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机器人的机械设计精选(九篇)

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机器人的机械设计

第1篇:机器人的机械设计范文

本文在简要介绍了并联机械腿与六足机器人的基础上,对机器人整体及机械腿构型进行了分析,并重点阐述了基于并联机械腿的六足机器人的整体设计问题,希望能够为有关人员提供参考。

【关键词】并联机械腿 六足机器人 设计

六足机器人是机器人中的一种主要类型,传统六足机器人机械腿的设计往往采用串联的形式来完成,由此导致的机器人或体型过于单薄或行动不够灵活的问题对设计水平的提高造成了严重阻碍,基于并联机械腿的六足机器人的设计能够有效解决这一问题。1 六足机器人与并联机械腿

六足机器人是多组机器人中的一种,是以仿生学为基础所设计的机器人形式,主要仿照蜘蛛的爬行方式所设计。传统的履带式机器人在崎岖不平的路面行走时,很容易受到路面状况的影响而出现行走不流畅的问题,六足机器人的出现使得这一问题得到了很好的解决,就目前的情况看,六足机器人的设计已经成为了机器人领域的重点。

并联机械腿是相对于串联机械腿的一大概念,是多足机器人机械腿设计的一种主要方法,相对于传统的以串联为主的机械腿设计形式而言,有研究认为,并联机械腿在平衡性方面更好,同时也能够达到行动更加灵活的效果。

2 机器人整体及机械腿构型分析

2.1 机器人整体构型

六足机器人仿照六足动物而设计,根据对六足动物腿部结构的观察发现,一般存在两种结构,第一种结构中,六条腿的自由度数量以及类型均相同,各条腿之间呈现复制关系;第二种结构中,六条腿的结构对称相同。本文中六足机器人的整体设计采用第一种构型方式。六足动物腿与躯干的连接点在躯干的布局形式主要包括两种,一种为轴对称布局,另一种为面对称布局。其中,第一种情况下,六条腿均匀分布在躯干的各个方向,而第二种情况下,六条腿在分布在躯干的左右两侧。根据对力学理论等的考虑,决定将六足机器人的整体构型选择为轴对称的方式。

2.2 机械腿整体构型

六足机器人足的形式包括两种:一种与地面之前采用点接触的方式;第二种与地面之间采用面接触的方式。两种方式所遵循的力学原理不同,同时对于机械腿的要求也不尽相同。根据对力学等方面的数据的计算与分析,将机械腿的整体构型确定为了2-UPS+UP的形式。

3 基于并联机械腿的六足机器人的整体设计

3.1 基于(U+UPS)P+UPS机构的六足机器人设计

基于(U+UPS)P+UPS机构的六足机器人的设计,其机械腿采用了轴对称的布局方式,在这一布局方式的基础上,六足机器人的每一条腿在躯干中都呈均匀分布,以此为基础,完成了机器人的设计。

机器人主要包括7个组成部分,分别为控制计算机、躯干、伺服电机驱动器、机械腿连接器、机械腿、球面副与足。

(1)控制计算机,功能在于实现对机器人行为的全面控制;

(2)躯干,是机器人的主要组成部分;

(3)伺服电机驱动器,功能在于实现对六条腿的驱动,以使机器人能够实现行走;

(4)机械腿连接器,功能在于将躯干、驱动器以及计算机控制器三者与机械腿连接起来,以为上述三者对机械腿的共同控制成为可能。

(5)机械腿,功能在于在1、2、3的控制下,实现行走;

(6)球面副;

(7)表足。将6与7连接的目的在于使足能够贴近地面,以保证机器人行走的稳定性。

3.2 基于2-UPS+UP机构的六足机器人试验样机研制

在2-UPS+UP机构的基础上,通过对六足机器人各项参数的计算,最终研制出了具体的试验样机,其构成情况如图1。

在试验样机中,1代表躯干组件,组件中包括与躯干有关的众多部件。2代表控制系统,即以计算机技术为基础的,实现对机器人行走以及行为方式的控制的核心系统,是机器人行走实现的主要保证。3代表机械腿连接架,功能在于将机械腿与核心部件以及躯干相连接。4代表驱动通信组件;5、6、7分别代表机械腿、弹簧球面副和足。

通过将上述设计效果应用与实践发现,该机器人在真正构建完成之后,其结构十分紧凑,因此不会出现串联机械腿中六足机器人体型过于庞大的问题,实践证明,及时在狭小的空间内,该机器人也能够灵活行动。通过以并联机械腿代替串联机械腿的方法,使得该机械人的承载能力得到了极大程度的提高,通过实践发现,其承载力能够得到150kg的标准。

由于机器人的核心控制系统处于躯干顶部,因此即使在穿越沼泽以及其他路况较差的区域时,其核心控制系统也不会被破坏,这对于机器人性能的保证具有极大的价值。通过蓝牙通信的方式,工作人员还能够利用平板电脑等设备,对机械人进行自由的控制。

4 结论

相对于传统的串联机械腿而言,并联机械腿具有行动灵活且承载力强的特点,以此为基础所设计的六足机器人,性能更加完善,因此,有必要将并联机械腿应用到六足机器人的设计过程中。需要注意的是,为保证设计效果,必须提高各项参数计算的准确性,这样才能使机器人各部分结构功能得以正常发挥,同时能够保证机器人各部分功能得到综合,这对于其功能的实现十分重要。

参考文献

[1]荣誉,金振林,崔冰艳.六足农业机器人并联腿构型分析与结构参数设计[J].农业工程学报,2012(15):9-14.

[2]荣誉,金振林.3-DOF并联机械腿动力学建模与伺服电机峰值预估[J].光学精密工程,2012(09):1974-1983.

[3]荣誉,刘双勇,韩勇,林峰,李凯.六足制孔机器人三自由度并联机械腿的误差模型及验证[J].农业工程学报,2016(15):18-25.

作者单位

第2篇:机器人的机械设计范文

[关键词]机械设计;安全设计;危险识别

机械是现代化生产中各行各业不可缺少的生产设备,从机械的发展历史看,机械是用来代替人的劳动,目前已从简单的工具发展到完全自动化的机械。在生产的人机环境系统中,机械与人相比,它有许多人所不可能具备的优点,主要是:提高劳动生产率、能量大、功率大、精度高、灵敏度好、耐用性强、可靠性高、运转速度快、适应性强等。

由于人与机械的广泛接触,就有可能对人产生损伤或者危害人的健康,机械作业是一种事故多发性作业,近年来,机械设备的事故比较多,发生机械事故的原因可归纳为人的不安全行为、设备的不安全状态和环境的不安全因素等三个方面,据统计,造成机械伤害事故中的直接原因,由于设备的不安全状态,因防护缺陷(没有防护、防护不当、保险装置、信号装置缺乏等)而造成的各类事故占机械伤害事故的71.56%。我国机械伤害事故中,多数事故也与防护不当有密切有关,因此,重视机械的安全性是十分重要的。

为了从根本上防止机械伤害的隐患,应尽量采用各种有效地先进的技术手段,从根本上消除危险的存在;使机器具有自动防止误操作的功能;使机器具备完善的自我保护能力;优先采用安全保护措施,就必须从设计入手。在机械的设计时,就要考虑机械的本质安全,设计有安全可靠的各种防护措施、安全保障装置等。全面分析、研究机械运行、使用、维修中可能存在的不安全因素、可能发生事故的可能性及事故的危害程度,把保证机械的运行、使用、维修安全贯穿于整个设计中。

