控制器是机器人三大核心零部件之一,而控制算法的设计与完善则又是控制器技术的关键。为丰富机器人控制器控制算法,提升其控制性能,本文将设计一套基于Udwadia-Kalaba方程的控制算法,并且将该控制算法运用到机械臂末端轨迹跟踪控制当中。通过对三维空间连杆连接描述方法确定机械臂的D-H参数,按照连杆附加坐标系的规定来建立固连在连杆上的坐标系。以三自由度机械腿为例对其正运动学进行了推导,给出piper准则以及数值迭代算法来求解机械臂的逆运动学。以高斯最小拘束法则为基础,对Udwadia-Kalaba基本方程进行了推导,并给出了伪逆矩阵以及拉格朗日方程介绍。建立基于Udwadia-Kalaba方程的伺服约束力计算方法,利用Baumgarte稳定约束方法来提供一种违约校正方法来解决系统初始条件不相容的问题。建立机械臂动力学模型,通过无约束条件下的拉格朗日方程来推导机械臂的质量矩阵与主动力矩阵。根据机械臂位姿约束建立标准二阶约束方程,得到约束矩阵。从而建立起基于Udwadia-Kalaba方程的系统运动方程,对机械臂末端进行轨迹跟踪控制。仿真工具采用的是MATLAB Robotics toolbox,MATLAB机器人工具箱提供的库函数可以快速计算出机械臂动力学参数,仿真中分别考虑了系统初始条件相容与不相容的问题,最终实现了机械臂末端轨迹的跟踪控制,证明控制算法的可行性,并且控制精度较高。实验中把求解系统动力学方程的关节角度变化曲线作为输出,在机械臂实验台对末端轨迹进行验证,证明了基于Udwadia-Kalaba的轨迹跟踪控制方法可以在实际的机械臂控制中得到推广,也为解决机械臂的逆解问题提供了一种新的思路。通过以上的研究得出,Udwadia-Kalaba方程分析简便清晰,基于Udwadia-Kalaba方程的轨迹跟踪控制方法,能够较好地对机械臂末端轨迹进行跟踪控制,得到的末端轨迹具有较高的精度。

关键词：机械臂;;Udwadia-Kalaba方程;;轨迹跟踪;;控制理论

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对于机械产品的生产加工而言,其复杂性和难度十分显著,而自动化技术在机械制造中的有效应用能够显著提高机械产品的加工效率,同时提高机械产品的生产质量,此外,还能够大大降低对于机械制造工作人员的要求,对机械制造企业的发展具有十分重大的意义。本文主要就机械制造中自动化技术的应用进行了分析,并对机械制造行业中自动化技术的发展进行了展望。

关键词：机械制造;;自动化技术;;应用研究

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目的慢性阻塞性肺疾病(COPD)是慢性呼吸衰竭及肺源性心脏病最常见的病因,探讨应用呼吸系统功能评分指导COPD合并呼吸衰竭患者机械通气撤机的临床效果。方法选取2015年12月—2017年12月东莞市人民医院住院行机械通气治疗的80例COPD合并呼吸衰竭患者作为研究对象,按照随机数字表法分为观察组和对照组,每组40例。其中,对照组采用同步间歇指令通气(SIMV)+压力支持通气(PSV)撤机法撤机,观察组在对照组的治疗基础上应用呼吸系统功能评分指导撤机。对比两组患者撤机情况、并发症发生及临床预后情况。结果治疗后,观察组直接撤机成功率(92.50%vs.80.00%)、无创辅助撤机率(5.00%vs.12.50%)、重新插管率(2.50%vs.7.50%)、总撤机成功率(97.50%vs.92.50%)与对照组比较,差异均无统计意义(P>0.05);观察组患者的机械通气时间、住ICU时间及住院时间显著低于对照组,且呼吸机相关肺炎和总并发症的发生率明显低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论呼吸系统功能评分能较准确判断患者呼吸功能状态,为临床选择最佳的撤除时机提供参考。

