基于遗传算法的可调平面五杆机构多任务轨迹优化综合

针对可调平面五杆机构多任务轨迹综合问题,提出了一种基于遗传算法的机构优化综合方法。以机构实际实现轨迹与给定轨迹任务的位置误差最小为目标函数,建立可调五杆机构的多任务优化模型,并采用遗传算法进行优化,容易得到全局最优解。在进行变异操作时,采用根据个体适应度自适应调节变异率和变异量的方法,有效提高了进化速度和求解精度,并用数字实例阐述了这一方法。

杆长和惯性参数可变的平面可调五杆机构的动力学解析模型

可调机构模型的建立是研究可调机构控制问题的前提。基于运动分析、凯恩动力学方程和数字-符号方法,首次建立了杆长和惯性参数可变的平面可调五杆机构的动力学解析模型。将动力学模型的推导问题转化为特定条件下运用运动学和动力学计算公式求解机构驱动力矩的问题。将广义坐标以及杆长和惯性参数作为符号量,导出了模型矩阵元素的数字-符号表达式。研制的软件可以应用于研究广义坐标、杆长和构件的惯性参数对驱动力矩的影响。在计算机上离线生成了机构的动力学模型,大大减少了在线计算量。给出的机构动力学仿真实例证明了此方法的有效性。

带闭链的五自由度工业机器人动力学解析模型

提出了一种建立带闭链的工业机器人动力学解析模型的方法。设想将闭式链的某一非主动关节的运动副断开 ,其运动关系用约束方程来代替 ,形成带有附加约束的等效系统 ,然后基于 Kane动力学方程 ,导出了显式形式的动力学方程。并将部分变量处理为符号量 ,其余变量处理为数字量 ,从而获得了动力学解析模型中各模型矩阵元素的数字 -符号表达式 。

带闭链六自由度工业机器人动力学解析模型

提出了一种建立带闭链工业机器人动力学解析模型的方法。将闭链的某一非主动关节的运动副拆开 ,其运动关系用约束方程来代替 ,从而形成带有附加约束的等效开链系统 ,然后基于Kane动力学方程 ,导出了显式形式的动力学方程。推导解析模型时将部分变量处理为符号量 ,其余变量处理为数字量 ,获得了动力学各模型矩阵元素的数字 -符号表达式 。

基于并行计算的杆长和惯性参数可变的平面闭链机构动力学解析模型

基于凯恩动力学方程和数字-符号方法,提出基于构件子模型和并行计算建立杆长和惯性参数可变的平面闭链机构动力学解析模型的方法,并对驱动构件杆长和质量变化对驱动力/力矩的影响进行研究。采用封闭矢量法对平面闭链机构进行运动分析,得到各构件的速度和加速度表达式;将独立广义坐标以及杆长和惯性参数作为符号量,其余参数处理为数字量,离线生成各动力学子模型矩阵元素的实时代码,然后由叠加得到机构总的驱动力/力矩。针对各构件的子动力学模型,提出一种基于子模型动力学并行算法的实时代码优化方法。由于动力学模型的离线建立和优化以及采用并行计算结构,简化了机构的动力学模型,大大减少了在线计算时间,从而为机构的实时控制提供了有利条件。给出的动力学仿真实例证明了此方法的有效性。

八面体及十面体变几何桁架机器人位置分析的符号解法

基于数学机械化方法和计算机符号处理技术 ,对八面体及十面体变几何桁架机器人的位置分析进行了符号法求解 ,成功地将非线性位置约束方程组化简为等价的三角化方程组 ,分别导出了单变量的 1 6次和 48次代数方程 。

平面四杆机构刚体导引综合的符号解法

本文应用数学机械化方法和计算机符号处理技术，对平面四杆机构刚体导引综合问题进行了符号求解。该法通过对变量的排序、分组、约化，构成基列、求余等运算，将一个非线性多项式方程组化简为一个同价的三角化方程组，得到了原方程组的封闭形式的解析解。

数学机械化方法在平面多杆复杂机构位置分析中的应用

本文基于数学机械化方法和计算机符号处理技术，对平面多杆复杂机构的位置分析进行了符号法求解，该法成功地将一组非线性多项式方程化简为一组等价的三角化方程，导出了单变量的１６次代数方程，得到了位移分析的封闭形式的解析解。符号推导和符号运算借助于计算机代数系统ＲＥＤＵＣＥ完成，并给出一个数字实例说明这种方法。

2-UPR&2-RPU冗余并联机构动力学与功耗分析

提出一种新型2-UPR&2-RPU结构冗余并联机构,其具有2个转动以及1个移动(2R1T)自由度。运用螺旋理论分析机构的自由度及其运动特性,并利用修正的G-K公式验证分析的准确性,得出该机构含有1个冗余支链的结论。分析机构运动的约束条件,建立各支链的闭环矢量方程,求解得出机构的位置反解。基于符号运算的微分变换法对机构的速度和加速度进行分析,得到动平台速度雅可比矩阵和2阶影响系数矩阵,在此基础上进一步求解得出各支链的雅可比矩阵。运用虚功原理构建该机构的动力学模型,然后根据冗余并联机构驱动力配置方式不唯一的特点,采用驱动力二范数的优化方法推导得出驱动力和驱动功率方程。在此基础上,使用MATLAB对所构建的数学模型编写计算程序,并通过具体数值算例对所构建的运动学及动力学模型进行仿真。最后,为了验证所构建数学模型的正确性,在ADAMS中建立机构虚拟样机并进行相同条件的仿真,将该结果与MATLAB仿真结果进行对比,两者的仿真结果基本一致,表明所构建数学模型的正确性。仿真得出各杆驱动力的最大误差分别为0.091%、1.83%、1.04%、1.40%。研究结果表明,在给定的运动规律的条件下,机构没有产生刚性冲击,在运动的起点和终点处,会产生一定的柔性冲击,整个运动过程中各杆的驱动力变化平缓,驱动力二范数解所做的总功为1143.2 J。

