水体采样机器人设计及仿真OA
针对现有水体采样技术误差大、效率低、样品易污染及系统稳定性低等问题,设计了一款由船体机架、多层深采样模块、采样瓶自动灌装封装模块、采样瓶收纳模块及动力模块组成的全自动水体采样机器人。多层深采样模块采用卷筒收放水管、360°回转接头及电磁换向阀,实现多深度连续采样与管道自清洁;采样瓶自动灌装封装模块以叶轮传动组件为统一动力源,通过机械联动配合完成灌装、压盖与瓶切换,降低污染风险;动力模块采用四电机矢量推进提升机动性;引入深度传感器与模糊PID闭环控制算法实时调节采样深度;利用Ansys对机架、矢量转向轴进行静力学分析,并对叶轮进行流固耦合分析,验证结构强度。结果表明:机架最大应力3.22×10^(7)Pa、变形0.030 mm;矢量转向轴最大应力3.81×10^(6)Pa、变形0.13×10^(-3)mm;叶轮在15 m/s流速下最大应力4.77×10^(7)Pa、变形0.031 mm,安全系数5.8,均满足强度要求。所提设计集自动化、机械联动与闭环控制于一体,可有效提升采样效率与可靠性,为复杂水域水体环境监测提供了技术参考。
师玉巍;牛智;辛亮;张永弟;刘玉鑫
河北科技大学机械工程学院,河北石家庄050018 河北省通用航空增材制造协同创新中心,河北石家庄050018 河北省增材制造产业技术研究院,河北石家庄050018河北科技大学机械工程学院,河北石家庄050018 河北科技大学人工智能与机器人研究院,河北石家庄050018 河北省机器人与具身智能重点实验室,河北石家庄050018河北科技大学机械工程学院,河北石家庄050018河北科技大学机械工程学院,河北石家庄050018 河北省通用航空增材制造协同创新中心,河北石家庄050018 河北省增材制造产业技术研究院,河北石家庄050018河北科技大学机械工程学院,河北石家庄050018 河北科技大学人工智能与机器人研究院,河北石家庄050018 河北省机器人与具身智能重点实验室,河北石家庄050018
信息技术与安全科学
工业机器人技术控制系统仿真技术计算流体力学机械设计模糊PID
《河北科技大学学报》 2026 (4)
P.397-406,10
国家自然科学基金(U24A6005)中央引导地方科技发展资金(246Z1907G)河北省教育厅科学研究项目(JZX2024014)。
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