凭借前足"挖-扩"式掘进方式,蝼蛄可以实现高效、快速的地下掘进。为了更好的利用这一优良特性,使用高速运动采集系统对蝼蛄前足的挖掘运动进行采集,使用Didge与Matlab软件对其进行运动学分析,并构建运动轨迹曲线。根据蝼蛄前足运动特性及运动轨迹,设计了一种基于曲柄滑块机构的仿生挖掘机构。仿真模拟结果表明,该机构的运动轨迹、速度及加速度特性等与蝼蛄相似,可以实现"挖-扩式"运动,证明了机构的可行性。其结果为触土工作机构的仿生设计提供了一种新方案。

针对空气压缩机重量重、气压低无法较好地搭载在机载武器中的问题,提出了一种新型的高压低重斜盘式压缩机。首先,优化传统单级活塞式结构以满足轻量化要求。其次,通过多级压缩的方式,将气缸分为若干级,相同级并联,相邻级串联,且每级气缸直径逐渐缩小,较单级压缩可提高15倍左右且持续可控。通过Matlab建立模型分析运动过程中压强、速度、加速度随转角的变化曲线。最后,针对多级压缩产生的热量问题,采用分级冷却的方式处理,该方式能有效地降低排气温度、提高工作效率。利用龙格库塔法进行热力特性分析与Ansys仿真,验证冷却管路设计。最终实现高气压、轻量化与高效并存的压缩机。

针对ML-B型控制棒驱动机构冷热态性能试验中缓冲轴运动时间波动较大的问题,对驱动机构步进运动过程中缓冲轴的运动特性进行了研究。分析了驱动机构在提升和下插运动过程中缓冲轴的不同下插运动状态,以及相关结构参数对运动时间的影响,找到了引起缓冲轴运动时间大幅度波动的关键结构参数。研究结果表明弹簧刚度和负载的变化不会导致缓冲轴下插运动时间的大幅度波动,造成缓冲轴运动时间大幅度波动的因素只可能是挤水运动的间隙,在间隙小于0.19 mm时,每0.01 mm的波动将会导致冷态空载状态下运动时间约90 ms的波动、热态空载状态下运动时间约35 ms的波动。

建立了南极科考机器人双推杆肢腿机构运动学方程,分析了一级推杆独立驱动、二级推杆独立驱动、双推杆同步驱动三种典型运动工况时,上肢腿和下肢腿相对于X轴方向角度变化规律,下肢腿末端运动轨迹、速度和加速度运动特性曲线,对比数值模拟和试验结果表明上肢腿和下肢腿相对于X轴方向角度呈先减小后增大的变化规律,其相关系数在0.95以上,平均相对误差在16.69%以内;下肢腿末端运动轨迹是连续二次函数曲线,其在X轴方向最大平均相对误差远小于Y轴方向;下肢腿末端速度的相关系数在0.90以上,平均相对误差在19.35%以内,且下肢腿在一级推杆驱动时末端速度为匀速运动,在二级推杆驱动时为变速运动,下肢腿末端加速度在推杆开始伸长和结束收缩时出现峰值,在其他时间段内趋于0值。

基于几何投影法求得飞机操纵系统中单万向节机构的运动方程,推导出主从动轴转角、角速度、角加速度之间的函数关系,研究了主从动轴轴间夹角及初始转动角度对两轴转角差、传动比及从动轴加速度等方面的影响,结果表明主从动轴转角差、传动比、角加速度均具有周期性,且数值大小与轴间夹角及初始转动角度有关,轴间夹角不超过30°,初始转动角度为0°,可有效减少万向节机构振动疲劳。该结果为飞机操纵系统万向节机构空间布置提供了指导与参考。

全方位移动式机器人是机器人领域的一个重要分支。在对北京冬奥会仿冰壶火炬传递机器人的全向移动平台设计过程中,以麦克纳姆轮和OMIN全向轮为研究对象,通过建立全向轮运动学模型,对两种类型全向轮的运动特性及布局结果进行对比分析,优化了全移动平台的全向轮结构布局,根据电动机矢量控制理论,通过大量实验测试和不断优化,最终火炬传递机器人按照预设轨迹顺利了完成了冬奥会火炬的传递。