关键词： 救援机械臂   负载敏感系统   联合仿真   位置控制   模糊控制  

摘要： 救援机械臂作为一种高效、灵活的救援工具,在各种紧急情况下,如地震、火灾、交通事故等,都展现出了其独特的优势和重要作用。本文研究的七自由度机械臂采用液压驱动,其优势在于能够提供更高的输出功率,但是由于救援机械臂需要在不同工况下工作,各臂执行元件的负载是实时变化的。因此,本文进行机械臂的机械动力学系统和液压系统的联合仿真,研究机械臂在实际工况下的动态性能,为提高系统抗负载干扰的能力引入模糊控制方法,使其能够根据实际工况下的参数变化实时调整PID数值,实现机械臂系统的高精度控制。 利用改进D-H法建立了七自由度冗余救援臂的连杆坐标系,进而求解运动学方程,通过与MATLAB仿真结果对比分析,验证了运动学方程的准确性,为后续求解机械臂工作空间提供基础;采用几何法求解机械臂关节角度变化范围,完成了从驱动空间到关节空间的转换,为后续进行不同工况的动力学分析提供数据基础;采用蒙特卡洛法求解出机械臂的工作空间,验证了机械臂的工作空间范围满足工作需求;利用ADAMS对机械臂进行了挖掘和搬运工况下的动力学仿真研究,分析两种工况下各液压缸的负载变化情况,得到各液压缸最大负载力,为后续进行液压元件的参数计算以及型号选择提供数据基础。 根据救援机械臂的作业需求,设计了液压负载敏感系统,该系统采用负载敏感泵和负载敏感阀组合的方式;通过AMESim软件搭建机械臂单缸动作和复合动作的仿真模型,验证了设计的液压系统的合理性。 通过AMESim搭建救援机械臂的机械系统和液压系统联合仿真模型,仿真分析了机械臂的大臂单独动作时以及多臂复合动作时液压系统的动态性能,验证了机械臂整体系统的有效性和合理性。 针对联合仿真出现的位置误差问题,将PID控制及模糊控制引入液压系统中建立AMESim和Simulink的联合仿真模型,分析负载变化时系统的响应性能,通过对比,表明了模糊PID控制能够根据外负载变化实时调节控制参数,并且其控制效果优于传统PID,提高了位置控制精度。

关键词： 机械系统   时滞   噪声   随机分岔  

摘要： 机械设备广泛应用于制造业、航空航天、交通运输等领域,对推动经济发展、提高生产效率和改善生活质量起着重要作用。随着执行的任务和运行的环境越来越复杂,机械设备运行不稳定甚至发生故障的概率显著提高。一旦没有及时发现运行过程中出现的问题就可能导致严重的后果。因此,深入理解和掌握机械系统的动力学行为对于保障机械设备稳定运行和性能提升具有重要意义。 在实际工程中,机械设备会不可避免的受到时滞和随机因素的干扰。基于相关理论,本文探究了三类含有时滞反馈控制的机械系统的随机动力学。 首先,对时滞位移反馈控制下离心调速器系统进行了研究。将系统进行无量纲化处理后,利用中心流形理论和随机平均法将系统约化为一维伊藤微分方程,并得到平稳概率密度函数。讨论了时滞对系统随机动力学的影响,并通过数值模拟验证了理论分析的正确性。 其次,对时滞速度反馈控制下弹性关节机械臂系统进行了研究。利用常数变易法将二自由度时滞弹性关节机械臂系统简化为单自由度系统。通过分析特征方程得到了系统发生Hopf分岔的横截性条件。随后,将系统约化为一维伊藤微分方程。通过求解对应的Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK)方程,得到系统的平稳概率密度函数,进而研究了参数对系统动态响应的影响。 最后,对时滞加速度反馈控制下汽车悬架系统进行了研究。将中立型时滞系统的中心流形理论推广到了随机系统中,给出了相应的双线性内积函数和线性算子。随后借助随机平均法得到一维伊藤微分方程。在此基础上,研究了系统在加性噪声和乘性噪声耦合情形以及乘性噪声情形下的随机动力学。

