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专利号: 202110116310X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 清洁
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于4D打印的管道清洁装置可控变形的实现方法,其特征在于,方法采用基于4D打印的管道清洁装置,包括驱动机构、可控变形活动铰链(3)和清洁机构三部分,可控变形活动铰链(3)的一端固定连接驱动机构,可控变形活动铰链的另一端固定连接清洁机构;

所述的驱动机构从下往上分别布置有圆筒(7)、细杆(6)、电机(5)和连接块(4),细杆(6)的一端活动套装在圆筒(7)中,细杆(6)的另一端连接电机(5),电机(5)的输出端固定连接在连接块(4)底部的中心,连接块(4)四边的中心均开有一个燕尾槽,每个燕尾槽通过一个可控变形活动铰链(3)连接一个清洁机构;

方法包括以下步骤:

步骤1:有限元分析工具在管道清洁装置中清洗时,可控变形活动铰链(3)的电流I、可控变形活动铰链(3)的电流I对应的可变形活动铰链(3)恢复角度α、可控变形活动铰链(3)的电流I对应的清洗板(2)转过的角度β进行有限元分析,具体是:输入可控变形活动铰链(3)的电流I1~Ix,获得对应的可变形活动铰链(3)的恢复角度α1~αx的实际值和所对应的清洗板(2)转过的角度β1~βx;

其中,I1表示第一次输入可控变形活动铰链(3)的电流,Ix表示第X次输入可控变形活动铰链(3)的电流,α1表示第一次输入可控变形活动铰链(3)的电流获得的对应的可变形活动铰链(3)的恢复角度的实际值,αx表示第X次输入的可控变形活动铰链(3)的电流获得的对应的可变形活动铰链(3)的恢复角度的实际值,β1表示第一次输入可控变形活动铰链(3)的电流获得的对应的清洗板(2)转过的角度,βx表示第X次输入可控变形活动铰链(3)的电流获得的对应的清洗板(2)转过的角度;

步骤2:利用机器学习中的线性回归模型确定可控变形活动铰链(3)的电流I与可变形活动铰链(3)的恢复角度α的关系,具体是:将步骤1中输入的可控变形活动铰链(3)的电流I1~Ix代入如下公式表示的线性回归模型中,f(α)=mI+n

式中,m和n分别代表线性关系的第一和第二系数;I代表可控变形活动铰链(3)的电流;

f(α)表示可控变形活动铰链(3)的电流I代入线性回归模型获得的观测值;

采用均方误差作为线性回归的性能度量,以实际值与观测值相减的平方和为目标函数,以目标函数最小采用最小二乘法求解m和n,确定可控变形活动铰链(3)的电流I与可变形活动铰链(3)的恢复角度α的对应关系,利用上述对应关系对管道清洗时的可控变形活动铰链(3)的电流I进行处理,获得清洗时可变形活动铰链(3)的恢复角度α;

步骤3:按照以下公式根据清洗时可变形活动铰链(3)的恢复角度α将对应关系转换为清洗的管道半径R与可控变形活动铰链(3)的电流I的对应关系:R=L0cos(α0‑α)+L1cos(90°‑β)+a式中,L0表示可控变形活动铰链(3)弯曲时两端中点相连的距离,α0表示可控变形活动铰链(3)弯曲最大时的角度,α表示变形活动铰链(3)的恢复角度,L1表示清洁板(2)和清洁刷(1)的长度,β表示清洁板(2)转过的角度,a是连接块(4)中心和可控变形活动铰链(3)一端中点的距离;

清洗的管道半径R确定后,利用清洗的管道半径R与可控变形活动铰链(3)的电流I的对应关系,对管道清洗时的可控变形活动铰链(3)的电流I进行处理实现对可控变形活动铰链(3)的可控变形,进而完成对管道的清洗工作。