针对道路智能清障的问题,设计了基于北斗导航系统的智能救援清障机器人,采用STM32F103ZET6作为主控芯片,通过超声波传感器、红外遥控器及北斗模块,机器人利用高精度机械爪,实现了筛选功能、快速定位和智能清障等多种功能。机器人通过北斗导航精确定位、高效视频信息输送效率和物联网技术下的实时网联地图来为救援人员提供前往在灾区的最佳路线,提高救援效率;通过筛选系统与高精度机械爪配合进行交通道路清障作业,完成道路清障工作,为道路清扫机器设计奠定了基础。

针对固定翼型监察无人机在山地等复杂环境不便于携带、起降使用的问题,研究了利用“北斗定位系统”定位功能和可拆卸、手抛无人机为核心的便携式固定翼山地监察无人机。该无人机采用手抛式起飞,感应卡锁解体结构,无人机可以安全降落。制作了实物样机,试验测试结果表明无人机尺寸为1200 mm×800 mm×150 mm,起飞高度为2500 mm,起飞仰角为45°,推力为30 N,无人机可续航1 h,低速下降触地2 s可完成解体降落。该研究可帮助固定翼无人机摆脱地形依赖,实现固定翼无人机全地形的使用,具有一定参考价值。

针对工程车机械手夹取中小型物品操作复杂和不可靠的问题,提出了用气动装置来夹取及弹射中小型物品。利用Solid Works软件进行了三维设计,Simulation对取弹爪横移导轨进行了仿真,结果表明:在取弹爪翻转取弹过程中,横移导轨最大位移不超过0.3 mm,外载荷对其几乎没有影响。选取6060铝合金制作了工程车实物样机,尺寸为730 mm×640 mm×605 mm。试验测试结果表明:从测试数据得到弹射轨迹拟合曲线可看出装置弹射位置设计符合要求;采用气动夹取及双汽缸弹射能够较好地满足一定范围内的中小型物品的夹取及弹射。该装置解决了试验中对位夹取刮擦物品,汽缸动力不足,弹射力度不够等一系列问题。

通过对氧化锆陶瓷开展磨削试验,探究磨削力对表面质量的影响。分析测量数据、观察表面形貌,得到工艺参数对磨削力的影响规律以及磨削力对粗糙度的影响。结果表明:法向、切向磨削力随进给速度和磨削深度的增加而增加,随砂轮转速的增加而减小;当磨削力变大时,粗糙度也随之增大,去除方式由塑性去除向以凹坑、断裂为主要特征的脆性去除发生转变;当磨削深度超过25μm时,材料表面易出现切屑粘连现象,磨削力在15~40 N之间,材料的表面质量较好。

冲击力、材料硬度的变化以及超声振动的施加方式是磨削力降低的主要原因。在普通磨削的基础上加入二维超声振动,分析磨削力的影响机制,在相同的磨削参数条件下,对氧化铝陶瓷进行普通磨削和二维超声振动磨削对比实验研究,分析工件进给速度、砂轮线速度、磨削深度对磨削力的影响。结果表明:二维超声磨削的法向、切向磨削力均小于普通磨削,磨削力降幅随着工件进给速度和砂轮线速度的增大而减小,随着磨削深度的增大而增大;普通磨削和二维超声

利用压电驱动原理,针对小块体物料的精密输送,设计了一种新型超声振动物料输送装置,并制作了原理样机。对装置输送性能进行了实验研究,结果表明：输送装置对表面光滑、质量大的物料输送效果好。当物料质量为72g,超声物料输送装置的输送速率可达60.45mm/s,装置的输送速率可通过改变工作电压或频率在一定范围内进行调整,以满足实际输送需求。

针对物料输送精确定量给料以及振子输送幅值受行波衰减干扰问题，提出了一种在长度方向与宽度方向输送不受限制，输送面振幅均匀的新型郎之万式压电输送振子。利用ANSYS对输送振子的力学性能进行了分析。实验测试表明：压电振子输送面质点纵向振动幅值分布均匀；振子在激振源作用下激发出一阶纵向振动模态时产生横向弯曲振动变形很小。