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击打式脱药机构设计及过程分析

机械设计与制造 2024年

作者：金辉范雪锋董斌邹政重庆理工大学机械工程学院重庆市机器人与智能制造技术重点实验室重庆帝勒金驰通用机械股份有限公司

为实现老年人服药中药品调配无污染，设计一款面向板状药品的采用击打脱药机构。为保证不同型号药粒无差异自动脱药，研究药品脱落过程中铝箔和外壳变形，获取最优脱药压力值。建立药板受力模型，以4#、00#型药粒为研究对象，采用电磁... 详细信息

为实现老年人服药中药品调配无污染，设计一款面向板状药品的采用击打脱药机构。为保证不同型号药粒无差异自动脱药，研究药品脱落过程中铝箔和外壳变形，获取最优脱药压力值。建立药板受力模型，以4#、00#型药粒为研究对象，采用电磁铁击打脱药。仿真结果表明，施加力达到30N时，4#、00#型的铝箔都出现破裂，施加力达到70N时，4#、00#型的铝箔均完全破裂，且药粒的脱出率达90%。试验结果表明，施加力达到65N时，4#型药粒铝箔完全破裂，药粒脱出，00#型药粒铝箔发生明显破裂，药粒未完全脱出；施加力达到70N时，4#、00#型的铝箔均完全破裂。因此，击打式脱药机构可以实现药品无污染调配且以70N为最佳脱药压力。

关键词：无污染调配击打机构脱药受力模型破裂

热毒宁注射液金银花和青蒿（金青）萃取过程中固形物含量近红外光谱在线监测模型的建立及萃取终点判断研究

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中草药 2024年第19期55卷 6555-6565页

作者：童枫徐芳芳闫逸伦李执栋张永超刘恒旭章晨峰王振中张欣中药制药过程控制与智能制造技术全国重点实验室江苏康缘药业股份有限公司

目的采用近红外光谱（near-infrared spectroscopy,NIRS）技术，结合机器学习算法，实现热毒宁注射液（Reduning Injection,RI）金银花和青蒿（金青）萃取过程中固形物含量（solid content,SC）的在线监测，并基于NIRS技术建立萃取终... 详细信息

目的采用近红外光谱（near-infrared spectroscopy,NIRS）技术，结合机器学习算法，实现热毒宁注射液（Reduning Injection,RI）金银花和青蒿（金青）萃取过程中固形物含量（solid content,SC）的在线监测，并基于NIRS技术建立萃取终点判别模型，以提高金青萃取过程的质量控制水平。方法采用NIRS技术，结合偏最小二乘法（partial least squares,PLS）和多元自适应回归样条（multivariate adaptive regression splines,MARS）算法，模型经过光谱预处理方法的优选及特征变量筛选，建立最佳SC的在线监测模型；采用支持向量机（support vector machine,SVM）算法建立异常光谱判别模型，通过移动块标准偏差法（moving block standard deviation,MBSD）算法建立萃取终点判别模型。结果 PLS和MARS模型性能优异，相较于PLS模型，MARS模型性能有所提升，预测相对误差（relative standard error of prediction,RSEP）由2.87%降低至2.64%，性能偏差比（ratio of performance to deviation,RPD）由15.953 0升至17.376 1,2种算法模型均具有模型性能好、预测精度高的优点；MBSD算法用于萃取终点的判断，可有效提升萃取效率。结论 NIRS技术结合PLS算法和MARS算法，均可用于RI金青萃取过程SC的在线监测，MARS模型性能更佳；采用MBSD方法进行萃取终点判断，方法简便易行，可以满足生产实际需求。

关键词：近红外光谱热毒宁注射液金银花青蒿机器学习在线监测终点判断萃取过程固形物含量偏最小二乘法多元自适应回归样条支持向量机移动块标准偏差法

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足式机器人SLIP模型向上跳跃台阶的运动控制

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控制理论与应用 2024年第4期41卷 631-637页

作者：肖乐伞红军孙海杰陈久朋昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 云南省先进装备智能制造技术重点实验室云南昆明650500

由于存在地势起伏,台阶对足式机器人运动稳定性会带来较大挑战.弹簧负载倒立摆模型(SLIP)作为研究足式机器人的优良模板,能否完成向上跳跃台阶的动作与其腿部摆角,起跳位置和跳跃高度都有密切的关系.由于调整模型腿部摆角规律容易引发... 详细信息

由于存在地势起伏,台阶对足式机器人运动稳定性会带来较大挑战.弹簧负载倒立摆模型(SLIP)作为研究足式机器人的优良模板,能否完成向上跳跃台阶的动作与其腿部摆角,起跳位置和跳跃高度都有密切的关系.由于调整模型腿部摆角规律容易引发运动失效,故本文在算法中引入虚拟弹簧腿,根据虚拟弹簧腿的运行规律确定合理起跳位置,根据起跳位置来控制系统跳跃高度进而完成跳跃台阶的动作.最后利用仿真软件进行多组仿真,结果表明本文算法对起跳区间划分合理,对起跳高度控制精准,能够实现SLIP模型跳跃台阶前后的稳定运动.

