结合机器人技术与数控加工技术,设计了一种3自由度高刚度机器人。通过对加工要求的分析,确定了3自由度结构,并进行了多自由度空间的理论分析,确定了结构设计方案;在机器人各轴添加制动器夹紧机械臂上制动盘的结构方案,改善了机器人的末端刚性。

以某装配产线为研究对象,构建需求域、数字孪生域、物理样机域模型结构并进行三域闭环协同迭代演化。首先,基于系统建模语言Sys ML对装配产线进行需求模型的构建和分析。然后,基于3D设计软件构建产线的数字化孪生模型。最后,结合物理世界中初代装配产线在实际工况下运行存在的缺陷,基于缺陷的数据反馈和需求域内容对产线孪生模型进行结构优化和设计参数的修正。在各个设计域设计过程中,融入闭环迭代演化的思想,不断优化虚拟世界中的数字孪生体,进一步地通过三域协同循环迭代优化,降低产线设计成本,提高设计效率。

针对机电产品设计阶段提出了一种机电产品设计阶段数字孪生模型演化方法,将数字孪生技术映射在机电产品的设计过程划分为三域概念方案域、结构设计域和参数分析域。各域中都提出了相应的评价方法解决设计过程的合理性,最后制造物理样机,为运行维护阶段数字孪生奠定基础。该方法在水龙头剥皮夹持机械臂的设计过程得到了验证,证明其合理性和有效性,为产品研发过程中应用数字孪生技术提供了新的思路。

在对纸巾进行塑料包装过程中,容易产生爆口、飞膜、露白与偏移等缺陷,目前对包装缺陷检测基本上采用人工检测,效率低下,准确率低。文中结合机器视觉、图像处理与自动控制等相关知识,研发了一套包装缺陷检测系统,通过对纸巾缺陷特征进行面积计算来检测飞膜、露白及偏移等缺陷;设计了阵列矩形面积算法,可实现对爆口缺陷的检测。实验表明,该设备漏判率小于0.02%,符合实际检测需求。

针对机电产品普遍存在的动态需求适应性差、设计阶段离散、设计周期长等问题,在设计理论与方法论创新的基础上,应用数字孪生技术对机电产品设计阶段进行研究,提出由需求分析、概念模型演化、结构模型演化、参数模型演化、孪生模型验证组成的机电产品设计域数字孪生演化方法,在以上3个演化中分别对相关模型使用了设计-评价-反馈-迭代的优化方法。以曳引式电梯为例,在孪生模型验证过程中,使用电梯的振动数据进行对比与迭代,完成并验证了机电产品设计域数字孪生演化方法的可行性。

根据电焊机焊接触电回路,提出了PID神经网络实时跟踪电流减少事故的控制思路。给出了智能检测电焊机动态基准电流的控制原理,阐述了PID神经网络控制电焊机安全工作的策略,对电焊机安全控制中根据权重选择PID神经元的调节算法进行了研究,设计了用单片机做为控制中心的实现方案。最后用MATLAB模拟了智能跟踪电流的PID神经网络安全控制波形和性能曲线,证明了PID神经网络智能跟踪动态基准电流在电焊机安全控制中的有效性。这对提高电焊机的安全性能以及其它电器触电安全研究具有重要的意义。

主轴倾角和不平衡率是控制曲柄连杆机构惯性力对发动机振动影响的两个重要参数。分析了曲柄连杆机构惯性力参数主轴倾角和不平衡率的计算方法,给出了主轴倾角、一阶最大惯性力和一阶最小惯性力在不同合成旋转质量偏置角度范围内的数学表达式;讨论了主轴倾角和不平衡率随旋转质量与往复质量比值以及合成旋转质量偏置角度变化的关系;通过软件分析与计算,以在曲柄连杆机构曲柄轴上钻孔去重的方式调整了主轴倾角和不平衡率。为曲柄连杆机构惯性力参数设计和实验调整提供了技术参考。

工业机器人运动学及动力学分析能够为机器人的驱动、减速器选型提供指导,优化杆长参数,提高运动学和动力学性能.对6 R工业机器人的正向运动学方程进行了理论分析和推导.阐述了6 R工业机器人自主研发过程中基于MATLAB Robotics工具箱的运动及动力学仿真以求解运动学和动力学问题的方法,为6R工业机器人的运动学和动力学分析提供了参考.

针对气塞现象，通过不同气体含量下的体积弹性模量的变化及不同压力下的体积应变的分析，提出单柱塞泵的设计要求及防止气塞的方法。

立式加工中心工作台作为夹持零部件的机构，其结构的动态特性对零部件的加工精度有着很大的影响。为了解工作台的动态特性，基于ANSYS Workbench平台对工作台建立了有限元模型，进行了计算模态分析，得到其固有频率与振型;同时运用MEscope软件对工作台进行了实验模态分析，结果表明，计算模态与实验模态前6阶固有频率误差均小于5%，在此基础上对其进行以最大频率为目标的拓扑优化，优化后的工作台各阶固有频率比优化前有了较大提升。