关键词： 林业机器人   机械手   末端执行器   动力学   油茶花苞采集  

摘要： 油茶是一种重要的经济林木,也是我国特有的木本食用油料树种,其果实产量主要受品种和花粉传授质量的影响。目前,油茶花粉传授主要以虫媒为主,但授粉期一般为每年的11月到12月,受气候和环境的影响,昆虫活动少,自然授粉质量不高,致使油茶座果率低,严重影响油茶产量。因此,人工干预授粉越来越受到重视,采用人工授粉需要采集大量油茶花苞以提取花粉,但人工采集效率低、劳动强度大,成本很高。研制高效花粉采集装置成为了油茶高品质发展亟待解决的关键问题,本文在开展油茶花苞采集机械手设计和动力学特性研究基础上,创制油茶花苞采集末端执行器,使其采集机械手具备高效低损作业的能力。 本论文以油茶花苞几何、物理和生物学特性为基础,确定了花苞采集末端执行器结构,开展了机械臂结构设计和工作空间分析及其动力学特性研究,对油茶花苞采集机械手的整体结构优化、运动学和动力学特性进行了系统的研究和试验验证,主要研究内容如下: (1)研究了油茶花苞的物理与力学特性,测量了油茶花苞不同花期的直径、长度和质量;测定了拉、剪、扭三种分离方式下油茶花苞脱落时的拉力、剪切力和扭转力矩分别为8.968 N、13.94 N、0.0178 N·m,最大拉力、最大剪切力和最大扭转力矩分别为 13.22 N、16.32 N、0.0268 N·m。 (2)创制了一款可实现“旋扭—气吸”动作的油茶花苞采集末端执行器,通过试验验证了该末端执行器的可行性;设计了六自由度串联油茶花苞采集机械臂,面向规范种植的油茶林,提出了一种通用性更强的机械臂结构参数优化方法,基于运动空间最优化对机械臂的长度进行了设计,并对悬臂式机械臂进行了稳定性分析。 (3)构建了油茶花苞采集机械臂的运动学模型,得到了油茶花苞采集机械臂的运动学正解和逆解;基于蒙特卡洛方法对机械臂的工作空间进行分析并生成工作空间云图,验证了机械臂工作空间仿真的正确性和机械臂结构参数优化设计的合理性。 (4)构建了油茶花苞采集末端执行器的动力学模型,采用能量守恒原理建立了运动微分方程,基于Runge-Kutta方法获得了末端执行器动力学模型的响应,验证了末端执行器在采集花苞时满足稳定性的工作要求;建立了油茶花苞采集机械手的系统动力学模型,基于ADAMS开展了机械手采集油茶花苞的动力学仿真,结果表明:该机械手可平稳、快速地完成油茶花苞的采集作业,模型可准确实现动态过程的机械手的响应,验证了动力学仿真模型的正确性;输出了关节的力矩曲线,为关节电机的选型提供了依据。 (5)设计了油茶花苞采集机械手的运动测试试验,验证了机械手末端可以到达预期的工作空间,在x、y、z方向的最大误差分别为:3.4 mm、3.3 mm、和3.4 mm,且误差值不影响采集工作;通过正交试验获得了油茶花苞采集末端执行器的最佳工作参数,末端执行器的电机转速为400 r/min,输送风速为15 m/s,采集时间为6s;根据最优试验方案参数进行了验证性采集试验,油茶花苞采集成功率为92%,破损率为4.9%。 根据理论研究及优化设计结果,试制了油茶花苞采集机械手,并开展了油茶花苞采集机械手作业性能试验。采集作业效率为:全部采集单朵花苞时每小时可完成900次采集作业;全部采集整束花苞时每小时可完成450次采集作业。机械化采集效率是人工采集效率的3倍,验证了该机械手的作业性能,为油茶花苞采集机器人的进一步研发打下了良好的基础。

关键词： ARDS   间质性肺病   俯卧位通气   机械排痰  

摘要： 目的 研究俯卧位通气联合机械排痰对间质性肺病合并ARDS患者血流动力学及预后的影响。方法 选择徐州市中心医院重症医学科2021年1月—2023年1月接诊的105位间质性肺病合并ARDS患者，以随机数字表法分成观察组（n=52）和对照组（n=53）。观察组采取俯卧位通气联合机械排痰治疗，对照组采取常规仰卧位通气机械排痰治疗，对比两组患者的血液动力学、血气指标及并发症发生率。结果 治疗前、治疗后两组间血流动力学指标均没有显著差异（P>0.05）；治疗后，观察组PaO2（88.14±9.47）mm Hg、PaCO2（45.41±3.49）mm Hg、PaO2/FiO2（182.09±21.47），与对照组PaO2（80.41±9.26）mmHg、PaCO2（48.22±4.19）mmHg、PaO2/FiO2（168.42±20.49）比，存在统计学差异（P<0.05）；对照组发症发生率为13.21%（7/53），观察组并发症发生率1.92%（1/52），两组存在统计学差异（P<0.05）；两组患者人工气道拔除时间对比，无统计学差异（P>0.05）；观察组机械通气时间（10.74±5.63）d、ICU住院时间（16.89±7.64）d，显著低于对照组（P<0.05）。结论 俯卧位通气和机械排痰能够显著改善间质性肺病合并ARDS患者血气参数，降低感染风险，同时对血液动力学影响轻微，并发症发生率低，安全性较高，值得推广。

摘要： 申请号:202410027322.9【申请日】2024.01.09【公开号】CN117570141A【公开日】2024.02.20【分类号】F16D66/00;G01L5/22【申请人】敏之捷传感科技（常州）有限公司【发明人】赵小东;李洪利【摘要】本发明公开了电子机械制动系统制动力传感器，包括：受力件，一端形成为受力平面，另一端形成为应变片，应变片用于在受力平面承受压力时产生形变；

关键词： 电动增压   柴油机   高海拔   轨道养护机械  

摘要： 轨道养护机械为保障铁路线路运营，需要适应平原和高原地区的变化。在高海拔时，柴油发动机进气量不足，产生功率下降等问题，影响机械的使用效率。对样机建立进气模型，针对随着海拔升高进气量需求增加，实际进气量减小的问题，提出改进进气系统，增加二级增压，以提高进气密度，解决高原功率下降的问题。通过建立二级增压进气模型，计算出随海拔变化的柴油机转速及负荷的压比控制参数，指出对既有动力装置改装电动二级增压系统，能够增加轨道养护机械的海拔适应能力，减弱海拔变化对发动机进气量的影响，解决高海拔地区轨道养护机械动力下降问题。

关键词： 机械动力学   设备性能   噪声控制  

摘要： 随着科技的进步和工业化的加速，机械设备的性能和生产效率成为了工业生产的核心问题。其中，动力学特性的研究、结构优化、振动与噪声控制，以及环保机械的研发，都是提升机械设备性能的关键环节。本文深入探讨机械动力学及其结构优化，振动、噪声控制，以及新型环保机械的应用与发展，并取得了显著成果。这些成果不仅有助于提高机械设备的性能和效率，还为推动工业的绿色发展、促进人与自然的和谐共生提供了有力支持。