现有的爬杆机器人在研究中常侧重于越障能力或负载能力某一方面,无法同时满足实际生产对这两方面提出的高要求,为此设计了一种新型关节-轮式爬杆机器人,兼具了轮式机器人较强的负载能力和关节式机器人良好的越障能力。建立了爬杆机器人在轴向、周向、翻转运动姿态下的整体力学模型和基于稳态侧偏理论的弹性车轮力学模型,研究了夹紧力对运动方向和稳定性的影响。根据理论计算结果,在ADAMS中对爬杆机器人虚拟样机进行动力学仿真,实现了三种姿态下的稳定运动,验证了机器人设计及力学模型的正确性。

在石油、化工等行业中,大型管道长期运输腐蚀性油气资源,需要进行定期检测。针对这一应用场景,提出了一种能够在管道外壁稳定行走且具有良好越障能力的永磁轮式机器人。该机器人采用六轮摇臂式移动机构配以永磁轮,搭载检测设备后可以代替人工进行更加安全高效的检测。根据机器人在管道上稳定吸附的力平衡条件,计算出机器人所需的最小磁力,从而确定机器人运动所需的驱动力;通过Maxwell仿真建立永磁轮的磁力分析模型,设计并确定了永磁轮的尺寸;最后,基于Adams软件进行机器人的运动学仿真,验证了机器人的越障能力。

针对目前扑翼飞行器扑翼运动模式单一,飞行灵活性和稳定性不高的问题,设计了一款基于空间连杆机构的单驱动多模式扑翼飞行器。建立了扑翼飞行器运动学模型,通过软件Matlab与Adams联合仿真对驱动机构进行分析,对比得出了扑翼飞行器的运动特性;建立了单驱动多模式扑翼飞行器气动力学模型,将求得的周期变化的迎风阻力施加在机翼上,分析了扑翼飞行器的动力学特性;通过联合机构运动学和气动力学耦合分析,得出扑翼飞行器的耦合动力学特性。为未来扑翼飞行器的飞行控制与性能提升提供了研究基础。

现有仿生扑翼飞行器大多针对单一飞行模式进行设计与研究,无法实现复杂多变的飞行姿态。文中根据鹰的飞行特性,以空间RSSR机构和多连杆机构为出发点,设计了一种扑动-折叠-扭转的仿鹰扑翼机构,以实现多飞行模式。首先,通过鹰的仿生学研究,根据总体设计目标提出多飞行模式扑翼飞行器功能设计要求;其次,基于XFLR5建立了多飞行模式扑翼的气动力模型,分析了起飞、巡航、降落3种典型飞行模式下的翅翼气动力的变化规律;最后,根据飞行参数建立了机构的运动学模型,通过仿真分析得到扑翼在不同飞行模式下的运动变化规律及翼尖轨迹曲线。证明该扑翼机构具有良好的仿生运动特性和气动特性,为多飞行模式微型扑翼飞行器提供了设计参考。

本文对旋光信号进行了详尽的理论分析，建立了相应的数学模型，用最小二乘法对采样数据进行拟合，从而求得旋光度。信号处理采用了单片机系统，使该方法的机械、电路结构简单。文章给出了测试装置和精度分析。

本文对计量保证方案（MAP）的核心──测量过程的统计控制进行研究．探讨测量过程的主要控制技术：t检验和F检验，把t分布和F分布的分位数的计算问题统一地归结为了1/2整数倍贝塔分布的分位数计算．并设计编制计算程序，快速、系统地算得任意自由度t分布和F分布的分位数，为测量过程的控制和计量保证方案的实施提供了一个有效的数据处理方法．

本文把平面上复杂轮廓的设计曲线能一地表示为参数矢函数描述，运用微分几何理论，导出被测工件上测点到设计曲线的距离函数，建立复杂发线轮廓度误差坐标测量的数据处理模型。文章对算法进行了精度分析，并且设计加工了一个凸轮试件，通过坐标测量，用本文方法精确、快速地计算出凸轮的轮廓度误差。

针对目前扑翼驱动机构无法以简单结构实现复杂仿生运动问题,由空间四杆机构出发,引入柔性杆件设计思路,设计了一种柔性空间扑翼驱动机构。在单驱动条件下,实现了翅翼的扑动-扭转-挥摆耦合运动。建立了机构的运动学和气动力计算模型,求解了机构在运动过程中扑动角、扭转角、挥摆角以及翅翼所受的气动力变化。根据机构特性,在Adams中建立了考虑动力学特性与机构强度的刚柔耦合模型,分析了机构的运动轨迹、运动特性及柔性杆件的应力变化情况。结果表明,该驱动机构具有运动对称性与稳定性,翅翼实现了扑动-扭转-挥摆的耦合仿生运动,同时又满足了柔性机构的强度设计要求。

根据鸟类的飞行特性,设计了一种两自由度仿生扑翼飞行机器人。扑翼飞行机器人采用单电机驱动,能够实现扑动、扭转两自由度耦合运动,结构紧凑、运动高效,且机翼的运动形式接近鸟类。首先根据总体设计目标提出扑动-扭转耦合机构的运动特性要求,基于Adams建立了扑动-扭转耦合扑翼机构的运动学模型,通过仿真分析得到扑动和扭转运动的变化规律,并得到了翼尖轨迹曲线。扑动-扭转耦合机构的参数与设计结果达到了扑翼机构的运动要求,为仿生扑翼飞行机器人的设计和研究奠定了基础。

针对逆向工程中激光扫描仪在扫描大型异形工件时点云对齐质量差，点云数据精简效果不理想等问题，提出了先分部精简点云数据再对齐的方法。对坐便器进行扫描处理，实现了工件表面模型的建立。