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研究方向
 
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研究方向  
 

 

主要研究项目有:

 

1)船板的复杂曲面钢板渐进成形

介:

板材渐进成形技术是当前塑性加工领域中一项前沿的柔性化制造技术,在航空航天、汽车、船舶等行业具有广阔的应用前景。本项目致力于把该项技术应用到海洋船舶工业中的船体复杂曲面钢板成形工艺及智能化成套装备的研发上,所涉及的核心关键技术有:1、船板数控渐进成形机床的创新设计;2、工具头加工轨迹的自动生成与优化;3、零件成形精度的提高与成形回弹的精确控制技术。

 

研制出新型船板数控渐进成形样机,包括数控渐进成形机床的结构设计、船板柔性支撑系统和工具头的优化设计;

实现工具头加工轨迹的自动生成与优化,即:在成形加工前,系统可以基于目标工件的几何与材料特征,通过有限元分析自动生成渐进成形轨迹和数控代码来驱动机床对船板进行成形加工,全程无需人工干预;

掌握钢板渐进成形回弹的精确控制技术,提高船板零件的成形精度。

 

优点

可实现各种复杂曲面船板的柔性渐进成形加工,替代造船行业传统的水火弯板工艺;

为其它领域(如航空航天、汽车、家电、医疗器具等)的复杂曲面板材的渐进成形工艺及设备研发提供参考与理论依据。

 

2)规则多孔金属材料制备

介:

规则多孔金属材料的制备工艺及其相关力学性能是本项目的主要研究内容。目前多孔金属材料主要通过发泡法或金属粉末烧结法制造,但这两种方法只适用于泡沫金属(非规则多孔材料)。而对于规则多孔金属材料,主要通过选择性激光烧结和脱模铸造的方法制造。这些方法工艺复杂、成本高。本项目提出一种新的规则多孔金属的制备方法,即:先采用传统金属板材冲压成形加工(冲裁和折弯等)的方式制成单个单元胞体,然后再将单个单元胞体拼接成规则多孔金属材料的整体结构。项目还将通过数值模拟和实验测试探讨结构的力学性能。

 

研究基于板材冲压制备多孔金属单元胞体的方法;

研究单元胞体自动化拼接方法;

分析规则多孔金属材料结构的力学性能。

 

优点

结合金属板材冲压方法,工艺简单,生产效率高;

金属单元胞体形状和尺寸可控;

多孔金属材料的一致性较高,各向同性性能好。

 

3)基于高压水射流的船舶除锈爬壁机器人

介:

船舶除锈清洗是造船的重要环节,是修船的关键组成部分。目前,国内各大修船企业普遍采用人工干气喷砂除锈,存在除锈成本高、严重污染空气和水体以及危害工人健康等弊端。世界上大部分发达国家己经禁止在敞开环境下使用干气喷砂除锈。我国正在构建以人为本的和谐社会,对严重污染环境型企业加大了整治力度。因此,如何在完成船舶除锈的同时,又不危害工人的健康,污染环境,这是需要迫切解决的问题。本研究提出基于高压水射流技术的船舶除锈清洗爬壁机器人自动化成套装备技术,将高压水射流除锈、真空系统抽干并排渣和爬壁机器人执行除锈作业三者成套设计于一体。利用高压水射流对船体除锈,对环境无任何污染,采用真空抽干水分并回收锈渣来防止返锈,应用大负载爬壁机器人来搭载除锈清洗器进行遥控作业,操作安全可靠,实现船舶的绿色、高效、高质量除锈清洗。

研究高压水射流除锈的机理和工艺,建立高压水射流除锈模型并以实验验证其理论模型;

设计并制作一套基于高压水射流的船舶除锈爬壁机器人成套装备样机;

在合作企业实现示范应用。

优点

绿色环保,无污染;

除锈成本低,仅为原来的40%左右;

除锈效率高,可达50m2/h以上,为单个工人的6倍以上;

安全可靠,工人远程遥控操作即可。

 

4)工业机器人设计与控制

介:

基于嵌入式运动控制系统,研制四轴SCARA机器人和六轴关节式机器人。四轴SCARA机器人要求重复定位精度优于0.05mm,运动速度大于1.5/秒,六轴关节式机器人重复定位精度优于0.08mm,运动速度大于2/秒。

已经研制出四轴和六轴机器人如图所示。样机运行稳定,定位精确,用户可自定义IO,实现多种运动轨迹的实时切换。对机器人机构学、运动学和动力学建模、运动插补算法、机器人运动控制系统等领域进行深入研究,完成了四轴和六轴机器人样机的研制,并在深圳高交会上进行展示,取得了良好的效果。

 

传统的人工打磨抛光方式效率低、产品质量一致性差,而且打磨车间粉尘多,环境恶劣,存在较大的安全隐患对人体也十分有害。近年来随着企业招工难,人力成本不断增加,企业生产模式转型升级等,迫切需要自动化的抛光打磨设备,以降低企业成本、提高企业市场竞争力。为此我们设计并研制了一套抛光打磨机器人系统,该系统由工业机器人、力检测补偿装置、砂带机、布轮机等组成,通过设计合适的夹具夹持工件可以实现水龙头、门把手等复杂曲面的打磨抛光。该套打磨系统已经应用于相关企业,下一步我们还将设计实现针对运动器械、眼镜架等复杂物体的打磨抛光系统,推动传统抛光打磨企业向自动化、智能化的模式转变。

 

5)无线多功能全谱食品快速检测仪

介:

        具有无线接入的多功能食品快速全谱检测仪融合了比较创新的光学技术以及智能化技术。将在三大核心技术方面取得突破,即基于“双凹面反射镜+固定平面光栅+CCD 阵列探测器”的光路技术,基于无线Wi-Fi/GPRS 的检测数据无线传输技术,基于紫外可见分光光度法的食品快速检测方法数据库及配套试剂盒。

        基于“双凹面反射镜+固定平面光栅+CCD 阵列探测器”的全谱光路体积便携,无运动部件抗干扰性强,具备较高精度的仪器性能指标,特别适用于食品的现场快速检测。同时,全光谱覆盖也为检测项目的不断升级提供了硬件基础。基于 Wi-Fi/GPRS 无线通信技术的引入使得本项目开发的仪器不仅是测试工具,而是能作为物联网节点融入到食品安全监控网络中,使得检测结果能够最快地反馈到食品质量监管部门,有利于提高食品安全执法响应速度。仪器采用智能 ARM 芯片进行主控,内置的检测数据库覆盖比较全面,调用简单,且可不断升级,从而为食品检测提供持续的支持。

主要指标参数如下:

波长范围:350nm-800nm(具体范围可在此区段内任选)

CCD 扫描时间:0.003s-60s

光谱分辨率:优于3nm(在350-800nm 整区段条件下)

波长准确度:±0.5 nm

波长重复性:±0.1 nm

基线平直度:±0.005Abs

吸光度噪声:±0.003Abs

吸光度测量准确度:±1%

吸光度测量重复性:±0.3%

供电方式:外接供电、锂充电电池可选

数据传输:Wi-FiGPRS 可选

软件:基于紫外可见分光光度法的食品安全检测方案数据库(基础数据库包含30 种检测方法,可不断升级)

 

6)机器人用RV减速器的研究

主要研究内容:

RV传动机构的特性分析

RV减速器传动系统的动力学特性研究

摆线齿轮的修形技术

高精度摆线轮的制造方法与工艺研究

机器人RV减速器样机及测试