接触或点接触,容易造成零件变形,从而影响零件的加工质量及效率。采用弹簧卡头夹紧技术,可以改善装夹状态,减小零件的装夹变形,根据零件成组技术、模块化技术和自动夹紧技术进行夹具设计,可达到精益生产目标。依据成组技术对零件进行分类后,根据被加工零件夹持部位的直径选用对应的弹簧卡头,并利用切削力计算出所需夹紧力,从而选择合适的气缸型号,实现了薄壁类小型回转结构件模块化气动夹具设计,经过生产现场的实际应用,提高了零件的加工质量及效率,降低了生产成本和劳动强度。通过对夹具方案的拓展应用,设计了多工位的模块化气动夹具,进一步提升了加工效率。

提出了一种精密六维力传感器的标定方法.搭建了实验平台,采用移动滑台搭载测力计对传感器施加外力的方式,得到传感器在不同外力情况下各方向力和力矩输出的电压差值,利用数值分析方法对电压差值和外力、力矩大小之间的关系进行分析,获得了电压差值与外力、力矩大小的关系方程,并应用六维力传感器对气动柔性手指进行了夹持力实验研究.实验结果表明,柔性手指指尖夹持力、所受力矩随气压增加而增大,且指根处受力、力矩均小于指尖夹持力及夹持力所产生力矩,为后续柔性机械手的研究提供了科学依据.

分析了液压自定心中心架的结构特点,推导了中心架夹持滚轮分别在有无切削力作用下的受力计算公式,表达式简洁,便于实际计算;最后分析了液压自定心中心架应用性能特点,为自定心中心架高效应用及高质量设计提供参考。

某气动单向弯曲关节柔性手指由人工肌肉和弹性钢板并联组成,弯曲变形时具有大变形和非线性特点,静力学模型十分复杂且不利于控制。为便于实时精准控制,进一步简化手指静力学模型,并对其静力学特性进行实验研究。搭建静力学实验平台,对单肌肉驱动和双肌肉驱动两种不同驱动类型的柔性手指在不同限位面和等外载荷工况下分别进行夹持力和弯曲角度的对比实验。利用MATLAB对实验数据进行处理分析,得到手指夹持力和弯曲角度的经验模型。结果表明:气动单向弯曲关节柔性手指夹持力与弯曲角度、工作气压和驱动肌肉数目之间存在非线性关系;与静力学理论模型相比,该经验模型具有更高的精度,夹持力模型预测误差能控制在0.76 N内,弯曲角度模型误差可控制在6.9°内。

叠装式主阀能够大大简化单一铸件的结构减少工艺过程缺陷而导致的零件的报废同时让主阀原理和功能明了而易于维护但正是因为叠装阀广泛应用在负载敏感性智能主阀(其对工艺精度的要求较高)上叠装阀在装配过程的工艺变形也不容忽视。叠装联结施加在螺杆上的力矩无疑大大影响着叠装主阀的变形量从而大大影响着主阀的功能性能这样就需要在力矩设定和工艺变形中权衡利弊既需要保证叠装主阀的密封性能又需要考虑螺杆的材料特性和阀片的变形量以实现主阀性能优良。在通过不断的理论计算和实践总结的基础上赫斯可公司提供了对应螺杆的推荐力矩设定可以很好地指导生产实践。

应用MATLAB软件的模糊逻辑工具箱建立了机械手夹持力模糊控制系统模型包括变量的选取、模糊子集的定义、论域等级的划分、隶属度函数的选择、模糊控制规则的制定及量化因子和比例因子的选定并用Simulink对控制系统进行了仿真分析.

介绍气动机械手夹持力控制系统的工作原理，建立气动机械手夹持力控制系统的数学模型；针对目前机械手夹持力控制的各种不确定性因素，设计了H∞混合灵敏度控制器，并对其控制效果进行仿真分析。结果证明：控制器能够满足设计需要，并具有灵活的扩展性。