关键词：足式机器人运动控制 SLIP模型台阶地形能量补充

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Delta并联机器人运动学性能分析与结构参数优化

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农业机械学报 2024年第8期55卷 446-458页

作者：伞红军杨晓园陈久朋吴兴梅张号彬徐贝昆明理工大学机电工程学院昆明650500 云南省先进装备智能制造技术重点实验室昆明650500

Delta并联机器人具有速度快、结构简单、承载力强等优点,在钵苗移栽、产品分拣与包装中应用广泛。针对目前Delta并联机器人各结构参数对运动学性能的影响及系统性结构参数优化设计缺乏完整理论体系的问题,本文分析可达工作空间雅可比矩... 详细信息

Delta并联机器人具有速度快、结构简单、承载力强等优点,在钵苗移栽、产品分拣与包装中应用广泛。针对目前Delta并联机器人各结构参数对运动学性能的影响及系统性结构参数优化设计缺乏完整理论体系的问题,本文分析可达工作空间雅可比矩阵条件数分布规律、结构参数约束关系、运动学性能随结构参数的变化规律及相关性,获得条件数分布特性和失真约束条件,在此基础上得出动静平台半径差和主动臂长度增加和从动杆长度减小能够使得机构性能较优。给定设计工作空间,对原结构进行参数优化设计,通过建立包络惩罚函数,采用多元非线性拟合与线性加权组合法得到运动学性能评价函数,结合条件数分布特性和失真约束条件建立优化模型,利用遗传算法进行优化。相较于优化前,优化后可达工作空间体积减小14.26%,设计工作空间的全局条件数均值和全局条件数标准差分别减小31.20%和11.78%,且设计工作空间各截面条件数分布规律验证了条件数分布特性的可靠性。

关键词： Delta并联机器人运动学性能失真约束条件条件数分布规律结构参数优化

SLM成形AlSi10Mg合金及SiC/AlSi10Mg复合材料的耐蚀和耐磨性能

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材料工程 2024年第10期52卷 97-105页

作者：丁雪萍张祺周崯莹郭耀旗唐敏龚媛重庆理工大学材料科学与工程学院重庆400054 中国科学院重庆绿色智能技术研究院智能增材制造技术与系统重庆市重点实验室重庆400714

利用SLM成形制备SiC/AlSi10Mg复合材料,采用XRD,SEM,EDS,EBSD,电化学方法和摩擦磨损实验分析其物相特征、微观组织和耐蚀、耐磨性能,并与SLM成形AlSi10Mg合金进行对比。结果表明:在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,SLM成形SiC/AlSi10Mg试样的... 详细信息

利用SLM成形制备SiC/AlSi10Mg复合材料,采用XRD,SEM,EDS,EBSD,电化学方法和摩擦磨损实验分析其物相特征、微观组织和耐蚀、耐磨性能,并与SLM成形AlSi10Mg合金进行对比。结果表明:在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,SLM成形SiC/AlSi10Mg试样的腐蚀电流密度(2.0827μA/cm^(2))小于SLM成形AlSi10Mg试样的腐蚀电流密度(3.389μA/cm^(2)),同时SLM成形SiC/AlSi10Mg试样表面钝化膜的厚度(7.1 nm)大于AlSi10Mg试样表面钝化膜的厚度(1.9 nm),说明SLM成形SiC/AlSi10Mg试样耐蚀性能更优。究其原因为,SiC加入后引起晶粒细化、大角度晶界比例增多及铝基体连续性破坏,进而导致腐蚀速率减缓,耐蚀性能增强。此外,与SLM成形AlSi10Mg合金的硬度(103.58±7.41)HV_(0.2)相比,SLM成形SiC/AlSi10Mg复合材料的硬度(207.68±16.02)HV_(0.2)大约是前者的2倍,硬度明显提高,耐磨性能增强;SLM成形AlSi10Mg和SiC/AlSi10Mg的磨损机制均以磨料磨损和氧化磨损为主。

关键词：激光选区熔化 SiC/AlSi10Mg复合材料腐蚀耐磨性

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空间站机械臂末端执行器用导轨设计与验证

北京理工大学学报 2024年第2期44卷 182-188页

作者：张文明杨旭王储胡成威北京空间飞行器总体设计部空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094

针对滚珠直线导轨用于空间机构时的空间环境适应性问题,提出了空间机构用导轨设计方案,经导轨地面试验和产品在轨试验验证,该设计方案可以满足在轨使用要求,实现了导轨在真空、高低温等空间复杂环境下的长寿命应用.以空间站机械臂末端... 详细信息

针对滚珠直线导轨用于空间机构时的空间环境适应性问题,提出了空间机构用导轨设计方案,经导轨地面试验和产品在轨试验验证,该设计方案可以满足在轨使用要求,实现了导轨在真空、高低温等空间复杂环境下的长寿命应用.以空间站机械臂末端执行器用滚珠直线导轨研制为例,开展了导轨设计,并进行了导轨试验验证,确定了导轨采用滚珠溅射沉积MoS_(2)复合薄膜的固体润滑方案,间隙为0.04~0.05 mm,满足末端执行器在轨工作2000次以上的使用寿命要求.通过末端导轨试验可知,固体润滑的导轨载荷能力和使用寿命均显著下降,在空间机构用导轨研制过程中,须进行专项寿命试验,以验证导轨能否满足在轨使用要求.

