【摘 要】
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软体足式机器人因其优越的移动性能及面对复杂地形的通过能力受到越来越多研究者的关注.由于受到材料性质、驱动方法及制造工艺等多方面的限制,如何实现软体足式机器人的创新结构设计,提升软体机器人的运动速度和负载能力是目前亟待解决的问题之一.综述从仿生结构与驱动方法的角度对目前软体足式机器人的研究发展进行了系统阐述.由于软体机器人多为连续变形结构,加之软材料的物理非线性和软结构变形的几何非线性,力学建模与仿真一直是软体机器人研究领域的瓶颈.梳理了目前软体机器人的主要建模理论,总结了软体机械臂的建模与控制方法,进一步
【机 构】
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哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室 哈尔滨150080
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软体足式机器人因其优越的移动性能及面对复杂地形的通过能力受到越来越多研究者的关注.由于受到材料性质、驱动方法及制造工艺等多方面的限制,如何实现软体足式机器人的创新结构设计,提升软体机器人的运动速度和负载能力是目前亟待解决的问题之一.综述从仿生结构与驱动方法的角度对目前软体足式机器人的研究发展进行了系统阐述.由于软体机器人多为连续变形结构,加之软材料的物理非线性和软结构变形的几何非线性,力学建模与仿真一直是软体机器人研究领域的瓶颈.梳理了目前软体机器人的主要建模理论,总结了软体机械臂的建模与控制方法,进一步将其拓展到软体足式机器人的系统建模中.介绍了传统商业软件的应用与物理仿真引擎开发的进展,分析了软体机器人虚拟仿真的主要方法,展望了软体足式机器人的应用场景与未来研究方向.
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在碳碳坯体的基础上,通过液相渗硅法制备了密度为2.0～2.2 g·cm-3、用于飞机刹车片的碳陶复合材料,研究了该材料的物相组成、微观结构、力学性能,通过模拟飞机不同制动条件,利用大样试验台架对1.4 MJ能载下该材料摩擦副的干、湿态摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:该材料由碳相、β-SiC相及硅相组成,SiC相主要分布在碳纤维束之间及短切碳纤维构成的网胎层中;该材料的垂直和平行弯曲强度分别为132.7,135.5 MPa,层间剪切强度可达12.2 MPa.在0.2～0.5 MPa制动压力、5～27 m·
采用Gleeble-3800型热模拟试验机对Al-8.8Zn-1.4Mg-0.5Cu-0.1Sc-0.1Er-0.1Zr合金在变形温度380～440℃,应变速率0.01～10 s-1,变形量45％,60％条件下进行等温压缩试验,研究了该合金的热变形行为,构建了变形本构方程和基于动态材料模型的热加工图,确定了最佳热加工工艺参数区间,并对特征区的组织进行了分析.结果表明:试验合金的等温压缩过程具有等温流变特征、正应变速率和负温度敏感性;在试验范围内最佳的热加工工艺参数为变形温度425～440℃、应变速率0.0
采用Al-Cu-Si-Ni非晶箔作为中间层,在氩气保护下对5 A06铝合金进行瞬时液相扩散焊,焊接时间为10 min,焊接压力为2.5 MPa,研究了焊接温度(550～590℃)对接头组织和性能的影响.结果表明:焊接温度的升高可以促进中间层降熔元素铜、硅、镍的扩散,减少焊缝组织中脆性相的生成,从而提高接头的抗拉强度,但焊接温度为590℃时,接头抗拉强度下降;在试验条件下连接5A06铝合金的最佳焊接温度为580℃,此时中间层降熔元素与母材间扩散充分,接头连接界面模糊,接头质量较好,焊缝中心硬度最低,为76.
基于X80钢大尺寸管道与B型套筒间熔化极活性气体保护电弧焊环焊缝的热源与本构方程,建立焊接接头的有限元模型,模拟了左右两端同时焊接、左右两端交替焊接以及左右两端先后焊接3种焊接顺序下焊接接头的残余应力分布,并通过盲孔法验证模拟结果的准确性,讨论了焊接顺序对焊接残余应力的影响规律.结果表明:焊接接头的最大残余应力均位于外壁面距盖面焊道1.8～3 mm内,不同焊接顺序下管道和套筒左右两端残余应力分布规律相近;左右两端同时焊接顺序下管道和套筒的峰值残余应力最大,均位于外壁起焊点附近;有限元模拟结果与试验结果的相
采用恒温全浸腐蚀试验方法,研究了304和316L奥氏体不锈钢在565℃含不同质量分数(0,0.6％,1.0％,1.4％)氯离子杂质熔融硝酸盐(60％NaNO3+40％KNO3,质量分数)中的腐蚀行为.结果表明:在4种熔融硝酸盐中,304和316L不锈钢的腐蚀动力学曲线均呈抛物线型;随着氯离子含量增加,304和316L不锈钢的腐蚀速率均显著提升,腐蚀程度逐渐加重,腐蚀产物层在与基体结合处的裂纹增多,氯离子杂质通过活性氧化腐蚀作用加速了不锈钢腐蚀;与316L不锈钢相比,304不锈钢对氯离子杂质的腐蚀作用更敏感
使用Gleeble-3500型热模拟试验机对轧制态TC21合金在α+β两相区进行压缩变形试验,研究了合金在不同热变形温度(870～960℃)、不同应变速率(0.001～1 s-1)条件下的组织和流变应力曲线,建立了流变应力本构方程和动态再结晶位错密度模型,并进行了显微组织模拟及验证.结果表明:合金的流变应力曲线呈现的软化机制以动态再结晶为主;应变速率一定时,变形后组织中α相含量随变形温度升高不断减少,α相尺寸先增大后减小;变形温度为870,900℃时,α相尺寸随应变速率增大而先减小后增大,变形温度升至93
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对直径为8 mm的密封螺塞用锻造正火态45钢棒进行(750～880)℃×15 min淬火和550℃×30 min高温回火处理,研究了不同淬火温度下试样的显微组织、断口形貌和硬度,分析淬火温度对开裂的影响,并对热处理工艺进行优化.结果表明:当淬火温度为750,780℃时,淬火后试样均未发生开裂,而当淬火温度为800～880℃时均发生了开裂;随着淬火温度的升高,组织中铁素体减少,晶粒尺寸增大,硬度先升高后降低;在800～830℃淬火时,淬火开裂的原因为过冷奥氏体在马氏体转变相区冷却速率过大,组织应力在试样外层
材料和结构形式是影响机械结构设计的两个主要因素,随着新型复合材料、新型制造工艺以及新型结构模式的不断出现,尤其是机械结构在复杂载荷条件下可能表现出的塑性、蠕变、损伤累积、疲劳等非线性行为对于结构承载性能的影响,使得设计与评估方面的工程问题尤为显著.传统的材料选择与结构设计相对无关、顺序评估方法不再能完全满足现有需求,因此在结构设计中不应将材料简化为给定的性能和参数.以材料与结构形式的耦合作用实现更理想的结构性能要求在设计时综合评估材料特征、制造工艺、结构形式的影响,并持续进行参数调整和优化.为了实现耦合材
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