中空超扁平系列谐波减速器模态分析

中空超扁平系列谐波减速器进行寿命测试过程中,当转速达到一定数值时,该系列谐波减速器振动较大,严重影响其使用寿命。为研究其振动机理,为改善振动性能提供基础,需要对该系列谐波减速器进行模态分析。首先,采用Hy⁃perMesh软件对谐波减速器进行有限元建模,计算获取所关注范围内的模态结果。同时采用16通道动态信号测试分析系统,对谐波减速器进行振动模态实验测试。最终,将实测与仿真结果进行对比,验证了仿真结果的有效性,可为后续机械结构优化提供指导意见。

基于强化学习的模块机器人故障自修复方法

针对晶格式模块机器人的鲁棒性设计问题,提出一种基于强化学习算法的故障自修复方法。该方法将系统内以空位填充为目标的自修复过程转化为以包含空位的子群模块运动为手段的系统自重构过程。同时,基于强化学习算法提出一种离散方式下的空位移动路径规划,并按此引导空位在系统内穿行。仿真试验结果表明,该故障自修复方法的有效性在晶格式模块机器人系统上得到了验证,且可广泛应用于其他同构模块机器人系统。

基于改进型Dijkstra算法的模块机器人系统故障自诊断策略

面向模块机器人系统,提出了一种全新的故障自诊断策略.该策略将故障自诊断过程分为两个部分:故障检测及故障消息传递.选用健康脉冲法实现模块间的交互式故障检测.设计优化改进型Dijkstra距离计算方法,并依据这种方法引导故障消息在模块间沿最优路径传递.通过仿真试验,该自诊断策略的有效性和可靠性在M-Lattice模块机器人系统上得到了验证,表明该策略可以广泛应用于其他模块机器人系统.

焊接机器人的试验模态分析

模态分析是了解焊接机器人整机稳定性和可靠性的重要基础。该文基于试验模态分析方法,对焊接机器人的大臂、小臂关节、小臂及整机进行实验模态研究。首先,建立机械人手臂及整机的测点模型,对其进行测力法实验,基于动态信号测试分析系统进行数据采集,并得到频响函数数据;然后,利用采集到的振动数据,运用多参考点最小二乘复频域法(PolyLSCF)对得到频响函数数据进行参数识别,得到焊接机器人的前十阶模态频率均在200 Hz以内。最后,利用模态判定准则(MAC值)对测试得到的焊接机器人的模态进行分析,模态分析结果表明测试得到的各阶模态具有较高的可信度。该研究结果为焊接机器人的结构特性分析、振动故障诊断和预报以及动力特性的优化设计提供依据。

中空超扁平系列谐波减速器柔轮应力与疲劳寿命

针对目前中空超扁平系列谐波减速器在运行过程中,存在柔轮易发生疲劳损坏,其疲劳寿命严重制约着谐波齿轮减速器的使用寿命等问题,课题组基于有限元仿真软件HyperMash,研究了中空超扁平系列谐波减速器柔轮的应力特性和疲劳寿命;并分析载荷、齿长、齿厚和柔轮高度等参数对应力和疲劳寿命的影响。研究结果表明载荷是影响柔轮疲劳寿命最主要的因素。该研究可为后续机械结构优化提供参考。

晶格式模块机器人系统自修复研究与仿真

模块机器人系统由多个自主的智能模块机器人(以下简称"模块")组成。当模块出现故障时,会被系统移除并在原位置留下"空穴"。通过模块间的运动协作改变系统内部结构,可将"空穴"移至位于系统边缘的备用模块处,以实现自修复。自修复在保证系统的可靠性和鲁棒性上起到了关键的作用。模块机器人系统自修复的难点在于"空穴"路径规划,由于系统动态的故障情况和模块机器人特殊的运动特性,路径规划算法不仅需要具有动态性,且相比于自由体路径规划算法具有更多的约束。基于数字激素模型,提出一种晶格式模块机器人系统自修复算法。上述算法参考生物的激素作用机理,引入活化激素和抑制激素的概念,模块通过其周围激素浓度进行动态路径规划。仿真结果表明,对于晶格式模块机器人系统自修复问题,改进算法表现出可行的、良好的结果,可适用于大规模、多故障模块、故障动态变化的系统。

一种新型自重构机器人模块的对接机构设计

提出了一种新颖的晶格式空间自重构机器人模块,并进行了模块的三维结构设计.详细阐述了该自重构机器人模块基于销槽楔合、雌雄同体的对接机构设计方法,分析了系统的运动精度并给出了相应的误差控制方案.设计了静态及动态的2组实物实验,从不同工作条件验证了该对接机构能够快速、可靠地实现对接过程,对接耗时约为2 s,对接完成后的机械连接强度可超过50 N的轴向拉伸负载,较好地完成了机器人模块的自重构任务.