机械安全设计作为现代设计方法的重要组成部分,随着先进制造技术的推动和市场对机械产品需求的多样化,通过10多年来对传统安全工程的摒弃、扩展和延伸,逐步形成了以系统工程理论为指导,以基础科学、工程技术以及管理科学构成的多层次的安全科学。机械安全设计的主要包括以下内容:

1、危险识别

危险识别在机械安全设计中占有十分重要的地位,它的目的是描述危险的性质和识别它们各自危险所产生的后果。在对机械进行安全设计、制定有关安全标准和风险评价时,必须要对机器可能产生的危险进行识别。它是安全评价和安全设计的主要依据,危险识别的准确与否,直接影响到安全性能的好坏。机器可能产生的危险主要分为2大类:

(1)机械危险 主要包括挤压危险、剪切危险、切割危险、缠绕危险、吸人或卷入危险、冲击或碰撞危险、刺伤或扎伤危险、摩擦和磨损危险、高压流体喷射危险等。

(2)非机械危险 主要包括电气危险、热危险、噪声危险、振动危险、辐射危险、材料或物质产生的危险、未遵循人类工效学原则而产生的危险及综合性危险等。

2、安全评价

风险评价是在危险分析的基础上,根据现有工艺水平对机器在每种危险状态下可能产生伤害的概率和严重度进行全面评估和判定。安全评价的目的是帮助设计者根据现有技术水平,以及由此引起的各种约束确定最优的安全措施,使机器达到最高安全水平。

(1)风险评价要素 风险评价通常包括以下3个方面的要素: ①评估可能伤害的严重度。可通过伤害的范围、伤害的限度、伤害的严重度等因素进行评估;②人们暴露于危险区的频率。通过对进入危险区的性质、频次、持续时间和人数等因素来进行评估;③预测危险出现的概率。主要对以下因素进行预测:机器及其它元器件的可靠性及有关统计数据,类似机器事故历史资料。

(2)风险评价的定性方法:风险要素评估完成后,需对机器进行危险评价,以确定机器是否达到安全要求。

(3)综合运用各种系统安全分析和评价方法:采用系统工程方法进行风险评价已有近20年的历史,发展了数十种系统安全分析方法,能从各种不同的角度对系统进行风险评价。从分析的数理角度出发,这些方法可分为定性分析和定量分析。从分析的逻辑观点出发,又可分为归纳法和演绎法。其中,不少方法是相似的、重复的,但是按照系统寿命周期的时间进程,这些系统安全分析方法之间又互有联系,各有利弊。

在伤亡事故分析预测方面,比较常用的系统安全分析方法有初步危险分析(PHA)、故障类型和影响危险度分析(FMECA)、事件树分析(ETA)、故障树分析(FTA)、管理疏忽和危险树分析(MORT)等。其中,在我国乃至国际上应用最广泛的是故障树分析。

3、机械安全设计

根据风险评估的结果进行安全设计,在选择安全设计的最优方法时,必须遵循以下原则:

(1)结构安全设计 机械安全设计的第一步是对其进行结构设计,结构安全设计应考虑的主要因素如下:

①使机器外观达到本质安全的结构设计,在不影响正常功能实现、使用的情况下,凡人体易接近的机械外形结构应平整、光滑、不应有易引起损伤的锐角、尖角、突出物、粗糙表面等。

②使机器有关运动参数达到安全的设计; 直线运动部件之间或直线运动部件与静止部件(包括墙、柱)之间的距离,必须符合有关安全距离的规定,应保证不该通过的身体部位不能通过。限制操作力、运动件的质量和速度、往复运动件的运动距离和加速度、机器的噪声和振动、机器的表面温度等。

③合理规定和计算零部件的强度和应力;

④合理选用材料;

⑤选用本质安全技术和动力源;使机器与所有动力源或其他供给断开。断开必须做到既可见(动力源连续性明显中断),又能通过允许检查断开装置上操纵器的位置而确认,并且还必须明确表示出机器的那些部分已被断开。如果需要(例如:对于大型机器或在设施中),将所有切断装置锁定在“断开”位置。机械的动力源不管什么原因中断或波动后,要重新建立时不得导致危险状态。

尤其是:

A、机器不得意外起动;B、一旦停机命令发出,机器必须停止运转;C、机器的运动部分或由机械夹持的工件不得落下或抛出;D、不得防碍自动或手动停止机器的运动部分;E、防护装置必须保持完全有效;F、采取措施保证在断开点的下游不再有:位能(如:电解、可以释放的液压或机械能);动能(如:通过惯性可以继续运动的部件)。

在一旦停机命令发出,机器必须停止运转的措施效果通过工作安全系统进行验证。这些措施会使机器达到“0能量状态”;断开和能量泄放可提供很高的安全水平。

⑥应用强制机械作用原则;⑦应用人机工程原则;⑧应用人类工效学原则;⑨提高机器及零件的可靠性;10使机器的调整、维修点位于危险区之外。

第3篇:机器人的机械设计范文

[关键词]电器 机械制造 机械设计技术

中图分类号:TH16 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)47-0284-01

引言

随着社会科技的快速发展,人们生活水平的不断提高,针对于现代电器机械产品,对于其机械设计提出了更高的要求。现阶段,在广大消费者的家中电器也是越来越多,而电器是否安全、是否环保都成为了广大消费者急切关心的问题。因此在对电器进行设计和制造时,这些问题都成为了主要的问题。因此生产厂家必须认识到,电器在进行制造和设计时,必须清醒的考虑到,电器产品不单单需要满足产品的性能、寿命,还需要考虑到电器产品对于消费者家庭的安全性,对于这个社会的环保性,这样才能够确保电器市场长盛不衰。

1 电器机械设计中的关键技术

1.1 材料设计选择

在对电器机械进行选材时,不单单要考虑到未来电器产品的性能,还需要考虑到电器机械对于客观条件和主观条件的准则,因此在选取电器机械设计中的材料时,就应当遵循以下准则:

⑴首先电器机械的材料必须要能够可回收再利用,所以在选择的时候必须选择低消耗、无毒、无污染、无腐蚀性以及可降解的原材料,例如铁、铜以及其他能够降解的塑料。就比如在冰箱的生产中,因为冰箱的电器部件是要求高度集成化的,因此冰箱门采用的是不含毒的PVC材料,且耐腐蚀性,长久使用也不会给消费者带来任何的影响;

⑵选择与环境兼容性较好的材料。在对一个电器机械设备进行设计时,要保证每一个部件都选择一种类型材料,且每一个部件的型号、种类以及等级都是要相同的,以免多种类型的材料混合在一起,反而起到反效果。且使用同种类型的材料,能够使电器设备得到很好的兼容性。

⑶电器产品的质量是由电器设备的好坏直接决定的,也就是说电器产品的质量也是由电器设备的价格所决定的。因此,在选择电器材料的时候,要选择具有经济性的材料,而经济性的材料主要包括了对于环境的综合性考量,对于环境的相容性以及定量化以及可回收性。

