基于交叉耦合的四足机器人Trot步态控制研究

目的提出一种基于单神经元PID与交叉耦合的联合控制转速的方法,提高少自由度四足机器人行走机构实现Trot步态时的稳定性和协调性。方法通过分析行走机构的结构特点和控制需求,针对行走机构转速控制进行方案设计;对单个行走单元的驱动提出基于单神经元PID算法的控制策略,并在对角两个行走单元的控制系统之间引入交叉耦合控制策略,通过Simulink平台对以上控制方法进行控制仿真并进行实体实验验证。结果基于单神经元PID算法的控制方法比传统控制方法的转速调节时间提高了31.2%;采用单神经元PID算法与交叉耦合控制相结合的控制策略时,同步转速偏差波动幅度降低了28%。结论采用单神经元PID控制算法和交叉耦合控制策略能实现运动的精确控制,并具有良好的抗干扰性和鲁棒性;且两个行走单元能更好地同步协调运转,增强了该机器人的运动平稳性,确保了Trot步态的稳态运行。

基于机电联合仿真的清淤机器人调速控制研究

传统控制系统研究都是基于阶跃响应的控制曲线进行分析。针对这种情况,提出一个更加有效、直观的对比分析方法来分析不同控制算法(普通PID和模糊PID)的控制效果。采用机电联合仿真方法,建立虚拟平台使得SolidWorks中的机械模型在运动时,LabVIEW的控制平台可实时监测控制系统的控制效果。结果表明通过LabVIEW和SolidWorks的联合仿真,既能实现控制算法对三维模型精准的运动控制,又实现了不同算法的运动效果对比。三维模型的运动曲线很直观地表明,模糊PID控制系统具有更少的控制响应时间和更好的运动速度稳定性。

多学科协同育人:高校工科专业课程思政建设实践探讨——以“机械设计基础”课程为例

以普通高等工科类院校专业基础课“机械设计基础”为例,分析课程思政建设面临的主要问题,提出“一中心、三统筹、五推进”的课程思政建设思路及多学科协同育人教学模式,从强化现代教育理念、优化人才培养方案、创新师资队伍建设、丰富课堂教学形式和完善课程考核方式等方面探讨课程思政建设的具体措施,并结合教学实例阐述多学科协同育人的实施过程和成效。

基于螺旋理论三自由度并联机器人型综合新方法

并联机器人的构型设计即型综合是并联机器人设计的首要环节,基于螺旋理论,从并联机构运动链分类的角度,提出用约束添加法对三自由度并联机构进行型综合,让主动链控制所需的自由度,而从动链约束不需要的自由度;提出了相应主动链和从动链各种类型,并对约束链作了较详细的分类,通过不同组合可得到不同性能的新构型.最后通过实例进一步阐明这一方法.该方法使型综合步骤更简洁,只要选择与自由度数相同个数的主动链,并合理选择约束链就可以组合出新的并联机器人.

新型管道机器人运动学和力学特性分析

目的研究新型步进式管道机器人运动学和力学性能,揭示管道机器人的运动规律,验证其运动状态和工作特性.方法采用理论建模和基于ADAMS软件仿真分析的方法,获得管道机器人相关机构的运动规律曲线以及机器人在管道内步进运动时活塞驱动力变化规律曲线.结果机器人能够适应管道直径范围为750~1 021.5 mm,步距为103 mm,速度和加速度曲线平滑,运行稳定,无震颤现象;当承受负载4 000 N时,伸缩夹紧机构驱动力变化范围为1 407.6~18 113.7 N,步进单元驱动力范围为1 978.46~7 645.38 N,驱动力曲线平滑,无力冲击,可驱动性能良好.结论该新型管道机器人的运动性能满足功能要求,具有适应管径范围大、速度快、运动平稳和驱动性能好等优点.

基于ANSYS的施工升降机导轨架结构模态分析

目的探讨影响施工升降机导轨架结构动态特性的因素,分析不同因素对结构安全性的影响.方法采用有限元方法,建立了施工升降机导轨架等有限元模型,并对吊笼运行不同工况以及多种附着装置安装间距下的导轨架结构进行模态分析.结果计算出吊笼运行不同工况下,导轨架结构的前6阶固有频率;附着装置不同安装间距下,结构的1阶到6阶固有频率;提取各阶固有频率振型云图;并计算吊笼运行过程中产生的激振频率.结论吊笼以40 m/m in的速度运行时,施工升降机导轨架不易产生共振;吊笼运行不同工况影响施工升降机结构的动态特性;附着装置以不同间距安装时,随着附着间距的增大,结构的刚度降低,固有频率减小;整体结构受到弯曲和扭曲,影响结构的稳定性和安全性.

