两栖仿生机器鱼Ⅰ的建模及推进机构设计

仿生机器鱼技术为研发高效、高机动性和低噪声的水下运载器提供了一种方法.受两栖动物启发,完成了一种多模态仿生两栖机器鱼I的设计,并成功试制了样机.该两栖机器鱼能巧妙地利用转体机构实现仿鱼和仿海豚游动的结合,实现了二种运动模态的自由切换,其鳍肢/轮桨机构的引入不仅能使机器鱼在地面爬行或仿轮式运动,而且提高了水中运动的机动性.     

多因素影响下高地隙喷雾机稳定性模型试验

针对高地隙喷雾机复杂的作业环境,基于3D打印技术和比例模型相似性准则原理,建立了喷雾机作业车轮-地面载荷试验测试系统,以车轮离地为参考量,提出了针对喷雾机水平-斜坡路面下的稳定性评价指标,采用田口试验设计方法,以全工况下E,F级随机路面为噪声因子,选择水箱放置位置、车速、轮距、充液比和坡度5个影响因素作为控制因子,设计了5因素混合水平的田口试验方案,针对不同的失稳特性,选择不同的信噪比计算方法,确定喷雾机在水平-斜坡路面下的最大失稳试验条件.结果表明:利用田口方法预测到的斜坡路面下稳定性评价指标与实测值基本吻合,二者的线性回归决定系数大于0.91,NSE效率系数在0.85以上,预测值与实测值之间的平均相对误差在6.5%以内,进一步验证了所寻找的喷雾机失稳试验条件以及模型的正确性.     

高地隙喷雾机轮距与轴距尺寸组合的优化

为给高地隙喷雾机轮距和轴距尺寸设计和驾驶员稳定性操作提供依据,本文研究针对高地隙喷雾机作业时易发生侧倾失稳和行驶平顺性不佳的问题,建立9种轮距和轴距尺寸组合方式的ADAMS高地隙喷雾机虚拟样机仿真模型,并基于谐波叠加原理建立适应于高地隙喷雾机田间作业工况的E等级随机路面模型。为对高地隙喷雾机轮距和轴距尺寸组合进行优化选择以提高其作业侧倾稳定性和行驶平顺性,选取高地隙喷雾机三种作业车速、三种药箱药液装载量,以高地隙喷雾机质心侧向加速度和其驾驶室座椅处垂向加速度为试验指标,对仿真结果进行分析,得到高地隙喷雾机轮距和轴距尺寸分别为2 800 mm和4 100 mm时为其最优尺寸组合;对最优轮距和轴距尺寸组合的高地隙喷雾机进行分析,得到了其作业失稳条件。     

Simplified propulsive model for biomimetic robot fish and its experimental validation

As a combination of bio-mechanism and engineering technology, robot fish has become a multidisci- plinary research that mainly involves both hydrodynamics-based control and actuation technology. This paper presents a simplified propulsive model for carangiform propulsion, which is a swimming mode suitable for high speed and high efficiency. The carangiform motion is modeled as an N-joint nscillating mechanism that is composed of two basic components： the streamlined fish body represented by a planar spline curve and its hmate caudal tail by an oscillating foil. The speed of fish＇s straight swimming is adjusted by modulating the joint＇s oscillating frequency, and its orientation is tuned by different joint＇s deflection. The results from actual experiment showed that the proposed simplified propulsive model could be a viable eandidate for application in aquatic： swimming vehicles.     

缝隙式排气管对旋风分离器的性能影响

为降低传统旋风分离器工作时排气管内气流高速旋转造成的大量能量损失,将Lapple型旋风分离器的排气管改进为缝隙式排气管,利用数值模拟和实验的方法分析了缝隙式排气管对旋风分离器的性能影响.采用RSM模型对气相流场的切向速度、静压、流动轨迹、湍流强度以及压降进行数值模拟,采用多相流模型中的DPM模型对分离器的分离效率和颗粒运动轨迹进行仿真分析.仿真分析结果与实验验证结果吻合度较好,有较高的预报精度.最终结果表明,缝隙式排气管可使传统旋风分离器的压降下降6.8%,分离效率提升5.5%;当排气管上缝隙长度或宽度增加至一定数值,分离器的分离效率达到最大.随着排气管上缝隙长度或宽度的增加,旋风分离器的分离效率逐渐趋于稳定,压降持续降低;排气管上的矩形缝隙可使排气管内产生旋进涡核(PVC)现象,随着缝隙长度的增加,旋进涡核现象有所减弱,缝隙宽度的变化对旋进涡核现象影响较小;缝隙式排气管可有效抑制普通排气管中心处回流区的产生,并使普通排气管底部以及外旋流的湍流强度降低,从而减少排气管底部的短路流,提高分离效率.通过观察不同颗粒粒径的电石渣颗粒的运动轨迹,可知Lapple型旋风分离器与新型旋风分离器内部流场呈现出有利于固体颗粒分离的组合涡结构,排气管结构的改变并未影响分离腔的原始涡流结构.     

一种多仿生机器鱼协作系统的设计与初步实现

多仿生机器鱼群体协作的研究是针对未来杂复。动态水下环境中多仿生机器人系统控制和协调作业的需要而开展的相关理论和关键技术的研究，本文依据多仿生机器鱼群体协作研究的要求，给出了一种多机器鱼协作系统的硬件体系结构，并在此结构基础上提出了多机器鱼协作实验仿真系统的设计方案，最终开发并初步实现了该仿真系统，并应用于本文提出的一种协作型机器鱼的CLB分层式控制结构的仿真研究中，该系统实现了环境可视化，过程图形化和算法加载动态化等功能，极大地方便了多机器鱼协作系统研究工作的开展。     

是奴隶,还是朋友

机器人作为20世纪人类最伟大的发明之一,自60年代初问世以来,经历了40余年的发展.于今它不仅在技术上取得了长足的进步,而且在概念和应用角色上也有新的扩展.     

高地隙车辆侧倾稳定性主动力矩控制器的研究

为提高高地隙车辆行驶时的操纵稳定性,针对其非线性、复杂性以及时变不确定性的特点,建立了包括主动力矩控制系统在内的联合仿真平台,以实现对质心侧倾角的控制.基于ADAMS/View建立车辆的动力学物理模型,在此基础上,基于MATLAB/Simulink建立控制系统仿真模型.将灰色预测理论、模糊控制与传统PID控制算法相结合,分别设计了以单活塞双向液压缸为执行机构,以主动力矩为控制变量的3种侧倾稳定性主动力矩控制器,并基于联合仿真平台进行稳定性控制系统的仿真分析.仿真结果表明:3种控制器均能够有效提高车辆的侧倾稳定性,其中灰色预测模糊PID控制器的效果最好,侧倾角的变化范围减小了45.5%,其均方根值(RMS)减小了45.2%.     

机器海豚的机构设计与运动控制

研制了一种装配有机械鳍肢的新型仿生机器海豚系统。根据海豚典型的背腹式推进的特点,提出一种工程化的推进模型。机器海豚的运动被建模为三节的摆动运动：刚性头部、弹性软体和摆动的尾叶。用一个串联的、多关节的上下摆动机构来实现背腹式运动,用左右摆动的转弯机构和两自由度运动的鳍肢机构来实现机动运动。在此基础上,开发研制了机器海豚样机。实验结果验证了背腹式游动在推进和机动运动中的有效性。