基于螺旋理论的3自由度并联机构运动学分析

【目的】满足汽车表面加工与车漆喷涂的任务需求,利用机器人进行协同甚至自主完成加工、美化工作,提高工作效率。【方法】设计了一款具备多自由度的汽车车身制造与喷漆机器人,采用3-RPS并联机构作为执行部件支撑件,针对机器人的结构设计特点,主要对机器人末端3-RPS并联机构支撑部分的机构构型和整体运动采用螺旋理论进行分析,利用闭环支链建立机构运动学模型。【结果】利用MATLAB和Admas View软件分别完成了运动学方程求解和运动学仿真,两者结果误差在3%以内。【结论】仿真值与分析值的误差较小,在可忽略范围内,所建立的设计机构运动学方程有效可行,可以利用此结果进行进一步的机器人运动控制设计与相关研究。

生态植树机发展综述

分析了机械化植树造林的必要性,介绍了传统植树机的发展概况及一种新型植树造林机械———生态植树机。这种植树机松土时对土壤的扰动小,这也意谓着种植时其养份损失较小、对土壤破坏程度也小,同时可以大幅度降低能耗、提高植树效益。由于有无机土与腐殖质的混合,使树苗有更高的成活率和生长率。生态植树机对生态的破坏是传统开沟植树机的1/7,其能耗是传统开沟植树机的1/2。

神光-Ⅲ精密光学模块侧装机械手运动学分析

为顺利将激光聚变试验所需的光学模块安装至主机试验装置中,设计了一种八自由度侧装机器人。通过D-H法建立机器人各杆件的参考坐标系并获得D-H参数,推导出该侧装机器人运动学正解。提出采用关节变量虚化法构建出一个虚拟六自由度机器人,并利用解析法求解虚拟六自由度机器人运动学逆解。基于关节占用空间最小的原则,结合麦夸特算法利用1st Opt软件对关节3和关节4的位置进行求解,进而求解八自由度侧装机器人运动学逆解,并通过实例验证逆解算法的正确性。对运动学分析求解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现八自由度侧装机器人的轨迹规划及实时控制等提供理论参考。

铝/铜接头的中间化合物研究现状

铝/铜复合材料在制作过程中,接头接触面处总是伴随着脆性中间化合物层(IMCS)的产生,极大限制了铝/铜复合材料的生产和应用。分别从IMCS的组成、影响因素、IMCS对接头力学性能的影响,以及IMCS控制方式4个方面对铝/铜接头中IMCS的研究现状进行概述,重点讨论中间化合物的控制方法,并指出如何有效地控制接头中的中间化合物相仍旧是未来铝/铜复合材料研究的重心和方向。

基于改进蚁群算法的3-PPR并联机构位置正解研究

针对3-PPR并联机构位置正解问题,运用螺旋理论计算其自由度,并分析其运动特性,同时通过解析法构建该并联机构的完整运动学逆解。将并联机构运动学正解问题的求解转化为对目标函数优化问题的求解,并基于此建立该并联机构正解的目标函数优化模型。通过对基本蚁群算法进行有效的改进,构建了可用于求解连续优化问题的改进蚁群算法。运用该算法求解3-PPR并联机构的运动学正解并进行Matlab仿真分析,对比传统数值方法和改进蚁群算法,证实该算法具有良好的全局寻优能力,并能避免初值和局部最优值对计算结果的影响,可有效应用于求解并联机构的位置正解问题。

钛系生物医用材料表面粗糙度影响细胞黏附的新进展

详细介绍粗糙表面细胞的黏附机理,结合表面加工方法较全面地总结和分析钛系材料不同表面粗糙度对细胞黏附的影响及细胞黏附的表面粗糙度模型。综述表明:粗糙表面通过改变表面力场、表面电荷和表面能、增加比表面积及表面缺陷等方式促进细胞在植入体表面的黏附:钛系材料表面粗糙度对不同细胞黏附的影响不同,粗糙表面可促进细胞基因表达:由于表面加工方法造成表面化学状态变化并影响表面电荷和表面能,所以应根据不同的表面加工方法来设计植入体的表面形貌,以获得适合细胞黏附的表面粗糙度。此外,探讨钛表面细胞吸附的分子动力学研究方法,结果显示可利用分子动力学方法在分子水平研究表面特征对蛋白质和细胞黏附的影响机理。