对曲柄滑块机构运动精度可靠性模型的研究

以可靠性工程和机构概率设计等理论为基础 ,从运动学角度 ,建立了包含尺寸制造误差、运动副间隙误差和磨损产生的误差的曲柄滑块机构运动可靠性数学模型 。

基于ANSYS的新型3-TPS并联机床静刚度分析

目的对新型3-TPS并联机床进行刚度计算和分析,找出不同型位下该并联机床刚度的变化规律和特点,使机床避免薄弱环节,以提高在高刚度下工作机床的加工精度.方法对并联机床刚度进行理论建模,找到对该并联机床静刚度产生影响的因素,然后应用有限元分析软件ANSYS对不同型位下、不同方向上的刚度进行仿真和计算.结果在同一位姿下,沿着Z轴方向刚度较大;在不同位姿下,极限位置的刚度最小;变形最大处在动平台与平行机构相连的铰链连接处;平行机构的变形量比较大.结论沿主刚度方向的刚度比其他方向大,远离极限位置可以提高刚度,并联机构的薄弱环节在动平台与平行机构联接的铰链处,平行机构的刚度将对整机刚度有很大的影响.

基于单片机控制的管道施工机械手控制系统研究

目的研究管道施工机械手控制系统,解决管道施工机械手按照预定要求实现定位安装操作的工程问题.方法采用单片机控制系统,通过上位PC机的VB界面控制编程,实现对下位机单片机的输入控制,单片机控制系统输出的信号通过放大器输入给管道施工机械手液压驱动装置上的电磁阀,电磁阀接收到电压信号再控制液压缸执行相应的动作.运用Keil uVision2和TopWin两个软件对单片机控制系统进行程序的控制和调试,使单片机控制系统能输出控制电磁阀的准确电压信号,从而使管道施工机械手按照预定的工作要求完成施工埋设中对管道的定位安装操作.结果对控制系统进行了实验,实验结果表明,根据放大器的电流信号,电磁阀控制液压缸作往复运动,当放大器输出电流为+8 mA时,液压缸作正向运动;当放大器输出电流为-8 mA时,液压缸作逆向运动.结论通过对管道施工机械手控制系统的设计,能够达到预定的运动要求,完成液压缸的正逆向运动,实现管道施工机械手的自动控制,保障了管道埋设中的施工安全,提高施工效率.

新型3-TPS并联机器人考虑弹性力学的动力学分析

文章的目的在于建立新型3-STP并联机器人的弹性动力学方程,为进一步作动态分析打下基础。在建立弹性动力学数学模型时采用了有限单元法(KED法),分别建立了主运动链各支链的单元弹性动力学方程,以及平行机构中柔性杆的单元弹性动力学方程,根据刚体与柔性体之间的变形协调条件,将各支路组装在一起,构成机构的总体弹性动力学方程。最后通过实例计算了机构第一阶固有频率在工作空间的分布,可以看到机构在位于工作空间对称线位置时的固有频率最高。

盘形凸轮机构运动可靠性模型的研究

以可靠性工程和机构概率设计等理论为基础,从运动学角度,建立了凸轮机构包含基本尺寸误差、初始廓线误差和磨损产生的轮廓误差的运动可靠性数学模型,目的是在机构设计阶段就能够定量分析高副机构动态质量。

以项链式课程规划为主线的机械原理教学模式改革与实践

在机械原理课程教学改革中,以"增强工程理念、提高对知识的应用能力、提升解决复杂工程问题的综合能力"为目标,设计了项链式机械原理课程规划,即将机械原理课程的教学内容按照知识点(链点)内在的关联,组合成若干能完成一定功能的单元模块(链节),针对能力培养的不同层面,设计不同的任务,分阶段指导学生完成任务(链节打磨),最后通过综合设计环节,以"任务、项目"的形式将各模块的内容串起来,达到提升学生解决复杂工程问题的综合能力的目的("链节成串")。结合专业特点和特色,从教学模式上、内容组织上、教学方式和教学方法等方面进一步深化了课程的教学改革。

基于螺旋理论对少自由度并联机器人约束链的研究

螺旋理论是分析少自由度机构运动学的有力工具。本文基于螺旋理论对少自由度并联机器人的机构构型中的约束问题作了分析,并对约束链的自由度作了计算,为并联机构的特殊型位分析、运动分析、受力分析提供了有力证据,并进一步丰富了螺旋理论的应用。

新型3-TPS并联机器人平行机构的约束与运动学分析

目的为完善并联机器人理论.解决并联机床产业化关键技术.方法用螺旋理论方法分析平行机构的约束特性,并计算其自由度;用空间坐标转换理论推导出平行机构的雅可比矩阵;用仿真方法分析了机构的奇异性,获得工作空间的可操作度变化范围.结果新型3-TPS并联机器人的动平台只能作沿Y、Z两轴的平动和绕Y轴的转动,平行机构有3个自由度.结论由于平行机构对并联机器人的约束,使新型3-TPS并联机器人具有3个自由度,通过雅可比矩阵和机构奇异性的推导和计算,得到平行机构在工作空间中没有奇异形位和不定形位的结论.该方法可应用于类似并联机器人的结构设计与运动学分析中.