1.2 电器机械可拆卸设计技术

在现今电器产品中,可拆卸是电气设备环保的主要内容,且现今,可拆性已经成为了产品结构设计的准则,使得电器产品具有维护方便,在产品回收时,能够彻底的回收利用,不会造成浪费。为此,电器设计人员应当多跑市场,收集广大消费者、售后服务人员以及回收部门的意见和信息,了解其中存在的问题,并在设计的时候从结构上考虑电器拆卸的难易度,从而提出相应的设计方案。一般在设计可拆卸电器设备时,应当尽量的避免不可拆卸的连接方式,例如焊接或是铆接。可采用搭扣、丝扣这种咬合式的连接,这样就能够方便对零部件的调整和更换,一旦出现了破损的部位,消费者自己就能够动手更换。就比如日立的冰箱,其所采用的就是可拆卸的设计,将冷凝器与压缩机全部集合在冰箱的底部,在拆卸的时候,只需要将四个螺丝钉拆下,就可以全部回收[1]。

1.3 电器机械的可回收设计技术

对于电器机械的可回收设计,可以说是符合现代化环保的理念,将物品回收再利用。因此在进行回收设计的时候,就需要考虑电器设备的回收的可能性,回收的价值以及回收后的处理方法,从而将电器设备的资源利用到极致,不给资源造成浪费,不给环境造成污染。针对于电器机械的可回收设计,其中主要包括对于材料的回收,要保证电器设备的材料在回收后还能够运用到其他地方;回收电器机械的工艺和方法。因此在进行设计的时候,不能够埋头设计,要积累相关的数据和资料,才能够保证所获取的资料是满足于设计的需求,真正达到回收设计的目的。

1.4 电器机械的模块化设计技术

每一款电器设备都是一个独立的大型模块,在这个大型的模块中,又可以细分为多个小型的模块。而所谓的模块,实际上是电器设备的功能,保证每个设备功能能够得到有效的利用,那么这一款电器产品就能够得到完好的利用。例如在设计冰箱时,冰箱中功能主要是可以分为五个模块,分别是箱体模块、箱门模块、制冷系统模块、外部包装模块以及电气系统模块,通过这五个模块完美的结合,就可以设计成一个环保而又实用的冰箱。且通过对模块的组合,可以丰富电器市场对于电器产品的种类需求,加快更新换代的速度。就像微软公司每一个月都会推出一款新的系统,其实就是在原系统上进行了更新,并在一次次的发展中不断的摸索。相应的,电器设备也是如此,将电器产品中的每一个模块都设计成可拆卸、可维修、可回收的部件,就可以满足这个市场的个性化需求[2]。

1.5 电器机械的节能设计技术

在当今时代,节能是一个极富创新的理念,电器设备的节能不仅可以节约国家的电力资源,消费者的经济资源,也可以对环境的保护起到一个重要的作用。在对电器机械的节能设计中,其主要包括了对电器产品结构、电器的功能以及电器工艺三方面。在电器产品的结构上要尽量是能够简便,不能够采用过度消耗的零部件,减小电器产品的体积与重量。在电器功能方面,虽说要符合消费者的需求,但是要秉持着人机工程学的原理,降低使用者的使用强度与技术要求,达到人机和谐的目的。最后实在电器工艺上,需要采用现阶段的最新的工艺,才能够将材料的损耗降到最低,保证电器产品的节能。

2 电器机械设计的发展前景

现阶段,我国在对于电器设备这一方面的发展前景,从整体上看,主要有三点。⑴电器机械产品为了适应市场的需求,保证产品的性能,因此在设计的过程中就需要尽量的提高电器产品的性能,保证电器产品的寿命。而针对该方面,在设计部分一般是在其动态设计、防腐设计以及控制设计商;⑵现代电器市场的竞争越来越激烈,因此,其设计出来的产品在投放市场时,一定是要具备完善的竞争力,而其完善的竞争力除了电器企业的品牌之外,还需要有新技术的支持,这样才能够在市场竞争中占得先机;⑶在当今社会,节能环保是最受消费者和厂商关注的问题,因此在对电器机械进行设计时,就应当以绿色设计为主要的设计理念,从而以资源的再利用为主要的前提,通过电器机械设计将电器资源利用到最大化[3]。

3 结语

当前电器市场日新月异,为了应对当前的市场形势,机械制造业必须紧跟时代脚步,以最新的发展理念为先驱,把好技术关,让消费者用的放心,厂家安心。本文主要是以机械制造中的电器机械制造为例,对电器机械设计技术进行了一个简要的了解,并对当前电器机械设计技术的发展趋势进行阐述,旨在能够为相关工作者提出一丝启示,并最终实现高质量、高标准的电器机械产品。

参考文献

[1] 陈静.机械设计技术的发展现状与趋势[J].中国石油和化工标准与质量,2011(01):22-26.

第4篇:机器人的机械设计范文

关键词:医疗器械;人机工程学;医院;提高

人机工程学是近年来新兴词汇,国际人机工程学会为人机工程学做出明确解释:人机工程学是研究人与系统中其他因素之间的互相作用,以及应用相关理论、原理、数据等方法来设计,最终达到优化人类和系统效能的科学。人机工程学注重人的价值,能将人的价值作为工作研究的首位。针对我国医疗器械中的不足,人机工程学与医疗器械的融合已迫在眉睫。

一、在医疗器械中实施人机工程学的意义

人机工程学作为一种新兴的系统科学,将人的人体科学、安全科学等因素完美的结合起来,进一步上升了人的高度。人机工程学以研究人与机械等外部环境的关系,完成对人的进一步阐释。

医疗器械作为一种特殊的使用工具,在保证人的生命安全上具有重要的意义。但机械不同于人类,毫无情感可言,不利于医院实施人性化服务。在以人机工程学为背景进行医疗机械改进的情况下,会把人作为研制医疗器械的主要依据,保证相关机械性能好、操作简单、服务更人性化、医治效率更高,保证医院能更好地开展医疗活动,提高医院服务质量。

医院医疗器材种类繁多,在研制、使用过程中不可避免的会出现各种问题。在我国现代医院中,医院的消耗品超过50种类别、2000多种分支,医生在使用相关物品过程中,势必会保持高度的紧张感,使治疗过程更加死板。这种情况不但不利于医生开展治疗工作,也会降低患者对医院的评价。在医疗器械中应用人机工程学,会把使用医疗器械的过程简单化、舒适化,缓解医生工作压力,提高患者对医院评价,方便医院开展更深层次的治疗活动。

二、在医疗器械中应用人机工程学的措施

在医疗器械中应用人机工程学,要把人作为工作的核心,从中分析应用人机工程学的具体措施。

2.1以人为中心

人是人机工程学的核心,在医疗器械中应用人机工程学必须要把人作为工作的出发点和归属点。在应用以人为中心过程中,要保证要坚持三点原则:第一,要确保医疗人员能参与到医疗器械设计环节中,方便医护人员能根据日常治疗、护理行为,为改进医疗器械提出更多的建议;第二,合理分配医护人员分工,保证在医疗过程中能科学有效的使用医疗器械;第三,及时对护理人员和患者反应回来的信息作整理总结,针对反应结果实施对医疗器械的改良改进工作,方便医护人员能更高效的使用医疗器械,保证患者能接受到更方便的医学治疗。

