微机电系统(MEMS)正在成为新崛起的大规模产业和各国政府竞争的至高点,但随着其特征尺度的日趋减小,表面效应显著增强,由此引起的摩擦磨损、表面粘附等问题成为制约MEMS发展的瓶颈.论证了'荷花效应' 应用于MEMS领域仿粘减摩的机理,探讨了类荷叶仿生功能表面的制作方法,并给出了初步试验结果.

进出口危险化学品运输是国际货运的重要组成部分,因其特殊的物质结构和理化特性,通常具有毒害、腐蚀、爆炸、燃烧、助燃等性质,如果使用的运输包装不科学,会对人体、设施、环境等造成危害。为充分保障危险化学品运输安全,除需考虑产品的主危险性、次危险性和建议包装类别外,还应考虑挥发性液体的沸点和饱和蒸汽压等物理化学性质。本文通过实验检测和理论计算等方式,对《危险化学品目录》(2015版)中液态危险化学品纯净物的沸点和饱和蒸汽压数据进行试验、整理、计算和分析,找出需要特别关注的挥发性液态危险化学品,以期为相关企业选择合适的运输包装提供数据基础和理论支持,有效保障危险化学品运输安全。

传统的多指协作软体抓手由于夹持力不足的问题,难以夹取细长物件。提出“Y”字形抓手,该抓手在气压作用下产生螺旋变形,对细长的物体进行缠绕而达到抓取物体的目的。但目前缺乏适合的方法来研究软体抓手的空间螺旋变形。应对这一问题,在分析软体驱动器平面变形原理的基础上,提出投影等效法;其次基于平面抓手与空间抓手在弯曲变形上所存在的几何关系建立了气压与螺旋变形曲线的非线性数学模型;最后开展对空间螺旋抓手的有限元仿真。结果表明,基于投影等效法所建立的数学模型能够较好的预测抓手的螺旋变形曲线,为预测空间软体螺旋抓手变形提供参考。

针对目前多指型软体末端执行器难以平稳夹持不同口径容器的问题,开展了一种能够从内部支撑夹持的气撑式软体末端执行器的设计与分析,提出一种新的夹持方式。首先设计气撑式软体末端执行器的结构,由软体驱动器和连接装置构成;其次基于Yeoh模型、虚功原理和软体驱动器结构建立驱动气压与软体驱动器膨胀变形的非线性数学模型;然后开展软体末端执行器膨胀变形的Abaqus软件仿真及实验,将理论模型和仿真、实验结果进行对比,结果验证理论模型的正确性;最后进行气撑式软体末端执行器的夹持实验,结果表明,所提出的气撑式末端执行器能够很好地抓取不同口径的容器。

由柔性材料制成的末端软体夹持器依靠结构本身的弹性变形实现对物体的无损抓持,具有自由度高、适应性强的特性,在非结构化环境中具有广阔的应用前景。目前,多数软体夹持器功能单一,适应性差,难以实现对各种形状、尺寸物体的通用抓取。为解决这一问题,通过分析形状尺寸各异物体对软体夹持器结构及性能的要求,结合现有夹持器的优点,设计出一种中间部位能抓取体积较大目标、尖端部位可精确夹持细微物体的通用型气动软体夹持器。基于Yeoh模型建立夹持器变形角度与压力关系数学模型,使用ABAQUS软件对其进行正压和负压仿真,分析出夹持器的弯曲变形情况,得到其极限气压。通过实物的变形实验,得到仿真结果和实验结果相对误差为9.10%,验证了仿真的有效性和变形角度与压力关系数学模型的准确性。