2T1R型少自由度并联机器人新构型及其运动

目的通过运动学分析,完善并联机器人理论,优选设计2T1R型新型并联机器人机构,解决并联机器人产业化关键技术.方法用添加约束法实现二维平动和一维转动的并联机器人构型设计,并对新构型进行约束分析和自由度计算;对新型3自由度并联机器人作位置分析和速度分析,用空间坐标转换理论推导出机构的雅可比矩阵;通过仿真方法描绘出机构的运动曲线.结果通过计算分析,用添加约束法作出的3种新构型3-TPS/RPP、3-TPS/CP和3-TPS/RUp,证明都具有3个自由度,能实现二维平动和一维转动.建立了新构型机构的位置正、反解计算方程.计算雅可比矩阵,求出速度反解.结论该类并联机器人的速度较平稳,可控性良好.3种2T1R型少自由度并联机器人新构型能实现预定的运动,具有良好的运动性能,可以进一步开发和应用.

新型并联机器人工作空间分析及运动仿真

通过机构学构型理论,优选设计几种2T1R型新型并联机器人机构,通过空间机构运动学理论,对其进行了工作空间分析、奇异性分析,并通过三维造型和运动仿真分析了此类并联机器人运动问题,为实际应用和新产品开发打下基础。由于约束链对工作空间的影响很大,合理设计约束链能得到较大的工作空间。通过奇异性分析可以得到该类机构在工作空间中没有奇异形位和不定形位,具有良好的可操作性的结论。通过运动学仿真,验证了该并联机构能实现2T1R运动,具有3个自由度;位移、速度曲线光滑,运动连续平稳;动平台中心可以实现较大范围的摆动,具有工作空间较大的优点。

混联式石材加工机械手3-TPS/TP型工作头的运动特性分析

目的通过计算使新的并联加工头结构更合理,避免奇异点和奇异位型,为结构尺寸优化提供依据.方法根据其混联式构型特点,应用空间机构运动学理论,运用Matlab进行仿真计算,绘制出其工作空间、可操作度及灵巧度的分布图,并对此进行了分析.结果工作空间仿真形状近似为锥柱,工作空间大,在给定的加工范围工作空间内部无空洞;可操作度W在2.15~6.9变化,变化范围小,曲面变化平稳;该机构的灵巧度指标C(J)在3.58~8.32变化,变化范围较小,没有突变点.结论该机构具有较大的工作空间,整个工作空间内没有奇异点、奇异位型;可操作度的变化范围不大,具有良好的可操控性;该机构运动灵巧性好.通过运动特性分析,该机构能满足石材加工三维雕刻、异型加工等工序.

机构运动可靠性模糊综合评判法

提出机构运动可靠性的模糊综合评判法 ,根据不同因素可靠度值来判定机构总体性能的可靠度 .先利用单因素评判方法 ,建立隶属函数数学模型 ,再进行多因素模糊综合评判 ,得到机构的总运动可靠度属于哪个评语集 ,最后利用加权平均法将定性的结论定量化 ,计算出机构的总运动可靠度值 ,并引用算例加以说明 .

基于“两性一度”的机械原理资源建设与实践

为了实现金课的“高阶性、创新性和挑战度”(简称“两性一度”)目标,开展了丰富多彩的机械原理资源建设。依据认知规律构建了教学数字资源库,编写了“导练”、“导用”课件,开发了微课、教学软件;按照融合贯通的思路凝练了核心知识点,编写知识点融合类的教材;遵循逐步提高的策略,构建分级题库、编写分级训练云教材。经过三年的实践,教师与学生都获得很多收益。

建筑院校机械类主干课程教学改革与实践

以考试改革为突破口,通过改革以机械原理、机械设计、液压传动与控制及机械制造技术基础等为首的机械类主干课程群的课程体系、教学内容、实践教学、考试方式等来提高本科教学的质量,取得良好的教学效果,为培养目标的实现打下坚实基础。