医院护士呼叫器是医院最常见的医疗器械,保证患者24小时能在病床上呼叫护士。护士呼叫器具有声音大、持续时间长等特点,能保证护士在最短时间内为患者服务。但患者的需求具有突发性,如果护士正在处理医疗设备,护士呼叫器突然响了,会使护士受到惊吓,影响护士工作效率;在夜间护士呼叫器的弊端更为明显,如果护士站离病房较近,护士呼叫器很可能影响到其他患者休息,影响治疗过程。在以人为中心进行医疗器械改进过程中,可以将呼叫声音制作成音乐,或对响铃过程进行设置,让响铃前两秒的声音降低,保证护士能有一个接受的过程。

在具体操作过程中,要将坚持四个方式:第一,详细说明医疗器械的使用要求;第二,确立医疗器械解决方案;第三,根据相关医疗器械的使用要求进行评价分析;第四,详细说明相关医疗器械的具体使用范围。上述四点能有效保证在使用医疗器械过程的规范性,确保医护人员能科学的使用相关仪器,在相关医疗设备出现出现故障时,医护人员也能及时的采取补救措施,确保医护工作能合理有效的进行。

2.2简化操作界面

医疗设备操作界面复杂,是我国医疗器械中的通病。德国Sturgart设计中心曾为评判医疗器械操作难度制订了5方面标准:第一,医疗产品与人体的尺寸、外形和用力特点是否匹配;第二,医疗产品是否顺手好用;第三,相关操作人员在操作器械过程中是否存在发生危险的可能;第四,各个操作、显示单元是否清晰可见;第五,相关医疗器械是否方便保养维护。我国医疗设备或多或少的不符合上述五个标准,有些医疗机械体积大、精密度高,不利于保养维护;一些器械指示灯过多,导致医护人员无法清晰的分析指示功能;一些医疗器械使用不顺手,影响正常的医疗过程。

在简化操作界面过程中,首先要坚持合理性原则。操作界面是医护人员操作机械的基础,因此要保证系统设计具有合理性和明确性,将相关信息能完整的、科学的呈现出来,保证有效的进行操作活动。其次要遵循动态性原则。动态系统方便操作管理,这是全社会的共识,将动态原则融入到操作界面中,能降低操作界面的操作难度,使相应管理范围一目了然的出现在视野中,简化了医护人员操作程序,使相关医疗器械更具灵活性;最后要遵循安全性原则。医疗设备设计范围很多:电磁、超声波、放射线等,不能科学操作相关医疗设备,会对患者造成二次伤害。在简化操作界面过程中,要明确医疗器械的危险性,对相关注意事项作特殊标记,将安全工作落实到实处。

结束语:人机工程学是有效提高医院治疗水平和服务水平的重要保证。人机工程学能改善现阶段我国医疗器械中的弊端,保障医疗器械提供更人性化服务。人机工程学在未来会有更广阔的发展空间,在这期间,需要设计研究人员、医护人员和患者的参与协作,减少医疗器械中的不足,提高医疗器械功能的可行性,提高医疗器械为患者服务的能力。

参考文献

[1]王殊秩,钱省三. 医疗器械设计中的人机工程设计研究[J].上海理工大学学报,2012(8):45-48

[2]李震,张金海. 人机工程在医疗器械设计中的应用[J].设计与制造.专题,2013(12):78-83

[3]崔云. 医用器材中的人机工程学问题[J]. 武汉理工大学学报・信息与管理工程版,2014(1):105-106

第5篇:机器人的机械设计范文

【关键词】码垛机械手;实体建模;PLC;电气原理图

圆柱型四自由度码垛机械手是我们工业生产领域中重要的组成部分,它可以满足各种各样的生产要求,其组成结构相对简单、成本低、结构紧凑,在机械自动化生产中应用的较为广泛,例如工业四自由度搬运机器人。在实际生产过程中,圆柱型码垛机械手更多的是采用气动技术和PLC控制技术[1-4]为主控制器,通过外界传感器接收信号,将信号传递到主控制器上,主控制器作出反应来控制执行器,执行器再对机器人末端做出反应,从而使得机器人按照实际要求做出相应反应。

1码垛机械手组成结构

图1是圆柱型四自由度码垛机械手结构图。结构包括:末端执行器,小臂,大臂,底座[5]。其原理如下:底座通过气缸伸缩实现旋转作用;大臂主要通过气缸伸缩实现升降作用;小臂的作用是实现前后伸缩;末端执行是机械手抓取工作,主要是通过气缸伸缩实现抓取。

2气动部分设计

2.1气动回路设计

本文设计的码垛机械手控制系统的动力来源是气压。相对于液压传动,气压传动的优点是不会污染环境,符合环保设计。因此,在设计过程中采用气压作为动力来源。如图2所示,使我们设计的四自由度码垛机械手控制的气动回路。如图2所示,气动回路图由气缸、电磁阀、减压阀、压力表组成。气缸的作用做钥匙控制底座、大臂、小臂、末端执行器的动作。电磁阀的左右换向决定了气缸的伸缩,从而决定码垛机械手动作。具体执行过程如下:如图2所示,从左侧到右侧,气缸依次控制码垛机械手末端执行器、小臂、大臂、底座。通过气缸1的伸缩来控制码垛机械手末端抓取工作,如图3所示,气缸1的伸缩运动由开关按钮SB1、SB2控制。当按下SB1开关,SB2处于中位时,气缸1此时处于静止状态。当按下开关SB2,电磁阀左侧的店,气缸伸出,末端执行器实现抓取;当SB2关闭时,电磁阀右侧得电时,气缸1缩回,末端执行器将会松开。通过气缸2的伸缩来控制码垛机械手小臂伸缩工作,如图3所示,气缸2的伸缩运动由开关按钮SB3、SB4控制。当按下SB3开关,SB4处于中位时,气缸2此时处于静止状态。当按下开关SB4,电磁阀左侧的店,气缸伸出,小臂实现伸出状态;当SB4关闭时,电磁阀右侧得电时,气缸2缩回,小臂将会收回。通过气缸3的伸缩来控制码垛机械手大臂升降工作,气缸3的伸缩运动由开关按钮SB5、SB6控制。当按下SB5开关,SB6处于中位时,气缸3此时处于静止状态。当按下开关SB6,电磁阀左侧的店,气缸伸出,大臂实现上升状态;当SB6关闭时,电磁阀右侧得电时,气缸3下降,大臂处于下降状态。通过气缸4的伸缩来控制码垛机械手底座旋转工作,气缸4的伸缩运动由开关按钮SB7、SB8控制。当按下SB7开关,SB8处于中位时,气缸4此时处于静止状态。当按下开关SB8,电磁阀左侧的店,气缸伸出,底座实现顺时针旋转;当SB8关闭时,电磁阀右侧得电时,气缸3缩回,底座处于逆时针旋转状态。

2.2PLC控制设计

工业生产过程中,码垛机械手控制系统的设计十分重要。本文主要是气压传动结合PLC控制技术来控制圆柱型码垛机械手。在这里我们选择了三菱PLC作为本设计的主控制器,通过传感器接受外界信号传入主控器中进行动作分析,然后给执行器气缸发出指令,从而控制码垛机器人进行相应的操作。通过图3码垛机械手气缸控制图,对输入和输出进行I/O分配,其图4为机械手I/O接线图[6]为机械手I/O分配表。2.3PLC控制梯形图设计结合码垛机械手I/O接线图和I/O分配表以及码垛机械手控制原理,通过三菱PLC编程软件[7]柱型码垛机械手控制程序,将程序代码输入软件进行仿真,其梯形图如图5所示。

3总结

根据圆柱型码垛机械手实现的生产要求,设计了码垛机械手结构,并设计了PLC控制系统,通过电磁阀换向来控制气缸的伸缩,从而控制码垛机械手运动。利用三菱编程软件进行实验仿真,实验结果表明该控制系统设计的合理性,符合生产要求。

参考文献

[1]徐福玲,陈尧明.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社,2007.