关键词：慢性阻塞性肺疾病;;机械通气撤机;;呼吸系统功能评分;;呼吸衰竭

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仿生柔性机械臂是从自然界软体动物的运动功能中获得灵感,基于功能仿生和结构仿生原理研制的新型机械臂。具有灵活性好、柔韧性高、运动范围广、能在非结构化环境中工作等优点,在航天和深海探测领域有较好的应用前景。本文针对水下非结构环境下操作对柔性机械臂的柔性大变形要求,基于章鱼腕肌肉结构的分析,研制出一种SMA丝驱动的仿生柔性机械臂,对其提出一种控制方法并对其进行试验研究。首先,本文以章鱼腕足为仿生蓝本,在研究其生物学特性、肌肉组织和运动机理的基础上,设计一种SMA丝驱动的仿章鱼腕柔性机械臂结构,并在结构设计的基础上建立其柔性变形运动的力学模型获取SMA丝的应力和柔性机械臂弯曲角度的关系方程。随后,提出仿章鱼腕柔性机械臂的控制方法,并对SMA丝进行理论分析,引入SMA丝的热力学模型和本构模型,建立柔性机械臂的控制模型并使用Simulink进行仿真,并根据控制需求设计仿章鱼腕柔性机械臂的控制系统,包括硬件设计和软件设计两部分。最后,研制了一种仿章鱼腕柔性机械臂样机,并搭建了用于柔性机械臂研究的试验平台。对柔性机械臂的运动性能和控制性能进行了试验研究。运动性能试验结果表明,柔性机械臂能实现连续的柔性弯曲运动,最大弯曲角度60°,在13V下获得了较好的驱动特性,PWM占空比与弯曲角度关系曲线和柔性机械臂弯曲角度变化曲线与理论分析吻合较好。控制性能试验所得弯曲角度偏差在3?以内,偏转角度偏差在12?以内,控制效果满足需求,验证了基于电阻反馈的柔性机械臂控制方法和矢量控制方法的可行性。

关键词：章鱼腕;;柔性机械臂;;形状记忆合金;;PI控制

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我国的经济发展离不开机械加工制造业的发展。在传统的机械加工制造业中,由于加工技术的落后以及思想观念上对可持续发展的不重视,在企业的效益和环境保护上出现了很多不良后果。因此,大力发展绿色制造业是我国机械加工制造业的首要任务,而绿色制造工艺是绿色制造的核心问题。提高绿色制造工艺决定了绿色制造业的蓬勃发展,对能源节约和环境保护有着极大的帮助。为此,本文将围绕着绿色制造工艺展开探讨,并给出一些建议。

关键词：绿色制造工艺;;机械加工制造;;可持续发展

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针对《机械装配与维修》课程教学中实训设备数量不足、教学开展困难问题,设计并实现了一种基于虚拟现实技术的装配仿真实验系统,分析了系统功能,利用三维建模软件SolidWorks与Autodesk Maya,分别对数控车床电动刀架、铣床分度头、齿轮泵等典型部件进行三维模型及动画创建;使用虚拟现实制作软件Unity3D进行虚拟场景整合与交互设计,并结合C#编程语言实现运动仿真控制。教学实践显示,该系统推动了《机械装配与维修》课程教学的顺利开展,取得了良好的经济效益与教学效果。

