12-6台体型Stewart冗余并联机构正向运动学研究

针对六自由度并联机构的正向运动学无全解析解或全解析解推导困难、不便于程式化、存在多解选择的现状,提出一种含混合单开链支路的12-6台体型Stewart冗余并联机构,推导了适用于实时反馈控制的正向运动学全解析算法。通过单开链的方位特征集运算及路线分解,对机构的拓扑构型进行了剖析,并解算了耦合度,为运动学方程的构造及同构处理指明了方向。基于动平台上4个共面特征点的拓扑关系,对15个二次相容方程进行同构运算,推导了12个一次多项式,得到正向位姿方程的全解析解,具有形式简洁、对称,且根能够唯一确定的特点。根据速度基点法,建立特征点速度之间的矢量关系,解决了机构的速度正解问题。结合杆长协调方程及速度映射方程,并运用Jacobian代数法解析出机构的3组奇异曲面方程。实验结果表明,位姿正解的计算值与测量值完全一致,速度正解的最大相对误差为0.08%,它们的效率指标值分别为0.21和0.32,均满足实时性要求。

并联式六维加速度传感器的解耦参数辨识及其扰动分析

针对并联式六维加速度传感器的强非线性耦合特性,从解耦方程出发,构建了一种能够适应不确定性扰动的参数辨识模型。通过输入项的坐标反变换,得到了输入、输出项在载体系内的线性映射,据此提炼出13个参数项。定义并计算参数项对输入项的影响系数矩阵,确定了两者之间的敏感性以及参数项的优化依据。通过参数分离和运动分解,构造了3个稳定的辨识方程,据此提出一种参数辨识算法。运用算子范数理论剖析辨识方程自身的性态,揭示出,影响辨识误差的关键要素为输入矩阵的条件数,故理论上存在最优输入项。辨识结果与仿真数据吻合得较好,表现为,当外界扰动不超过1%时,参数误差小于0. 88%。实验室条件下,参数辨识后的传感器样机在1分钟内的测量误差为8. 42%,基本满足工作要求。

Stewart型六维加速度传感器的双支链故障自修复

六维加速度传感器能测量完整的空间加速度信息,在高端装备等领域应用前景广,但目前该类系统在大扰动下解耦机理不明确。该文以Stewart型六维加速度传感器为例,通过挖掘系统输出量间的协调关系,构建了4类双支链故障情况下的自修复算法。研究发现,算法的漏判率与预设的协调方程阈值有关。试验结果表明,引入自修复算法后,在双支链故障下六维加速度传感器的综合解耦误差降低了42%,满足实时性要求,即该算法有效、可行。

12-6台体型并联机构位置正解的唯一性分析

设计了一种含混合单开链支路的12-6台体型Stewart冗余并联机构,在构建位置正解模型时发现,该机构的正向运动学可能存在增根或失根的情况。针对该问题,通过挖掘拓扑构型内部固有的尺度约束关系,以及同构方程的消元运算,对所有可能出现多解的位形逐个进行了分析,研究结果显示:该并联机构具有确定的、唯一的位置正解。最后,推导了新型并联机构的全解析解,并通过虚拟试验验证了上述算法的正确性,为动力学控制、工作空间计算等后续工作奠定了重要的理论基础。

并联式六维加速度传感器灵敏度特性

基于一种新提出的并联式六维加速度传感器结构,从系统的正向动力学方程出发,构建了其灵敏度的数学模型,推导出灵敏度与结构参数间的映射关系。基于ADAMS软件对传感器进行参数化建模,并以灵敏度为优化目标,将仿真数值与理论计算的结果进行对比,验证了数学模型的正确性。结果表明:线加速度灵敏度主要受质量块的质量影响,角加速度灵敏度同时受质量块质量和边长影响,而外壳尺寸与灵敏度无关,且在空间三个正交方向的线加速度灵敏度和角加速度灵敏度均满足各向同性。

Stewart衍生型并联机器人的拓扑构型及结构模型

针对传统Stewart并联机器人耦合度较高导致运动学求解困难的问题,给出一种衍生拓扑构型,并详细设计了其结构模型。基于方位特征集理论,以单开链为支路单元,对机构的拓扑构型进行了剖析,计算了自由度和耦合度,结果分别为6和1;推导并验证了正向、反向运动学解析方程;为满足运动要求,发明了一种复合铰链以及一种可以转换主、从运动的移动副;加工制造了机器人的实物样机,并校核了重要零部件的强度,同时还得出实物样机可承受的最大静态载荷约为12000 N。上述方案及结论为六自由度并联机器人的结构优化、动力学控制奠定了理论基础。

并联式六维加速度传感器的故障自诊断、自修复算法

针对并联式六维加速度传感器的部分输出信号出现干扰失真时,系统解耦算法会完全失效的问题,提出了一种适用于多维传感器的故障自诊断、自修复算法。通过挖掘传感器弹性体拓扑构型中的变形协调条件,推导了系统的6个力协调方程,据此构造了正多边形结构的、关于过渡参量的理想协调闭链。通过分析协调闭链对力协调方程的约束关系,给出传感器故障的诊断组,建立了传感器故障自诊断、自修复算法。通过定义故障自修复率指标,对可修复工况进行统计计算,得到本算法能够实现的最高修复率为72.62%。另外,当传感器支链故障概率小于22%时,样机试验结果表明:局部支链出现故障后,重构系统的综合解耦误差不超过0.18%,验证了该方案的可行性。

并联式六维加速度传感器零件应变的叠加特性

针对六维加速度传感器输入、输出量强非线性耦合的特点,以一种并联式构型为例,研究了主要零件的应变与输入量之间的传递特性。通过Newton-Euler法建立了系统的正向动力学方程,推导出6个输入量与12条支链轴向力之间的解析函数。通过有限元分析,建立轴向力与传感器主要零件应变之间的映射关系。研究结果表明,支链、副板、外壳的应变满足线性叠加关系,表现为三者变形量的残差占比不超过0.06%;锁紧板和预紧螺钉的应变不满足线性叠加关系,表现为锁紧板和预紧螺钉变形量的残差占比分别为6.92%,7.80%。上述结论为六维加速度传感器的结构优化和工作量程的确定奠定了理论基础。

11-6台体型Stewart并联机构位置正解的半解析算法

针对6自由度并联机构的正运动学无全解析解或全解析解推导困难的现状,提出1种11-6台体型Stewart冗余并联机构,并构建了1种区别于传统全解析法和数值法的半解析算法。首先,通过构建虚拟支链,将11支链构型转换成具有低耦合度的12支链的并联机构,并基于特征点的尺度关系,推导出转换机构的全解析解;然后,运用Newton-Raphson法,数值求解了6个杆长协调方程,并分析了72种情况下迭代次数与初值偏差的关系,据此得到求解不同支链时的最优方程。

双面教育让我与众不同

“不得了，KTV这种地方你也放心让女儿去，万一出点儿事怎么办？也不告诉我，我好歹也能照看着点儿啊。”

可爱同桌的“悲惨生活”

我的同桌是个可爱的男生，光长相就极富有喜剧性。他那红润的面庞总是透着红光，那双小眼睛里总是盛满了温柔与喜悦。可别被他的长相所迷惑，他经常捉弄班上的其他调皮鬼，干些无伤大雅的搞笑事。尽管这样，他仍然是我们班最受欢迎的同学之一。因为他的心态非常好，我们和他开玩笑，他从不生气，整天乐呵呵的。