面向多规格蒸发器传热管检修的新型机器人机构设计及其运动规划

面向核电站蒸汽发生器的管板爬行式检修机器人存在适应性差、检修效率低等问题。为实现蒸汽发生器多规格传热管的检修任务,设计了一款新型机构的四足爬行检修机器人,并对相关的步态规划展开了研究。首先,根据需要适应多规格管板的要求,提出机器人的构型以及整体方案设计,确定了爬行机器人的主要运动方式,并给出了工具工作空间;之后,根据不同类型管板开展了机器人步态规划相关研究,规划了三角形、正方形两种排布管板上的直线运动步态与转向运动步态;最后,利用V-REP与Python联合仿真进行机器人运动仿真实验,结果表明,爬行机器人能够完成多规格管板下的直线运动与转向运动,证明了机构的合理性与运动的可行性。

基于公理化设计的“8”字形绕线机构设计

绕线机被广泛的应用于工业线材绕线作业中,为了提升企业“8”字形绕线的作业水平与可靠性,简化绕线机构与降低制造成本,避免绕线过程易缠绕等缺点,设计了一种新型“8”字形绕线机构。运用公理化设计理论指导“8”字形绕线机构的设计过程,并以此为依据构建了“8”字形绕线机构模型。运用ADAMS对所构建的模型进行了系统动力学仿真,通过所选关键点的运动轨迹、速度与加速度等仿真结果,表明设计机构达到了设计要求。最后,通过制作样机验证了设计的可行性与有效性,为今后进行类似于“8”字形绕线机构的设计工作提供了必要的参考与设计指导依据。

“岗课赛证”融通的“产品机构设计与制作”课程改革与实践

“产品机构设计与制作”课程是高等职业院校工业设计专业开设的一门理实一体化专业核心课程。课程始终坚持以学生为中心的教学理念,对接工业设计师职业岗位要求,不断进行教学内容和教学方法的优化改革。经过20年的教学改革与实践,“产品机构设计与制作”课程与职业岗位能力、职业技能大赛和1+X证书有机融合,形成了“岗课赛证”有机融通的“四位一体”课程体系,教学效果和教学质量大幅提升;课程改革成果辐射到其他高职院校,起到了积极的示范引领作用。

辐射肋式空间可展开天线机构设计与分析

可展开天线机构是网面可展开天线的关键组成部分,对天线展开后结构的稳定性和刚度具有重要影响。针对空间可展开天线大型化、高收纳率、高精度化发展趋势,设计了一种辐射肋式空间可展开天线机构新构型。首先,开展了天线整体结构设计,根据结构组成进行尺寸计算并建立了结构的三维模型;然后,采用数值仿真软件开展了机构运动学仿真研究,并分析了运动的变化规律;最后,建立了有限元模型,开展了结构模态分析。研究结果表明,所提出的机构能够实现由收拢至展开的运动变化,展开过程中机构具有良好的同步性,构件间无干涉,验证了结构方案及原理的正确性和可行性。研究结果对于空间可展开天线基础理论及工程应用等具有较高的参考价值。

“新工科”背景下机器人机构设计课程支架式教学策略设计与实践

“新工科”背景下,亟需培养一批实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。但传统教学方式,以灌输式教学方式为主,难以满足人才培养需求。从成果导向理念(OBE)出发,依据支架式教学策略,本文创新提出一种《机器人机构设计》课程设计方法,以学习者为核心,通过支架帮助学生更好掌握、建构和内化所学知识和技能,最终实现知识的积累和技能的培养,并按照5个教学环节进行课程实践。结果表明,本文的课程设计方法,使学生很好地掌握了机器人机构设计课程理论和方法,是一种行之有效的教学策略,可为其他新工科专业人才培养的教学模式提供有效借鉴。

翻转启闭机构设计与优化研究

为了满足压力罐密闭门可靠开启、启闭角度足够大、自动开闭锁等要求,采用机构功能时序组合、空间多连杆连续耦合作动的设计思想,开发了一种可变回转点的空间多连杆快速作动翻转机构,构建了参数化机构动力学模型,以开启角度、启闭机构体积、最大驱动载荷为优化目标进行了机构铰点多目标优化,运用Max-min准则从多目标优化所得Pareto解集中选出了折中方案。通过动力学数值计算、缩比试验和产品试验验证了该设计和优化方法的可行性,为翻转启闭系统的机构设计提供了一定的参考。

