波浪滑翔器是一种新型水面无人观测平台,通过水下牵引机中水翼被动摆动获取波浪能来产生前向推力。通过分析常规波浪滑翔器水下牵引机的脐带缆倾斜角造成的波浪能损失现象,设计了一种水翼摆动下限可以随脐带缆倾斜角的变化而改变的水翼摆动机构——下限位随动机构。首先,通过计算流体力学软件Fluent仿真分析了下限位随动机构对于水翼摆动角度的调节能力;其次,通过在常规水下牵引机内部加装一套平行四边形传动机构,设计了下限位随动机构原理样机,并通过搭建大型波浪模拟测试平台进行水池试验,验证了下限位随动机构原理样机的推进性能。研究表明,所提新型水翼摆动机构可以很好地提升水下牵引机的推进性能。

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...

为提高微创手术机器人术前定位效率和末端可操作性,设计了一种新型微创手术机器人多从操作臂系统,其包括术前定位机构和远心机构两部分。该系统的基座可以安装3条手术器械臂和1条内窥镜臂。远心机构通过平行四边形机构实现末端不动点,在俯仰、翻滚、平移3自由度的基础上添加冗余自由度,增大了工作空间。为便于医生术前对远心机构高度的调节,在术前定位机构的重力补偿关节处通过恒力弹簧补偿远心机构的重力。在多从操作臂系统结构设计的基础上,对主动部分和被动部分进行了正运动学分析。术前定位机构是对机器人主动部分进行术前定位,手术过程中被动部分各个关节将被锁死。对主动部分进行了逆运动学和工作空间分析,通过将SolidWorks运动仿真的运动轨迹与Matlab运算得到的机器人末端运动轨迹对比,验证了多从操作臂系统结构的合理性...

以三坐标立式加工中心和触发式测头组成的加工中心在线检测系统为例，介绍了触发式测头在确定工件坐标系中的应用原理，由检测程序自动控制完成工件坐标系的设定。同时在MAKINO立式加工中心上进行实验验证，实验结果表明：触发式测头的应用，大大地缩短了机床的辅助时间，提高了生产率。

现有CNC在线检测路径规划模型以路径为基础,难以满足自动编程系统对于确定点位信息的要求。针对这一问题,在基于特征的传统路径规划的基础上,基于多体理论实现过渡路径自动规划,并建立以参数化的检测信息为输入,以测量节点的位置和遍历顺序为输出的规划模型,可以直接为检测程序自动编写系统所用。根据这一模型生成检测程序,经FANUC 0i系统CNC加工中心验证,这种模型能够用于具有典型特征的规则型面和组合型面工件的路径规划,符合点位控制机床的运动特点,为自动编程的实现奠定了基础。且相对于人工路径规划,应用路径规划模型可以提高规划效率和准确性。

为更好地提升机器人主操作手性能,减少由于机构重力导致的操作疲劳感并提高位置精度,设计了一款7自由度主操作手:大臂机构为一平行四边形机构,提供前后和左右自由度;小臂机构提供上下自由度;手腕机构提供俯仰和偏航自由度;末端操作器机构提供自转和开合自由度。为提高主操作手位置精度,在主操作手结构设计的基础上,应用旋量理论建立了主操作手的运动学及其误差模型,采用最小二乘法对运动学参数进行了辨识,并进行了标定实验。结果表明,经过运动学参数标定后,主操作手的最大位置误差改善了67.43%。