[2]杨慧娟.气压传动与控制在可控震源上的应用[J].物探装备,2005(3):31-34.

[3]黄伟,胡青龙.机械手PLC控制系统的设计[J].机电工程技术,2008(11).

[4]陶建国,刘廷荣,杨文凯.一种模块式气动机械手及其作业分析[J].机械工程师,1997(3).

[5]阳险峰.三菱FX系列PLC[M].北京:中国电力出版社,2015.

[6]李金城.三菱PLC功能指令应用详解[M].北京:电子工业出版社,2011.

第6篇:机器人的机械设计范文

2008年1~11月,我国医疗仪器设备及器械制造业累计工业总产值为677.35亿元,同比增长32.53%,增速比上年同期上升了11.11个百分点;累计工业销售产值为656.25亿元,同比增长32.23%,增速比上年同期上升了9.43个百分点;产销率为96.89%,比上年同期减少了0.22个百分点。去年11月末,产成品资金占用为47.50亿元,同比增长25.23%,增速比上年同期上升了8.23个百分点。其中:医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植(介)入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计工业总产值分别为244.32、10.82、28.83、217.78、44.01、29.20、102.40亿元。

一、医疗仪器设备及器械制造业运行情况

(一)行业规模

2008年1~11月,我国医疗仪器设备及器械制造业累计实现产品销售收636.49亿元,同比增长28.48%,增速比上年同期上升了6.31个百分点。去年11月末,我国医疗仪器设备及器械制造业资产总计为606.38亿元,同比增长17.45%,增速比上年同期上升了0.92个百分点;企业数为915 个,比上年同期增加了109个;从业人员年均人数为18.72万人,比上年同期增加了12.26万人。其中:医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植(介)入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业企业数分别为239、33、45、280、79、60、179 个,占行业比重分别为26.12%、3.61%、4.92%、30.60%、8.63%、6.56%、19.56%。

医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植(介)入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业从业人员年均人数分别为4.60、0.40、0.69、8.15、1.10、1.15、2.61万人,占行业比重分别为24.57%、2.14%、3.69%、43.54%、5.88%、6.14%、13.94%;医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植(介)入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业人均资产总计分别为52.70、26.56、42.59、18.97、24.84、30.50、40.76万元/人,比行业平均水平分别多20.30、少5.84、多10.19、少13.43、少7.56、少1.90、多8.36万元/人。

医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植(介)入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计产品销售收入分别为229.42、9.53、27.85、207.23、39.39、28.00、95.07亿元,占行业比重分别为36.04%、1.50%、4.38%、32.56%、6.19%、4.40%、14.94%;累计产品销售收入同比增长分别为24.69%、31.76%、34.45%、28.92%、29.05%、28.08%、35.19%,比行业平均水平分别低3.79、高3.28、高5.97、高0.44、高0.57、低0.40、高6.71个百分点。

医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植(介)入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业资产总计分别为242.58、10.63、29.35、154.71、27.40、35.19、106.51亿元,占行业比重分别为40.00%、1.75%、4.84%、25.51%、4.52%、5.80%、17.56%;资产总计同比增长分别为17.89%、10.97%、13.82%、15.60%、14.98%、23.47%、19.69%,比行业平均水平分别高0.44、低6.48、低3.63、低1.85、低2.47、高6.02、高2.24个百分点。

(二)产销情况

2008年1~11月,我国医疗仪器设备及器械制造业累计工业总产值为677.35亿元,同比增长32.53%,增速比上年同期上升了11.11个百分点;累计工业销售产值为656.25亿元,同比增长32.23%,增速比上年同期上升了9.43个百分点;产销率为96.89%,比上年同期减少了0.22个百分点。去年11月末,产成品资金占用为47.50亿元,同比增长25.23%,增速比上年同期上升了8.23个百分点。其中:医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植(介)入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计工业总产值分别为244.32、10.82、28.83、217.78、44.01、29.20、102.40亿元,占行业比重分别为36.07%、1.60%、4.26%、32.15%、6.50%、4.31%、15.12%;累计工业总产值同比增长分别为31.21%、43.19%、48.00%、27.64%、36.30%、24.48%、43.20%,比行业平均水平分别低1.32、高10.66、高15.47、低4.89、高3.77、低8.05、高10.67个百分点。

医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植(介)入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计工业销售产值分别为234.98、10.32、27.33、215.79、41.77、26.37、99.70亿元,占行业比重分别为35.81%、1.57%、4.16%、32.88%、6.36%、4.02%、15.19%;累计工业销售产值同比增长分别为29.42%、47.35%、46.17%、29.75%、31.84%、27.57%、41.67%,比行业平均水平分别低2.81、高15.12、高13.94、低2.48、低0.39、低4.66、高9.44个百分点。

(三)盈利情况

2008年1~11月,我国医疗仪器设备及器械制造业累计利润总额为63.56亿元,比上年同期增加了11.06亿元;亏损企业累计亏损额为4.80亿元,同比增长40.32%,增速比上年同期上升了37.56个百分点。11月末,我国医疗仪器设备及器械制造业亏损面为21.86%,比上年同期增加了4.36个百分点;亏损深度为7.55%,比上年同期增加了2.25个百分点。其中:医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植(介)入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计利润总额分别为26.51、0.53、2.10、14.46、2.73、4.12、13.11亿元,占行业比重分别为41.71%、0.83%、3.30%、22.75%、4.30%、6.48%、20.63%。

二、进出口情况

(一)医疗仪器及器械

2008年1~12月,我国医疗仪器及器械累计出口额为44.95亿美元,同比增长30.0%,增速比上年同期下降了5.9个百分点;累计进口额为28.79亿美元,同比增长18.5%,增速比上年同期上升了0.8个百分点;实现贸易顺差16.16亿美元,比上年同期的贸易顺差10.28亿美元,顺差增加了5.88亿美元。

(二)医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具

进出口总体情况。2008年1~12月,我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具累计出口额为25.76 亿美元,同比增长34.70%,增速比上年同期上升了2.57个百分点;累计进口额为20.07亿美元,同比增长31.07%,增速比上年同期上升了15.96个百分点;实现贸易顺差5.69亿美元,比上年同期的贸易顺差3.81亿美元,顺差增加了1.88 亿美元。

分地区进出口情况。2008年1~12月,我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具累计出口额25.76 亿美元,其中,累计出口额前5个省(市、区)是广东、江苏、上海、浙江、辽宁,累计出口额分别为6.48、4.98、4.54、3.15、2.23亿美元,其累计出口额合计占全国的比重为82.96%。累计出口额集中度比上年同期上升了0.64个百分点。去年1~12月,我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具累计出口额同比增长34.70%。其中,累计出口额同比增长较快的是海南、、湖南、内蒙古、重庆等省(市、区),累计出口额同比增长分别为413.95%、248.05%、152.05%、102.97%、100.99%,增速分别高于全国平均水平379.25、213.35、117.35、68.27、66.29个百分点。