仿人表情机器人的下颌机构设计与运动

针对目前仿人表情机器人口部运动模式单一的问题,基于人类下颌的解剖学运动机理,设计了一种新颖的多自由度仿生下颌机构.建立了仿生下颌机构的逆向运动学模型,分析了其运动模式,实现了仿生下颌机构在空间中的多自由度运动.对多自由度仿生下颌机构进行了多刚体仿真,并通过实验验证了其可行性.仿真和实验结果表明,基于逆向运动学模型,该机构可以模拟人类下颌的张合、前推、偏移3种基本运动模式,以及咀嚼、咬唇等口部复杂运动模式,弥补了现有仿人表情机器人口部运动模式受限的问题.

仿青蛙跳跃机器人虚拟样机的机构设计

跳跃式机器人相比轮动式机器人的主要优点是能更灵活的运动以适应更多陡峭地形,我们以青蛙为原型设计了一种仿生跳跃型机器人,能够完成侦探、探索地形等任务。结合青蛙跳跃前后各个阶段的运动需要在前后肢体运动形态,足部结构设计和动力系统上都采取了创新设计,并在机械设计的基础上虚拟样机建模,以进行Adams仿真方法与运动学分析进行跳跃可行性验证,为后续机器人制造过程打下基础。

选矸机器人手爪机构设计及其分拣功能分析

选矸机器人手爪作为分拣矸石的执行机构,对矸石的分拣方式、分拣精度与分拣效率具有重要影响。传统手爪只能实现抓取或拨离的单一分拣方式,对于某些特定的场景,无法满足应用需求。为此,提出了一种多功能选矸机器人手爪,完成了机构设计和优化,分析了手爪机构的3种分拣模式,并制定了手爪分拣功能变换控制策略。该机器人手爪整体结构紧凑,可实现抓取、拨离与协同抱取3种功能形态之间的快速变换,拓展了选矸机器人的适用范围,可有效提高矸石的分拣精度与分拣效率。

工业机器人平衡机构设计及仿真实测分析

随着“碳中和”政策的出台,节能减排成为未来工业机器人发展的重要趋势。工业机器人是先进制造业的关键支撑装备,为了降低工业机器人的能耗,可通过本体增加平衡机构设计的方法,平衡掉部分输出负载转矩,从而降低电机功耗。基于此,文章介绍几种常见工业机器人平衡机构类型,基于机构原理设计了平衡机构,并对工业机器人平衡机构进行仿真分析和实际测试,实现了工业机器人能耗的降低。

机械原理课程设计中典型机构设计平台的应用

针对北京印刷学院的专业特点,根据机械原理课程设计的要求,采用典型机构设计平台进行常用机构的设计与计算。不但加强学生对机构动作的原理和过程的了解,可以节约编程计算时间;而且使学生在设计过程中运用所学知识解决实际问题,发挥了他们分析问题的主动性和独立思考能力,达到提高学生综合素质、科学研究能力与工程实践能力的目的。

荔枝采摘机械手机构设计及运动学仿真

为促进荔枝采摘机械化,基于荔枝的生物学特性与栽培方式,对荔枝采摘机械手进行了机构设计,确定了其结构形式和自由度数目;采用D-H坐标系建立了荔枝采摘机械手运动学模型,通过反变换法和分析机械手机构及末端连杆的位姿特性求得运动学方程的逆解,为机械手运动控制提供了理论基础;运用Matlab软件对其进行了运动学仿真,验证了机械手连杆参数设计和轨迹规划的合理性,为荔枝采摘机械手的进一步研制提供了理论基础。

水下滑翔机器人运动调节机构设计与运动性能分析

描述了水下滑翔机器人3个运动调节机构的设计,即浮力调节机构、俯仰调节机构和横滚调节机构,分析了运动调节机构与运动之间的关系.提出了采用CFX水动力计算软件分析水下滑翔机器人运动性能的方法.根据CFX计算结果,用最小二乘法参数辨识方法辨识出定常滑翔运动的水动力参数.简化了空间螺旋回转运动过程,通过CFX水动力计算方法进行回转特性分析,估算回转半径.

