针对常用万向节难以限制输入和输出轴夹角,且难以在有轴向压力和拉力下的情况下正常工作的问题,设计了一种新型恒等速三导杆式万向节装置,并对导杆式万向节的结构进行了介绍,详细阐述其工作原理,建立了万向节的三维模型,使用D-H变换对其进行了运动学求解,求出了导杆式万向节导杆与输入轴间距、导杆行程、铰接点到导杆行程端点距离和输入轴与输出轴最小夹角等主要参数之间的关系和运动特性。利用仿真软件对其实际运动过程进行仿真和实验,实验和仿真与推导结果一致,验证了该装置结构设计的合理性和理论推导的正确性,为导杆式万向节的设计和使用提供了理论基础。

为确保管道机器人顺利通过弯道,针对两种不同的轮式管道机器人进行分析,阐述两种轮式管道机器人过弯原理。基于传统矩形管道机器人模型,建立多参数“工”形机器人模型,研究管道机器人过弯时结构参数与弯道几何参数的约束关系,为管道机器人的初设计提供理论依据。采用SolidWorks软件建立三维模型,利用ADAMS软件对机器人模型的实际运动过程进行仿真,得到仿真模型在弯管通过性的结果,进而验证理论分析的正确性和结构设计的合理性。研究结果表明,依据模型理论分析提供几何约束关系,设计相应的管道机器人模型均能平稳通过弯道。该研究为管道机器人的结构设计提供理论支持。

针对陶瓷阀芯表面缺陷特征复杂、啮合表面存在研磨抛光区域等问题,现有基于视觉检测的陶瓷阀芯表面缺陷检测算法对不同种类陶瓷阀芯的适应性较差且漏检率高,该研究提出了一种分区域、多级优化的陶瓷阀芯表面缺陷检测算法。首先依据陶瓷阀芯表面反射率的不同,将其划分为两个检测区域抛光面(P)、非抛光面(Non P),然后根据陶瓷阀芯表面缺陷特征,将其分为两类缺陷G缺陷、C缺陷。在检测过程中,搜索模板图像金字塔信息,调整目标灰度图像位姿,经掩模板(Mask)配准,提取出P区域、Non P区域,通过blob检测、裂纹检测,分别对P区域、Non P区域进行缺陷提取。通过实验研究与系统设计,分析了检测算法的可行性、适用性,结果表明该研究算法针对不同种类陶瓷阀芯表面缺陷检测漏检率低,且能通过优先级的合理设置,提高检测效率。

针对电液伺服系统执行器的负载、液压油黏度和系统压力等发生变化时,对电液力控制系统的跟踪性能会造成影响,且传统的滑模控制器在跟踪电液力轨迹时容易出现振颤现象等问题,设计一种反馈线性化滑模控制器,用于对电液伺服系统的力轨迹进行精确跟踪控制研究。根据液压流体的作用原理,建立阀的流量数学模型和液压缸的数学模型。在负载的力作用下,建立液压缸与负载力平衡的数学模型,将设计的反馈线性化滑模控制方法和传统的PID控制方法在MATLAB/Simulink平台进行建模仿真实验对比。结果表明,在追踪电液力轨迹时,相比PID控制方法,反馈线性化滑模控制器能够显著提高电液伺服系统的力轨迹跟踪精度。