分国家进出口情况。2008年1~12月,我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具主要出口目的地是亚洲和欧洲,累计出口额分别为9.07、8.03亿美元,占出口总额(25.76 亿美元)的比重分别为35.20%、31.15%;累计出口额同比增长高于全国增速的是大洋洲、欧洲、非洲、拉丁美洲等地区,同比增长分别为42.12%、36.82%、35.65%、35.35%,比全国(34.70%)高7.42、2.12、0.95、0.65个百分点。2008年1~12月,我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具主要进口来源地是北美洲和欧洲,累计进口额分别为7.40、6.31亿美元,占进口总额(20.07 亿美元)的比重分别为28.73%、24.47%;累计进口额同比增长高于全国增速的是非洲、拉丁美洲、欧洲、亚洲等地区,同比增长分别为498.44%、60.64%、35.93%、34.44%,比全国(31.07%)高467.37、29.57、4.86、3.37个百分点。 从贸易平衡看,表现为我国贸易顺差的是亚洲、非洲、欧洲、拉丁美洲、大洋洲等地区,与北美洲等地区是贸易逆差。

三、行业动态

(一)2009年我医疗器械出口机遇大于挑战

据业内专家预测,国际药械市场消费量不会因经济危机出现而发生较大变化,有固定的消费群体,在全球经济环境极其恶化的情况下仍然保持较为理想的发展势头。而且,我国是中低端诊治设备、医用敷料、中低值耗材类产品的生产和出口大国,许多品种在国际市场上占有相对优势,有的产品已经占据了国际市场一定份额,这些产品不可能在短时间内被其他国家替代。相反,欧美日等成熟市场应对危机势必选择符合注册上市标准、更高的安全性要求和性价比越来越高的产品,为我国医疗器械达标产品提供了机遇,进而使其他发达或发展中国家选购同质的我国产品成为可能。同时,我国医疗器械企业应对危机中采取了加大对新兴国家市场的开拓力度,转变营销模式和研发资金重点投入潜力的产品,这在一定程度上,为我国医疗器械产品2009年出口继续保持稳定增长提供了潜在势头。此外,国际货币汇率变化不确定性、市场监管力度加大和环保要求提高等因素,影响着经营企业心理预期,再加上原材料、能源、劳动力成本的持续增加,医疗器械重点品种的成本预计将呈上升之势,并进而推动价格上升。但由于许多涨价因素是刚性的,最终生产经营企业和客商将共同消化涨价压力,预计部分产品的出口量将减少,同时,部分产品如医用敷料、医用家具等产品尚有调整出口退税率的空间,适度化解了上涨成本,即便如此,在整体环境萧条的背景下,我国医疗器械产品出口额仍将维持在18%~24%的增长幅度。

(二)医疗器械行业将受益于新医改方案

今年1月21日,国务院原则通过了《关于深化医药卫生体制改革的意见》和《2009~2011年深化医药卫生体制改革实施方案》。据了解,国务院通过的新医改方案指出,2009~2011年各级政府预计投入8500亿元用于保障五项基本改革。由于目前政策并未对这8500亿元作出分配说明,分析人士对这一投资的流向有颇多猜测。具体到8500亿元在这三个领域中的分配比例,分析人士表示很难进一步猜测,但可以预见,这部分投资将给药品及医疗器械市场带来较大增量。中信建设研发部研究员周鸣杰认为,国家加大投入将会给政府采购品种带来高速增长,这包括基础医疗器械和疫苗行业,但尽管整个行业存在扩容利好,但对于不同企业来说,市场份额的增减很可能参差不齐。

(三)医疗器械不良事件监测和再评价管理办法开始施行

从2008年12月30日起,卫生部和国家食品药品监管局制定的《医疗器械不良事件监测和再评价管理办法(试行)》开始施行。这个历时6年、几易其稿的《办法》也是我国第一个关于医疗器械不良事件监测和再评价管理的专门的法规性文件。 虽然我国在2002年就开始了医疗器械不良事件监测试点工作,并于2004年全面展开,但一直没有一部专门的法规,这在一定程度上制约了我国医疗器械不良事件监测工作的深入推进。时至今日,《办法》的出台终于填补了这一空白,必将推动我国医疗器械不良事件监测和再评价管理工作迈上规范化轨道。

第7篇:机器人的机械设计范文

关键词:瓜果采摘,农业机械,机械臂改进

1.瓜果采摘机械的现状及改进的意义

现代化农业的发展是我国农业发展的必然趋势,而现代农业的发展离不开农业科技技术的不断进步,未来农业生产的发展也离不开机械化。而现有的瓜果采摘机器人的机械臂存在着不少问题,如它们大多直接购买现有工业机械手,而这些机械手不但成本较高,且所占空间大,在采摘瓜果的过程中往往不尽如人意,这些问题无疑会影响农业生产。因此针对现在瓜果采摘机械臂的这种不足,通过改进瓜果采摘机械臂设计原理和设计方法,创制了能在采摘范围内的任意目标点采摘瓜果的机械臂,并对新改进的机械臂进行了验证试验,验证了这种新创制了瓜果采摘机械臂的有效性和实用性,这对现代化农业的发展是大有益处的。

2.农业采摘机械臂设计原理的优化与创新

瓜果采摘的机械化是现代农业的需要,而使用农用机械进行瓜果采摘仍需要遵循瓜果采摘的一般要求,那就是这些机械设备要占地面积小,采摘的范围要大,采摘瓜果要灵活且准确率高,并且要减少采摘给瓜果原株成长造成的伤害。因此,这些就决定了瓜果采摘机械臂的设计要尽可能满足这些要求,另外还要降低采摘成本,提高采摘瓜果的效率,适应现代市场经济发展的需要。而传统的农用瓜果采摘机器人所使用的机械臂,多是直接购买现有工业机械手,它们不但成本较高,且所占空间大,在使用过程不尽人意。为了保证新改进的机械臂采摘的灵活性,研制出新型的瓜果采摘机械臂,而改进了传统瓜果采摘机器人的设计原理和设计方法。

传统农业机器人的结构设计主要包括四大类:直角型、圆柱型、坐标型和关节型。对这四种机器人的优劣进行了综合的分析对比,最终选择了关节型的瓜果采摘机器人的结构设计。理论上6个自由度的机械臂设计虽然可以达到三维空间的任何点,但这种按照这种理论设计出来的机械臂往往结构比较复杂,在采摘瓜果的过程中不易控制。而同样是通过三维空间来确定采摘瓜果的目标位置,采用了4个自由度来控制机械臂灵活性的设计更具优势和实用性。

3.瓜果采摘机械臂设计方法的改进

对瓜果采摘机械臂进行改进使之更能满足瓜果采摘的实际需要,改进机械臂的设计原理只是创制新机械臂的基础,还需要在此基础上在具体设计过程中进行改进。首先,改进机械臂设计的结构参数,来确定瓜果采摘的空间范围,这需要计算出机械臂腕关节最小的回转角度;其次,瓜果采摘机械臂的设计需要考虑相关的设计变量,这些变量包括机械臂底座的高度、机械臂的长度、腕关节的长度以及机械臂腰部的回转角、肩关节和肘关节的转角范围、腕关节的转角等,通过分析瓜果采摘过程中的实际需要,最终对除了底座的高度和腕关节的长度外的其他变量进行改进,进而确定采摘瓜果的空间范围,此外,还根据机械臂本身与目标瓜果之间的位置关系以及机械臂自身结构的限制等因素,来改进设计机械臂的变量等。其次,还需要改进机械臂的结构参数,是机械臂设计结果更加合理。整个机械臂的改进都经过详细的计算和重新设计,才使新创制的机械臂在使用过程中更加便捷。