基于连续蚁群算法的3-RPS并联机构正解

为了避免传统数值方法求解并联机构正解问题的弊端,提出了一种将并联机构正解问题转化为目标函数优化问题的求解方法。并联机构正解的核心问题是求解一组多元耦合非线性方程组,以此为依据建立了并联机构正解的目标函数优化模型,并提出了一种简单的连续蚁群算法来求解该优化模型。以求解3-RPS并联机构正解为例进行了仿真分析。结果表明,该算法具有良好的全局寻优功能,能够避免初始值和局部极小值对计算结果的影响,不用计算雅可比矩阵及其逆阵,且计算精度满足并联机构正解的要求。

基于改进蚁群算法的风洞试验俯仰机构运动误差优化

为提高风洞试验俯仰机构的运动精度,减少初始误差,提出了基于改进蚁群算法的俯仰机构运动误差优化分析方法。针对影响俯仰机构运动精度的3个误差源——弧形导轨半径R、连杆长度L、直线导轨安装位置yOa,建立俯仰机构运动误差分析数学模型;推导了可用于分析误差的改进蚁群算法模型,将俯仰机构3个误差源的求解转换为对目标函数优化问题的求解,采用改进算法进行误差优化。对比传统数值方法,改进后的蚁群算法对误差求解精度达到10^(-5)mm级,有效地避免了结构自身产生的初始误差源对计算结果的影响。

用于月壤采样试验验证机构的运动学分析

以月壤采样封装专项试验验证为基础,设计了一套实现姿态调整的3自由度并联机构.根据机构运动特点利用修正的G-K公式求解机构自由度.建立机构封闭矢量图求解得到运动学逆解,得到3根驱动杆杆长.用1阶影响系数法求解机构速度雅可比矩阵.采用Adams与Matlab对比验证该机构的运动学逆解的正确性;采用牛顿-迭代法求解机构运动学正解,并借助于激光跟踪仪测试以验证求解正解的正确性.结果表明,a、b角度误差为0.02°,z方向的误差为0.01mm,该机构可满足开展相关采样封装专项试验验证的要求.

在CAD中对二维机械制图和三维机械制图定义的探讨

对CAD二维机械制图和三维机械制图的定义进行讨论 ,提出了CAD三视图 ,CAD轴测图 ,CAD测剖视图的定义观点。

定向刨花板弹性模量理论分析的试验验证

介绍了定向刨花板的试验方法和过程;并应用概率设计理论求出了定向刨花板主方向的弹性模量,对定向刨花板产品进行了试验研究并与实验室产品进行了分析比较;分析了影响定向刨花板产品质量的主要因素。解决了定向刨花板弹性模量的理论求解公式的实验验证问题,论证了理论推导结果的正确性。尝试将现代设计方法和微观力学理论应用于人造板的力学性能分析和研究中,以推动定向刨花板的计算机仿真工作的开展．

绿色家具产品设计概念的创新研究

介绍绿色家具产品设计的新概念;分析了绿色家具产品设计的内函、特点及国内外当前绿色家具产品设计的实际水平,及对绿色材料设计和人性化设计的设计概念进行了论述;分析了绿色材料设计及人性化设计在绿色家具产品设计中的重要性;重点提出我国绿色家具产品设计应优先发展绿色材料设计技术、人性化设计技术、清洁化涂料和胶料设计技术及清洁化环境设计技术。

基于球面晶体姿态调节的4自由度并联机构工作空间分析

在分析球面晶体姿态调节基础上,提出了一种4自由度并联支撑调节机构,实现晶体绕X,Y,Z三个坐标轴的转动和沿Z轴的移动,运用螺旋理论分析了机构的约束特性,计算出自由度数目,建立机构的位置逆解数学模型,求解机构的姿态空间,根据设计要求,绘制了机构末端执行器上几何中心的工作空间,并分析对称性,为优化结构奠定基础。