关键词：机械臂末端执行器导轨设计验证

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小型双臂救援机器人的运动学分析与仿真

武汉大学学报（工学版） 2024年第8期57卷 1131-1139页

作者：吕志忠龚渊然李科葛亮龙橝西南石油大学机器人工程与智能制造南充市重点实验室四川成都610500

根据机器人学导论对机器人的机械臂进行运动学分析。采用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立机器人机械臂的连杆坐标系,建立并分析机械臂的正逆运动学模型,给出逆运动学解析解,根据正运动学求解结果使用蒙特卡洛法在MATLAB软件中对机械臂工... 详细信息

根据机器人学导论对机器人的机械臂进行运动学分析。采用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立机器人机械臂的连杆坐标系,建立并分析机械臂的正逆运动学模型,给出逆运动学解析解,根据正运动学求解结果使用蒙特卡洛法在MATLAB软件中对机械臂工作空间进行求解,验证了机械臂工作范围满足任务需求。为验证所建立数学模型的正确性,使用MATLAB-Robotic Toolbox根据所建立数学模型编写计算程序,验证了正逆运动学数学模型的正确性。根据机械臂运动过程进行运动规划,得到机械臂各关节变量的变化情况,验证了机械臂轨迹运动的稳定性。

关键词：救援机器人正逆运动学工作空间轨迹规划

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三维前飞扑翼运动学参数优化

航空动力学报 2024年第9期39卷 171-180页

作者：徐启炎朱建阳朱名康谢鹏武汉科技大学冶金装备及其控制省部共建教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机器人与智能系统研究院武汉430081 深圳技术大学中德智能制造学院广东深圳518118

采用田口试验和数值求解三维N-S方程相结合的方法,以提升扑翼的升举效率为目标,对缩减频率、扑动振幅和俯仰振幅这3个运动学参数进行优化。结果表明:与最差参数组合扑翼相比,最佳参数组合扑翼的时均升力系数提升了52.1%,升举效率提高了8... 详细信息

采用田口试验和数值求解三维N-S方程相结合的方法,以提升扑翼的升举效率为目标,对缩减频率、扑动振幅和俯仰振幅这3个运动学参数进行优化。结果表明:与最差参数组合扑翼相比,最佳参数组合扑翼的时均升力系数提升了52.1%,升举效率提高了85.52%;运动学参数对扑翼气动性能影响的强弱依次为缩减频率,扑动振幅和俯仰振幅。进一步通过对扑翼表面的流场分析发现,采用最佳参数可以增强贴附在扑翼表面上涡流的强度,以及促进扑翼尾迹反卡门涡街的形成,从而使扑翼具有更好的气动特性。

关键词：扑翼运动学参数田口方法 Navier-Stokes(N-S)方程升举效率

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基于自适应超螺旋观测器的空间机械臂鲁棒故障诊断

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系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1287-1296页

作者：高升张海龙张伟孔维国中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 航天器在轨故障诊断与维修重点实验室陕西西安710043

针对空间机械臂系统执行器鲁棒故障诊断问题,提出一种基于改进的自适应超螺旋观测器故障诊断方法。为抑制复杂空间环境引起的外部干扰对故障诊断结果的影响,在经典超螺旋观测器的基础上引入观测器参数自适应调整算法,同时解决观测器参... 详细信息

针对空间机械臂系统执行器鲁棒故障诊断问题,提出一种基于改进的自适应超螺旋观测器故障诊断方法。为抑制复杂空间环境引起的外部干扰对故障诊断结果的影响,在经典超螺旋观测器的基础上引入观测器参数自适应调整算法,同时解决观测器参数过估计问题与噪声扩展问题。此外,引入小于1的分数幂和线性比例项来提高观测器的平滑性和快速性,进一步改善故障诊断效果。基于Moreno-Lyapunov函数算法分析了观测器的有限时间稳定性,证明了观测器的估计误差可以在有限时间内收敛至包含原点的邻域内,提出残差生成方法并设计了基于自适应阈值的故障诊断策略。最后,结合小行星采样空间三连杆机械臂算例,通过仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：空间机械臂执行器故障故障诊断残差信息自适应超螺旋观测器