4.对新创制机械臂的试验及分析

为了验证新创制的瓜果采摘机械臂是否能准备定位目标果实的空间位置及是否能准确采摘到瓜果,因此对新创制的机械臂进行了试验。选择了目标瓜果采摘范围内的若干个制定的采摘位置,和随机选取的若干个采摘位置进行试验,并对数据进行记录和分析。通过对比瓜果采摘的理论数值、实际采摘数值及误差值进行对比分析,我们发现新创制的机械臂能准确到达目标采摘范围中的任意位置,并且在采摘过程中机械臂工作稳定、机械臂本身无明显抖动现象。这充分表明新创制的机械臂的合理与成功。

通过分析机械臂试验数据还可以发现,机械臂实际工作中的数值与理论数值之间存在着误差,对目标果实定位误差的存在虽然是不可避免的,但还是对误差产生的原因进行分析,主要包括以下两点:第一,机械臂个部件加工装配的原有误差,是机械臂各个连接杆之间产生了位置上的误差;第二,机械臂各关节的电动机采用的是独立的控制方法,它们在同时运行时由于惯性及重力等的影响,导致机械臂各关节在角度的控制上产生了误差。针对上述影响误差的因素,可在以后机械臂设计研究过程中采取相应的补救方法:首先,可以采用先进的计算机技术来补偿由加工装配偏差所引起的位置误差。其次,采用其他先进的控制方法或通过机械模型的控制方法,来提高机械臂在采摘瓜果工作中的精准度。

5.结论

针对现有瓜果采摘机械手不但成本较高,且所占空间大,在使用过程不尽人意的诸多缺点,通过改进机械臂设计原理及方法,创制了能在任意空间目标点采摘瓜果的机械臂,这种机械臂设计不仅结构简单紧凑,采摘范围广而所占空间较少,且操作的灵活度高。此外,新创制的瓜果采摘机械臂生产所使用的材料简单易得,生产成本大为降低。对新创制的机械臂进行了试验,结果表明:新创制的机械臂能准确到达目标采摘范围中的任意位置,并且在采摘过程中工作稳定、机器本身无明显抖动现象,能满足瓜果采摘的任务需要。这无疑说明新创制的机械臂是合理且有效的,只是机械臂在精准定位瓜果的空间位置时存在一些误差,这需要在以后的工作做进一步研究和改进。

参考文献:

[1].赵金英,张铁中,杨丽.西红柿采摘机器人视觉系统的目标提取[J].农业机械学报,2006,37(10):200~203.

[2]郭峰,曹其新,崔永杰等,用于草莓收获机器人的果实定位和果柄检测方法[J].农业工程学报,2008,24(10):89~94.

第8篇:机器人的机械设计范文

现在的医学发展随着科技的不断发达,已经走上了高科技领域。很多高科技的医疗器械逐渐走上舞台。从原本的望闻问切到现在用高科技检查病情,这段漫长的路走得越来越宽广。众所周知,再好的医生都会有误诊的时候,但是机器就不会,因为机器是由硬件和系统组成,这些东西经过严格的编制之后就会遵照按照编制好的程序来执行,几乎或者很少出现差错。医学技术的优劣直接影响到病人的生命,甚至是一个家庭的幸福。为此在从事医学研究时,我们就需要非常的谨慎甚至严苛,抱着对生命负责的态度。很多医学科研人员致力于研发没有差错的医疗器械,这些器械可以帮助医生做出更加准确的诊断,这对病人的治疗非常重要。

这就是医疗器械发展的由来。现在很多医疗器械都采用了高科技的计算机技术。因为机械在进行病理诊断的时候不会出现差错,这比人为的诊断更加准确而且客观。所以先进的医疗器械现在受到非常多的推崇而且可信度非常的高。这就增加了医疗器械发展的可行性。

现在,高科技的医疗器械是医学的发展趋势,这些不断发展的技术将带给医学界崭新的未来。医疗器械严格上来说是帮助医生诊治的辅助器械,他们能够非常准确的检查病症。所以,先进的医疗器械有很多的发展潜力。

2计算机编程语言在医疗器械中的运用

医疗器械,是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品,包括所需要的软件。其用于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的手段获得,但是可能有这些手段参与并起一定的辅助作用。

医疗器械行业涉及到医药、机械、计算机等多个行业,是一个多学科交叉、知识密集、资金密集的高技术产业。而高新技术医疗设备的基本特征是数字化和计算机化,是多学科、跨领域的现代高技术的结晶。计算机技术的发展,让各界都非常关注,医疗设备将这种高科技技术引入,带动了整个医疗行业的发展。

医疗器械是用于病人的病症检测,所以经不起半点马虎。因此,正规、严谨的技术是非常重要的。好的编程语言能够严格的控制医疗器械的运行,这样就能够保证检查的病人准确性。从发展非常久远的C++编程语言,到现在慢慢盛行起来的JAVA编程语言。这些语言,都可以应用到医疗器械发明领域中来。编程语言讲究的是稳定、严谨、零错误,这些也正是医学上所追求的。所以,编程语言很自然的被融入到医疗器械的研究中来。医疗器械从某种角度来说,更像是一台有所专攻的高智能检测仪。这台检测仪受到编程语言的控制,能够严格的按照既定的程序进行工作。

下面,我们以肛肠疾病监测设备为例,简单介绍一下医疗器械运行与计算机编程语言的内在联系。现在我国已经有能力独立自主研发电子高清晰直肠镜,研发机构与航空航天大学、清华大学等研究院所合作,开发出的电子高清晰直肠镜获得了很高的荣誉。这种仪器,应用到了严谨的计算机编程语言。开发团队聘请了很多拥有计算机编程能力的技术人员参与到医疗器械的开发中来。将计算机编程语言这种纯计算机技术方面的问题渗透到医疗器械当中去。

我国对医疗设备研发方面非常重视。利用各种形式来促进医疗设备研发领域的进步。并举办了中国国际医疗器械博览会、中国国际医疗电子技术大会等等医学盛世,吸引了众多群众和相关专家的高度重视。医疗电子市场的年复合增长率在所有领域中最高,甚至已经达到了14.6%,由此可见,医疗器械的发展前景是非常广泛的。在这种好的前景下,计算机编程语言的强势引进,让这个领域更加的活跃起来。

计算机编程语言,我们拿C++来说,C++是个强大的编程语言,这种语言就像是一把钥匙,开启了很多领域的潜力。很多医疗器械正是看到了这一点,纷纷将这门语言引用到了自己的医疗器械中。计算机编程语言,准确、完整、有序的像人们表达他们的意图,也能够非常严格的按照人们寄予他们的权限来开展工作。医疗器械运行,正是要按照原先研发人员设定出的道路来行走。编程语言就像是一个个帮助记忆的符号,这些程序被灌输到医疗器械之后,医疗器械就能够按照机器语言编写的程序那样直接、明确的识别和执行这些记忆。他们将这些预先植入医疗器械的操作指令一一的加以翻译和加工,在一定的条件下,有选择性的进行语言命令的执行。计算机编程语言拥有简洁、丰富、可移植等特点,这些特点帮助医疗器械有序的工作。只有当这些编程语言所编写出来的程序万无一失的时候,医疗器械进行的检测工作才能够有序的进行。