平面三环复杂机构位置分析的符号法求解

本文基于数学机械化方法和计算机符号处理技术，对平面三环复杂机构的位置分析进行了符号法求解，该法成功地将一组非线性多项式方程化简为一组等价的三角化方程，导出了单变量的２４ 次代数方程，符号推导和符号运算借助于计算机代数系统ＲＥＤＵＣＥ 完成，并给出一个数字实例说明这种方法。

树型机器人动力学解析模型

提出了一种建立树型机器人动力学解析模型的方法。首先将树型机器人拆解为数个开链机器人 ,在建立起各开链机器人动力学解析模型的基础上 ,通过引入“等效”机器人的概念 ,并采用逐级装配的方法 ,获得了树型机器人动力学模型矩阵元素的数字 -符号表达式 ,并给出一实例进行说明。

平面两自由度七杆机构位置分析的符号解

应用数学机械化方法和计算机符号处理技术，对平面两自由度七杆机构位置分析问题进行了符号求解，该法通过对变量的排序、多项式分组、约化、构成基列、求余等运算，将一组非线性多项式方程化简为一个同价的三角化方程组，导出了单变量的８次代数方程，得到了封闭形式的解析解，并给出一个数字实例来说明这种方法。

基于Groebner基的平面五杆机构位置分析符号解

基于Groebner基法和计算机符号处理技术 ,对各种结构型式的平面两自由度五杆机构位置分析问题进行了符号求解。该法通过对变量的排序 ,建立多项式对的集合 ,求S -多项式 ,约简等运算 ,将一组多项式方程化简为一个同价的三角化方程组 ,得到了封闭形式的解析解。本文研制的软件可以适用于各种结构形式的平面两自由度五杆机构位置分析进行符号求解 ,导出的三角化的Groebner基不仅可以用于研究输入参数对输出构件位置的影响 ,也可以研究调节构件几何参数对输出构件位置的影响规律。

基于并行计算的可调节型6-SPS并联机器人运动学和动力学分析

利用一种矩阵的广义标量积,导出6-SPS并联机器人动平台和驱动腿的速度及加速度显式表达式,并运用虚功原理和达朗伯原理建立了动力学模型。根据其计算特点,构造动力学并行算法,减少在线计算量和时间,为机构的实时控制提供有利条件。还对其作为可调节型机构,研究了平台半径和构件质量对驱动力的影响。给出的仿真实例证明此方法的有效性。

改进SLP和遗传算法结合的车间设备布局优化

针对加工多种类产品,且具有固定入口和出口的生产车间,运用改进的SLP和遗传算法相结合的方法进行车间设备布局的优化,从而减少人员、物料的移动成本,提高车间利用率和企业的核心竞争力。首先,在对生产车间的物流进行详细分析的基础上,利用改进的SLP理论确定生产车间设备布局的初步方案。然后,把SLP形成的初步方案作为遗传算法的初始种群的部分染色体,利用改进的遗传算法实现对案例车间设备布局的优化。运用改进的SLP和遗传算法相结合的方法进行车间设备布局的优化,弥补了SLP过于依赖经验、约束过多的缺点,同时,提高了遗传算法的选优能力,减少了随机性所引起的误差,在选出最好个体的同时保证了种群的多样性,使最终的布局方案更具实用价值。

重载静压导轴及其应用

静压导轴是一种圆柱形液体静压导轨。介绍了由作者负责研制的,单个负载能力100kN以上的重载静压导轴结构工作原理及其各控制油腔供油量可以调节的定量供油式静压导轨系统和该系统的动力参数计算,以及在2m×2m液压振动工作台中成功应用4个新型静压导轴情况。

可调球面三自由度并联机构的位置分析与动态仿真

基于Groebner基法和计算机符号处理技术对可调球面三自由度并联机构的位置进行了符号求解。该法通过对变量排序、建立多项式对的集合、求SP多项式和约简等运算,将非线性方程组化简为等价的三角化方程组,得到了封闭形式的解析解。在此基础上,研究了调节构件几何参数对欧拉角的变化规律,并应用Pro/E软件建立了机构动态仿真模型,进行了运动学和动力学仿真分析。

十二面体变几何桁架机器人位置正解分析的符号解

应用代数消元法 ,对十二面体变几何桁架机器人的位置分析进行了符号求解 ,导出了单变量的 12 8次输入输出方程 ,并给出了数字实例。符号运算借助于计算机软件 REDUCE完成。

三自由度并联机构(3SPS-3SRR)的运动学分析

针对一种3SPS-3SRR并联机构,运用符号法对该机构进行位置分析及运动学分析建模。构建动、静坐标系,通过矩阵转换对机构建立约束方程,运用sylvester消元方法进行消元得到机构单变元输入输出方程,求得机构位姿的封闭解;在此基础上,对机构建立运动学分析模型,得到了与机构运动相分离的Jacobian、Hessian矩阵,并通过此运动模型可以得到机构输出端任意点的速度及加速度。最后进行实例求解,验证本位置、运动学模型的正确性并通过matlab符号运算及绘图功能得到机构末端执行器的位姿、速度及加速度曲线。得出该求解模型准确、高效,该机构运动特性平滑的结论。

平面四杆机构函数综合的符号解法

本文应用数学机械化方法和计算机符号处理技术，对平面四杆机构函数综合问题进行了符号求解；该法通过对变量排序、分组、约化、构成基列、求余等运算，将一个非线性多项式方程组化简为一个同价的三角化方程组，得到了原方程组的封闭形式的解析解。