谐波减速器疲劳失效特征分析

谐波减速器是工业机器人中重要的零部件之一,其性能直接关系到工业机器人的运转状态。谐波减速器的疲劳失效分为柔轮失效和柔性轴承失效两类。利用谐波减速器综合测试平台,实时监测和记录谐波减速器传动效率、温度和振动信号,并提取出信号特征,对两种失效模式的特征进行分析。验证了传动效率、温度和振动信号表征谐波减速器失效的一致性,在柔轮失效模式下,谐波减速器传动效率退化量约为7%;在柔性轴承失效模式下,谐波减速器传动效率退化量约为15%。失效模式特征的分析对于谐波减速器的失效和疲劳研究有着重要的意义。

一种高压电缆接头轮廓测量与切削方法

针对当前电缆铺设工程中电缆接头表面加工粗糙度高和轮廓一致性低的问题,提出一种新型电缆接头轮廓测量切削方法。首先,建立安装参数误差模型,借助激光位移传感器扫描接头轮廓,利用最小二乘法拟合截面轮廓,轮廓拟合误差小于0.12%,能以较高精度重构出待加工接头区域的轮廓及轴线轨迹;其次,将轮廓测量结果转换坐标得到刀具切削轨迹,根据插补算法对切削过程中的离散进刀量进行平滑处理,能有效解决控制系统带宽与切削表面粗糙度要求间存在的矛盾。通过设计的新型切削设备对提出的高压电缆接头轮廓测量及切削方法进行验证,结果表明,该方法可靠有效,可满足高压电缆接头成型工艺技术要求。

谐波减速器扭转刚度与疲劳失效

针对谐波减速器的回差和扭转刚度设计了一种可以连续加载和卸载的测试平台,绘制了力矩和谐波减速器输出轴转角曲线,对扭转刚度和失效情况进行分析。谐波减速器的回差和扭转刚度主要与谐波减速器的间隙以及啮合程度有关,其所受力矩越大,扭转刚度越大,对于谐波减速器的性能有重要指导意义。

基于磁隙式吸附机构的槽车清洗机器人

给出了一种基于磁隙式吸附机构的槽车清洗机器人机构设计方案,采用磁隙式吸附装置平衡清洗作业过程中高压水枪反向冲击力产生的倾覆扭矩,提高系统稳定性裕度。建立数学模型描述清洗作业力学行为,利用有限元仿真优化磁吸附模块设计参数,计算不同气隙高度下单个磁吸附装置产生的吸附力。根据仿真结果,当采用2块40 mm×40 mm×15 mm与2块80 mm×40 mm×15 mm的永磁铁,磁铁间隙为10 mm,轭铁厚度为9 mm,气隙高度为10 mm时,单个磁吸附装置能够产生693 N的吸附力,槽车清洗机器人能够在20 MPa的清洗水压下稳定工作。

面向空间太阳能电站的模块机器人网络故障诊断算法

介绍了面向空间太阳能电站的模块机器人M-lattice的网络拓扑结构,提出一种用于该机器人网络的位置坐标定义规则,分析了该机器人系统可能出现的故障特点。结合机器人网络的拓扑结构和机器人可能出现的故障,设计了一种针对M-lattice模块机器人的故障诊断算法,目的是让控制机器人的上位机能够对模块机器人网络的运行状况进行有效的监控。通过仿真计算验证了该算法的有效性。

M-Lattice模块机器人的运动学分析及构型优化

针对模块机器人在运动过程中遇到的运动干涉问题,提出了一种应用于M-Lattice模块机器人的构型优化设计.通过引入平动关节,实现模块机器人机械臂的收缩和伸展运动,从而避免运动干涉.通过运动学分析,在避免运动干涉的前提下尽可能减少平动关节的行程,从而顺利完成自重构过程并确保模块机器人自身的结构强度及稳定性.通过对不同运动情况下的运动空间的仿真和原型机实验,验证了优化构型的可行性和运动能力.结果表明,引入的平动关节能够很好地避免模块间的运动干涉且各机械关节的设计切实可行,为后续大规模模块机器人系统的研究建立了基础.

一种电缆绝缘处理数控机床的误差分析

研究对象是一种用于电缆绝缘处理的智能数控机床,系统测量误差大小是衡量机床性能的核心技术指标。通过对Solid Works建立的机床关键部件三维模型进行有限元分析和建立系统测量误差数学模型,完成对机床的可靠性论证。首先,分析各方向形变位移云图和等效应力分布云图,得出关键部件的形变值远远小于机床技术指标规定误差值,最大等效应力值满足材料强度要求;然后,分析测量几何关系,建立系统测量误差数学模型,通过MATLAB软件,得出各关键因素与测量误差的关系。通过有限元分析和数学模型分析,证明所设计的数控机床满足技术要求,并且研究结果对机床的设计具有指导意义。

弹塑性接触冲击永久变形与滑移长度的解析求解

在机械系统的设计与应用中,多体表面之间的弹塑性接触冲击现象是一个重要的力学问题,蕴含复杂的物理力学特性,对接触力等关键参数的解析与表征还存在许多争议与谜团。针对弹塑性倾斜接触冲击事件,根据Brake压陷模型建立瞬时接触力和接触变形的计算式,用接触变形系统地探讨与描述弹塑性接触冲击过程;基于广义动量定理,对冲击持时、永久变形和滑移长度的内在关系进行解析,分别得到以积分形式表示的永久变形和滑移长度表达式,再结合已发表文献中冲击对象在接触冲击前后的运动试验数据进行解析求解;测量接触冲击后被冲击对象的变形区域并进行对比分析。试验与数值结果表明:采用广义动量定理所建立的方法求解永久变形和滑移长度,其计算结果与试验值吻合较好,与采用Brake压陷模型直接积分数学方程相比,该方法计算结果更准确。