基于有限元法的高分辨透射光栅谱仪关键件结构优化设计

光栅室作为高分辨透射光栅谱仪的关键件,对谱仪整体稳定性起决定性作用。文中运用Pro/E对光栅室进行三维建模,以结构质量最轻为优化目标,截面尺寸为设计变量,建立优化模型,求得最优截面参数。运用ANSYS进行动静态分析,分析结果表明,优化后的光栅室刚度、强度均满足设计要求,结构前4阶固有频率均大于靶球基频40 Hz,不会发生共振。

应用正交设计确定旋切机的最佳工作条件

应用正交设计法,针对桦木在旋切机上做了9次试验。用拉丁方表对实验数据进行计算,得到旋切机最佳工作条件,从而提高了旋切机的加工质量。

中间继电器的选用

使用条件主要指温度、湿度、低气压、振动和；中击，它们直接影响继电器的综合性能。目前继电器产品均能满足使用环境条件的要求。

风洞上攻角机器人轨迹规划算法研究与实现

为了提高机械臂跟踪目标轨迹的运动速度,对其目标轨迹进行二次规划。该轨迹规划算法通过引入路径参数s,将关节速度、力/力矩等约束转化为关于路径参数的约束,分别求取关节速度与力/力矩约束限制下路径参数s的最大速度曲线,对最大速度曲线求交集,获得多重约束最大速度曲线。采用模糊推理方法对目标轨迹进行离散化处理,减小优化规模;以0值加速度曲线乘以比例系数Kv替代关节力/力矩约束的最大速度曲线,提高算法的计算效率;通过速度特征点算法与修型射靶算法对规划得到的轨迹进行修形,确保修形后的目标轨迹满足关节速度、力/力矩的约束,并且速度曲线光滑。实验表明,该轨迹规划算法对不同复杂程度的目标轨迹都有着较好的规划性能,能够得到连续平滑的时间近似最优轨迹。

机器人碰撞观测器设计与实现

为了检测机器人与周围环境的碰撞,采用基于动力学模型的广义动量与实际动量偏差设计碰撞观测器以检测碰撞力。该观测器可在不增加额外传感器、加速度信息的情况下,仅通过机器人动力学模型、电机编码器反馈的位置、速度与驱动器反馈的驱动力矩计算机器人在当前运动状态下的理论动量与实际动量的偏差间接获取碰撞力的大小与方向,通过合理设定安全阈值就可以实现机器人的碰撞检测。仿真和实验表明,该碰撞观测器可以有效地获取碰撞力信息,并对高频噪声不敏感,参数调节方便,适用于静态与动态两种情况的碰撞检测。提高机器人动力学模型参数与关节摩擦力系数可提高观测器检测碰撞力信息的精度,减小安全阈值,提高碰撞检测的灵敏度。

风洞试验偏航机构动力学优化研究

为了提高风洞试验偏航机构的驱动能力、传力性能及平稳性,对偏航机构的参数进行了灵敏度分析和优化。针对影响性能的因子,通过运动学和动力学求解,提出了偏航机构动力学性能的评判指标。以Isight软件为平台,结合MATLAB,对偏航机构压力角、旋转部件转动惯量和直线滑块加速度等因子进行灵敏度分析。在此基础上,建立多目标优化模型,对影响因子进行了优化计算。结果表明:偏航机构压力角最大值降低了12.47%,旋转部件转动惯量减少了6.7%,直线滑块加速度均方根值减少了43.72%。

直线变圆弧角度调整机构误差分析与标定

为满足风洞试验高精度要求,采用了一种连续蚁群算法对直线变圆弧角度调整机构误差进行标定。基于该机构运动学的正逆解,利用解析法建立了误差模型,从而明确了其主要误差源,并通过控制变量法分析了各误差源对俯仰角精度的影响。根据误差模型将误差补偿转化为误差源组合优化问题,运用连续蚁群算法进行求解。文中以直线变圆弧角度调整机构为例进行仿真分析,证明了该算法具有较好的全局优化能力,俯仰角精度由10-2级提高到10-5级,有效地提高了该机构的精度。