3结语

就像一开始我们提到的那样,医疗器械诊断的准确度与否,直接影响到病人的病情诊治,严重甚至会发生生命危险。所以在这里就需要非常注意,当这些医疗器械研发的时候,他们的大脑储存的各种指令的编写,必须极其准确甚至是严格精确的。所以,我们需要将医疗器械和计算机编程语言完全的融合,这样才能够开发出高质、高校的高科技医疗器械。

现在将其引入医学界,我认为是一种非常正确的做法,计算机技术本身的很多优点将会推动医疗器械,甚至是整个医学界的发展。医疗器械的正常运行,受到了计算机编程语言的推动。编程语言代替了人们手动的操作,它快速精准的反映,使得医疗器械现在受到了社会各界的广泛关注和诸多好评。

参考文献

[1] 王华生,孙雪莹,梁树森,等.影响医疗器械清洗质量的因素[J].中华医院感染学杂志,2007(5).

[2] 赵于前,汤井田,桂卫华,等.我国医疗器械产业发展现状及对策分析[J].高技术通讯,2003(9).

[3] 孙勤,严梁.欧美医疗器械管理经验及对中国医疗器械法规体系改革的启示[J].中国医学器械杂志,2006(1).

第9篇:机器人的机械设计范文

关键词:组合学;机械电子工程;应用

引言

组合学中的组合数学中对离散对象的处理问题,是计算机科学的核心内容。所以,在机械电子工程的优化编码领域,组合学可以起到一定的应用效果。而组合学中有关排列计数的研究,则可以应用到机械电子工程的传感器节点分布设计方面。而相对来说,机械电子工程是设计与实践相结合的学科,所以,作为很多计数学科基础的组合学可以被广泛的应用于机械电子工程设计中,从而为机械电子设计强大功能的实现提供保障。而为了了解组合学在机械电子工程中的实际应用情况,本文从案例角度对组合学在机械电子工程设计中的应用进行了研究。

1.在齿轮抗干涉设计方面的应用

在机械电子工程设计中,常常需要利用齿轮来完成设计的某项功能。但是在实际设计的过程中,齿轮之间常会出现一定的干涉的问题。为了解决齿轮的干涉问题,研究人员就需要进行抗干涉齿轮集机构的编码设置,从而保证由多个齿轮的鉴别齿组成的齿轮集机构具有一定的抗干扰性,进而实现整个设计的功能。所以,抗干涉齿轮集机构是一种用于引信保险和解除保险控制的机构。而组合学在这方面的应用,可以进一步优化编码,从而使整个机构的组合更为科学和有效[1]。

在完成机构结构和动作设计时,可以利用组合学中的“二维迷宫映射法”来进行编码设计结果的校验。这个思想其实就是采用迷宫映射的方式,将编码问题转换成映射图的k-顶点着色问题。而在这之前,验证者要进行迷宫映射图的“路格点”和“阱格点”概念的设置,并以“关键陷阱格点”和“十字叉”为判据。这样,验证者就能将编码问题转化成无向简单图。但是,采用该种方法进行编码设计结果验算时,密码齿轮层数越多,该种方法解答的复杂度也将越高。比如接受验证的抗干涉齿轮集机构的密码齿轮如果有3层,那么其相应的求解复杂度也将高达3n,而n的大小则取决于解锁密码的字长[2]。而在进行抗干涉齿轮集机构编码的顶点着色问题解答时,则需要利用组合学中的贪婪法来进行解决。而在实际设计的过程中,利用 Visual Basic 软件进行抗干涉齿轮集机构的编码及校验程序的编写,就是贪婪法应用的体现。在这个软件中,只要输入解锁符号序列,就可以自动生成二维迷宫映射图,并求解出回执密码齿轮编码的示意图。而验证序列是否与密码匹配的结果,则将会以文本文档的形式输出。实际上,随着科学技术的发展,现在的软件往往会带有编码模块和校验模块,而这些模块往往是在组合学的理论基础之上建立的。这些模块中不仅包含着大量的组合学算法,还可以实现机械电子工程设计程序的编码。在编码模块中,只要输入解锁符号序列,就可以生成关键路格点和关键陷阱格点,从而进行迷宫图的设计。而这些迷宫设计图是在满足误码立即解锁的基础上建立的,从而保证编码的准确性。但是需要注意的是,不同密码齿轮层的关键陷阱格点是采用不同的颜色来表示的。而校验模块则会自动执行密码齿轮的鉴别齿轮的编码校验运算,并以文档形式保存。总之,组合学在齿轮抗干涉设计方面的应用,在机械电子工程设计中已经取得了一定的发展。

2.在传感器设计方面的应用

在机械电子工程设计中,传感器的使用较为普遍。而在传感器的网络节点分布设计方面,组合学的应用起到了较大的作用。比如在进行相同区域的多个传感器分布位置设置时,各个传感器都会有一定的感应范围,从而形成一定的传感器网络。而只有在保证每个传感器被覆盖的面积最小情况下,才能使该区域的传感器起到最大的作用。所以,在进行传感器网络节点分布设计时,各个传感器可以被看作是组成系统的各个模块,而这些模块必须很好的组合起来,才能发挥出整个系统的功能,而这就涉及到了组合学的应用。因此,在进行这部分内容设计时,可以采用组合学中的1-色等圆覆盖问题来进行问题的解决。具体来说,就是将这个系统中某个传感器模块当做是节点,而节点模块则与微控制模块一样属于分立器件。在进行其他传感器模块位置设置时,要以该节点区域的k-色等圆覆盖问题研究[3]。而通过研究任意一点被多少个传感器覆盖的数据之后,就可以得出传感器模块分布的最好位置,从而进行传感器网络节点的分布设计。但是需要注意的是,在进行机械电子的传感器设计时,使用的传感器种类往往不同,而这就导致了每个传感器覆盖面积的不同。此时,就应该利用组合学中的k-不等圆覆盖问题进行2维覆盖面积的研究,从而进行传感器网络节点的分布设计。所以,机械电子工程设计的传感器设计问题,其实就是应用了组合学的有效组合算法进行了传感器网络节点的设计,从而解决了较为复杂的传感器区域覆盖问题。

3.结论

总而言之,机械电子工程学科涉及的学科及内容较广,既包含了制造类的学科,也包含了动力学的学科。但是组合学是由强大的理论体系所构成的,可以应用于机械电子工程设计的多个环节,从而使机械电子工程设计拥有更为完善的理论体系。而随着人工智能的发展,机械电子工程设计将获得更大的发展空间,而组合学在机械电子工程设计中的应用,可以进一步促进机械电子工程的发展。因此,本文针对组合学在机械电子工程中的应用问题进行的研究,有利于促进这两种学科的共同发展。

参考文献:

[1]潘雍,傅明星,于晨.机械电子工程综述[J].机电工程,2014,05(31):554-557.