关键词：机械装配与维修;;虚拟现实;;Unity3D

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透明结构陶瓷具有传统陶瓷材料耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、高硬度、高强度、良好的电绝缘性能等特点,此外还具有优秀的光学性能,在紫外、可见光、红外光等波段具有良好的光学透过率,被广泛应用于导弹整流罩、高温光学窗口、透明装甲以及手机屏幕、高级摄像镜头等领域。本课题组经前期研究已成功制备出来具有高光学透过率的Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)新型透明陶瓷。相较于AlON透明陶瓷,Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)具有更宽的光学透过范围,但是对其机械性能、热学性能研究还不充分,而对材料性能的全面评价是透明陶瓷应用的基础。本研究以合成的Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)陶瓷粉体为原料,通过无压预烧结合热等静压烧结法制备了高光学透过率为Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷。基于AlON与MgAl_2O_4材料物理性能的测试技术,全面评价了Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷材料光学、热学及机械性能。表征了材料在不同载荷以及载荷加载速率下的室温机械性能以及高温断裂强度,研究了上述条件下机械性能的变化规律;测定了材料的线热膨胀系数及热导率,计算了材料的耐热震系数。并将结果与MgAl_2O_4和AlON等同类材料进行了比较。研究结果表明:Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷样品的光学透过率在0.38到4.34μm波长范围内达80%以上,最大直线透过率出现在3.4μm处为84%,材料的折射率随入射光波波长的增大而减小,并始终介于MgAl_2O_4与AlON材料之间。Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷室温下的特征断裂强度σ=255±12 MPa,断裂韧性K_(1c)=2.56±0.11 MPa/m~(1/2),杨氏模量E=312±15 GPa,硬度HV1=15.1±0.4GPa,样品的Weibull模数m=4.5;1200℃下样品抗弯强度达125±23MPa;材料的裂纹缓慢扩展系数n~11,D~270 MPa;材料的热导率K=12.6[W/(m_·k)],热膨胀系数α=5.8×10~(-6) K~(-1),计算得到材料的第一热应力因子R=0.11,第二热应力因子R′=1.36。研究还发现:由于压痕尺寸效应的作用导致Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷的硬度测试值随载荷增大逐渐降低并趋于稳定,与AlON、MgAl_2O_4陶瓷的变化趋势基本一致。由于裂纹缓慢扩展的作用导致Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷断裂强度随载荷加载速率的减小而逐渐降低,同时其断裂形式为混合断裂,存在典型的脆性固体断裂特征。随着温度逐渐上升,Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷的断裂强度降低,但下降速度要慢于AlON。由于Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷的化学组成、结构与AlON、MgAl_2O_4相近,同时晶体化学键合强度介于两者之间,因此Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷的红外截止波长短于MgAl_2O_4,而长于AlON。上述研究表明Mg_(0.27)Al_(2.58)O_(3.73)N_(0.27)透明陶瓷是光学、机械、热学性能介于AlON和MgAl_2O_4之间,是一种具有良好机械性能与热性能的光学材料。

关键词：MgAlON透明陶瓷;;机械性能与Weibull统计;;抗热震性;;光学性能和热性能;;裂纹缓慢扩展

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随着科学技术的飞速发展,在农业方面出现了很多新型机械新技术,我国作为农业大国,在农业生产中应用机械新技术在很大程度上促进了现代农业的发展,农业机械化对提高农业生产有着重要作用,农业机械作为农业生产的重要推动力,为了实现我国农业进入现代化,相关部门一定要加强对农业机械新技术创新应用的重视,鉴于此,本文针对我国农业发展的具体情况,对农业机械新技术的应用与发展进行分析和探讨,并提出如何发展我国农业机械

关键词：农业机械化;劳动力;农业生产机械化;农业机械;

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为了解决机械精度课程传统课堂教学手段单一、教学效果受限等问题,本课程基于慕课平台,进行了混合式教学模式的设计。利用网络平台进行知识的传授,利用实体课堂与学生加强沟通促进知识内化及工程应用能力的培养,从而建立适合机械精度课程的混合式教学模式。

关键词：机械精度;;混合式教学;;慕课

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通过在17Cr2Ni2Mo齿轮钢基础上添加微量元素V、Nb的方法制备新型齿轮钢G1,采用渗碳后直接淬火和一次淬火工艺对两种齿轮钢进行热处理,对比分析了热处理工艺对齿轮钢组织、性能和热处理变形趋势的影响。结果表明:直接淬火工艺下,齿轮钢渗碳层中可见不合格的沿着晶界网状分布的碳化物组织,一次淬火工艺下渗碳层为细小的碳化物+马氏体组织;在两种热处理工艺下,G1钢的渗碳层显微硬度要高于17Cr2Ni2Mo钢,且直接淬火工艺下渗碳层的显微硬度要高于一次淬火工艺下渗碳层的显微硬度,两种齿轮钢的有效硬化层深度都约为1.7 mm;在淬火温度为860℃、回火温度为150℃时,G1齿轮钢渗碳层的显微硬度最大,为适宜的齿轮钢热处理方案;添加V、Nb的G1齿轮钢的热处理变形趋势要小于17Cr2Ni2Mo齿轮钢。

关键词：齿轮钢;;直接淬火;;一次淬火;;组织;;热处理变形

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