关于内镜机器人柔性机械臂运动学分析模型的研究

本文基于内镜机器人的执行端——柔性机械臂,对其应用较为广泛的运动学分析模型进行综述。目前的内镜机器人想要精确控制柔性机械臂需要在设计之初对柔性机械臂进行运动学分析,得到执行机构自由端的坐标矩阵或基于控制原点的运动方程。对于不同设计的机械臂机构,相关领域的学者使用的方法有D-H表达法(Denavit-Hartenberg)或者通过执行机构的几何关系分析运动学,以及通过链式梁约束模型(Chained Beam-Constraint-Model,CBCM)得到运动学求解。

微流体装置力源机构的优化设计

为解决微流控系统中流体介质贮存装置输出压力不稳定等问题,设计了一种柔顺机构作为装置的力源机构。该柔顺机构基于正负刚度叠加理论设计,由四根固定导向梁和两根平面弹簧组成。首先,利用链式梁约束模型和广义打靶法分别求解出固定导向梁和平面弹簧的位移-载荷特性,建立优化模型,得到了满足设计要求的最优解。然后,为验证计算模型的准确性,使用ANSYS对柔顺梁进行大变形分析,结果显示该计算模型和有限元分析相比,误差小于1%。最后,通过实验发现该柔顺机构输出力的实验值和理论设计值存在误差,经过分析发现是加工精度、材料弹性模量误差以及只考虑了中性轴的变形等原因所导致的。

变电站分裂导线弯曲性能研究

变电站用分裂导线的弯曲力学性能对耦联电气设备的地震响应有重要影响。为获取考虑导线弯曲刚度的分裂导线弯曲力学性能,该文提出基于链式梁约束模型（chained beam-constraint-model,CBCM）的分裂导线弯曲刚度理论模型。在链式梁约束模型的基础上,分裂导线弯曲刚度理论模型考虑集中力的影响、间隔棒的约束作用及分裂导线的几何约束。利用该模型对一些典型算例及一些分裂导线参数进行分析,分裂导线弯曲刚度模型结果与已有试验结果及有限元结果吻合较好。表明提出的分裂导线弯曲理论模型具有一定的有效性,能用于分裂导线弯曲力学性能的研究。

考虑几何非线性的变弯度机翼鱼骨结构分析研究

针对变弯度机翼柔性后缘结构的大变形问题,从几何非线性角度,开展变弯度机翼主要变形结构鱼骨形柔性肋的大变形分析研究。建立基于几何非线性的链式梁约束模型的鱼骨结构大变形理论模型并计算变形,与有限元仿真及试验结果对比参考。结果误差证明链式梁比线性理论方法精度更高的反映结构的变形情况。运用链式梁约束模型对鱼骨结构的非线性特性对结构产生的影响进行了分析,大变形时,位移对载荷的变化响应较大,结构稳定性与可控性较弱,所以结构设计功能变形应少占用非线性大变形区域。基于结构非线性特性的影响、轻量化及驱动载荷范围,对柔性鱼骨结构的中心板厚度的尺寸设计提出更为合理的设计方法。