一种间歇式弹跳机器人的机构设计与跳跃性能分析

为研究复杂地形下弹跳机器人跳跃轨迹的可控性问题,设计一种基于齿轮—六杆变胞机构的间歇式弹跳机器人。通过改变齿轮—六杆变胞机构的拓扑结构,机器人具有储能、能量锁定与释放、改变储能大小以及调整姿态角的功能,起跳过程中弹跳力具有仿生特性。根据机器人的结构特征设计翻转机构,使其倒地后自行翻转复位。在理论建模基础上,对机器人的跳跃运动进行仿真以研究储能改变和姿态角调整对跳跃轨迹的影响。研制间歇式弹跳机器人原理样机并进行跳跃运动试验,仿真和试验结果较吻合。结果表明,该间歇式弹跳机器人的机构设计具有可行性,跳远度和跳高度具有可控性:跳远度的控制可通过改变储能大小实现;储能相同时,跳高度的控制可通过调整姿态角实现。为需要轨迹规划的间歇式弹跳机器人的设计提供了一种方案。

空间转动三自由度并联微调机构设计与运动学分析

根据并联机器人机构综合理论,设计了一种能实现重载情况下空间转动的三自由度并联微调机构,由运动平台、固定平台、驱动支链及从动支链组成,具有平衡稳定、承载能力强、位置精度高的特点。通过对该机构的运动学研究,求出其运动学位置逆解、正解及速度解。借助Matlab软件进行了运动学仿真分析,并提供了该并联机构在盾构管片拼装机上的应用实例,证明该并联机构可实现重载情况下空间微调精确定位。

工业码垛机器人机构设计与运动学分析

研究与探讨了新型工业码垛机器人机构设计和运动学分析问题,对于机器人的核心机构设计问题进行了详细的数学推导,并通过实验数据对分析结论进行了验证,还根据数学推导结果计算出了机器人的工作空间,且通过Matlab对机器人的三维工作空间进行了仿真分析,仿真分析结果与机器人实际运行结果完全吻合。所做工作对开展新型工业码垛机器人理论研究与工程探索具有重要意义。

油茶果采摘机采摘机械臂的机构设计及运动仿真

油茶是我国重要的林业经济植物,是我国食用油的重要来源之一,随着品种的优化和种植的规范化,油茶果机械化采摘成为必然,研制油茶果采摘机成为林业机械的一个新领域。在实地考察研究油茶果植物特性和采摘方式的基础上,设计了油茶果采摘机采摘臂的机构,并应用三维软件pro/e,针对采摘臂的液压驱动方式,对采摘臂进行了运动仿真。

读书机器人机构设计

介绍了一种新型的类人读书机器人,并对该机器人的头部和手臂的机构和工作原理进行了详细说明.该机器人的头部具有3个自由度,能够自动调整头部姿态以获得最佳的文字识别效果.机器人双臂具有6个自由度,能够完成左右两个方向的翻书动作.该机器人可以帮助盲人等有阅读障碍的人阅读书籍.

果实采摘机械手机构设计与工作性能分析

采摘机器人是农业机器人的一种类型,在农业生产中具有广阔的应用前景。为此,从型综合和尺寸综合两方面介绍了果实采摘机器人机械手的机构设计,并分析了机械手机构的工作空间、可操作度、避障能力、冗余空间和姿态多样性等工作性能指标以及各指标的计算方法,为果实采摘机械手的机构设计与工作性能评价提供了理论依据。

高压输电线路巡检机器人机构设计及运动学分析

由于跨越式高压输电线路巡检机器人越障效率较低且存在安全隐患等问题,文中提出了一种新型的穿越越障巡检机器人的机构设计。通过综合考虑机器人越障运动特点和机器人运行的地线线路环境,该结构设计采用双臂同侧对称悬挂的轮臂复合式机械结构,主要由行走机构、机械臂、压紧机构、锁臂结构和展臂机构组成。文中详细介绍了该机器人的各机构特点,并基于D-H法建立了机器人机构的运动学模型,采用该模型对文中提出的机构设计进行了计算分析,证明了该机构设计的合理性。通过模拟线路试验和现场示范应用说明,文中提出的机构构型具有自由度少、结构简单的特点,有效降低了越障难度,提高了机器人的越障效率和安全性,实现了机器人对高压输电线路的全自主长距离巡检。