3-RUU微动并联机构的尺寸型模型及性能图谱

基于伪刚体模型及运动学参数的量纲一化,建立了3-RUU微动并联机构的尺寸型模型,该模型在有限区间内给出了3-RUU微动并联机构所有可能的尺寸参数组合,模型空间内的任意一点代表具有相同或相似运动性能的同一族机构。结合对微操作运动性质的分析,提出了作业空间体积值、作业空间形状值及常值雅克比矩阵条件数等三种描述微动机构运动学性能的评价指标,并根据尺寸型模型及定义的性能指标绘制了反映机构性能与尺寸参数关系的性能图谱。

新型基于6-PSS三维平台机构的并联微动机器人

提出一种新颖的基于 6 - PSS并联三维平台机构的微动机器人并介绍其结构布局特点 ,应用 Jacobian矩阵和力 Jacobian矩阵的子阵 ,分别对其线速度与角速度和力与力矩的各项同性进行了分析计算 ,并建立显式的微位移正解和反解方程 ,为其设计和使用提供理论依据。分析计算结果表明 ,该微动机器人算法与控制简单 ,微位移解耦和速度与力各向同性 ,具有最佳的运动和力传递性能。

摆杆分度凸轮-行星齿轮复合机构的设计、建模与仿真

设计研究了一种新式分度凸轮-行星齿轮复合机构。其输入轴与输出轴同轴放置,输入轴与摆杆固连,摆杆与行星齿轮轴铰接,行星齿轮、两个摆臂以及行星齿轮轴固连。摆杆随输入轴转动,两个摆杆上的滚子分别与两个凸轮保持接触,接触点随摆杆转动不断变化,摆臂相对摆杆发生相对转动,带动与其相连的行星轮摆动。最终实现中心轮的间歇运动,即分度运动。定义了机构运动的工况参数,根据具体参数推导了凸轮的实际轮廓线方程,完成机构的三维建模与运动仿真,验证了设计建模过程的正确性。

一种2R1T远中心运动并联机构性能分析及尺度优化

与串联机构相比,并联机构具有刚度好、精度高、结构稳定紧凑等优点,适用于外科手术领域。提出一种可用于微创手术本体结构的两转动一移动远中心运动(Remote Center of Motion,RCM)(5R)O C-URR并联机构,具有部分运动解耦特性。建立机构位置分析模型,推导出机构位置逆解表达式;在此基础上,针对微创手术工作任务,定义机构期望工作空间。应用局部运动/力传递性能评价指标,给出机构期望工作空间内平均传递指标定义及计算方法。以平均传递指标最大化为目标,建立机构尺度参数约束优化模型,并应用加速灰狼优化(Accelerating Grey Wolf Optimization,AGWO)算法求解该问题。数值实例测试显示,AGWO算法求解约束优化问题的综合性能优于对比算法。机构优化设计结果表明,给出的优化模型和算法可行有效。研究结果为该机构的实际应用奠定了理论基础。

一种基于多维特征的弹道目标识别方法

针对传统基于目标RCS序列统计特征的识别方法对当前突防技术弹道目标识别有效性下降的问题,通过提取反映弹道目标运动机理和分形特性差异的多维度特征,提出了一种多维特征的弹道目标识别方法.仿真数据的特征可视化结果和识别置信度结果表明,本文提出的方法能较好地区分出真假弹头目标,显著提高复杂干扰场景下的识别准确率.

膝骨关节炎患者的三维运动解析

背景膝骨关节炎(KOA)患者发生膝关节变形、活动受限、步态异常等改变,预示KOA是与运动学、动力学等生物力学因素关系密切的一种疾病。而目前临床上缺乏对这些运动学、动力学指标的客观定量评定指标。目的应用VICON三维运动捕捉系统解析KOA患者的病情,为临床医生治疗、康复计划的制定和实施提供新的重要参考依据。方法2010年10月-2017年6月,选择上海交通大学医学院附属瑞金医院门诊及住院的双KOA患者10例作为KOA组,另外招募无膝关节疼痛的健康中老年人10例作为对照组。采用英国VICON三维运动捕捉系统对两组受试者进行行走测试,并分析受试者的步行情况和膝关节的生物力学(运动学、动力学)特征。结果与正常人比较,KOA患者存在明显的步态和生物力学特征:步频、跛行指数、步长、步幅、步速均缩短,双足支撑期、单足支撑期、一步时间、步行周期均延长(P<0.05);膝关节屈曲角峰值,冠状面最初角度,矢状面、冠状面、水平面膝关节最大活动范围均减小(P<0.05);膝关节角速度、膝关节角加速度峰值和平均值均减小(P<0.05);膝关节伸展力矩峰值减小(P<0.05);Y轴和Z轴方向地板反作用力峰值减小(P<0.05)。结论KOA患者关节内及其周围生物力学环境发生了明显变化,同时下肢运动出现了异常。而采用VICON运动捕捉系统对KOA患者和正常人进行三维步态分析,有助于更好地了解膝关节运动学和动力学等指标,为KOA诊断、治疗及研究提供重要的参考依据。

基于Pro/E的车用起重尾板举升机构运动仿真

在利用Pro/E建立了车用起重尾板举升机构的三维模型后,对举升机构进行了运动仿真,根据检查到的干涉情况对设计中潜在的问题进行了修改。并对仿真过程中机构的关键点和重要参数进行了测量和分析,结果表明该举升机构运动平稳,且油缸行程均在设计范围内,因此能够满足使用要求,同时也验证了该模型的正确性。

机构运动方案仿真实验平台研究

运用Solidworks三维建模技术构建了机构运动方案创新设计仿真实验平台,采用将虚拟实验、仿真分析和实际操作相结合的方法,开设了机构运动方案创新设计实验。建立了常用典型机构的三维装配体模型库,并将常用典型机构的三维装配体模型导入到虚拟样机仿真软件ADAMS中,生成常用机构的虚拟样机模型库,学生对机构仿真模型进行运动仿真模拟可以方便地得到各常用机构的运动参数。

三自由度机械能采集器的设计

文中设计了三自由度机械能采集器,将人体随机运动时产生的机械能转换为电能,以便为各种便携式或穿戴式电子装置供电。该采集器由1个球状永磁体和1个外表上置有感应线圈的球状壳体组成。当人体运动时,球状永磁体在球状壳体中作无规则自由运动运动,引起壳体上线圈的磁通量变化,从而实现磁感应发电。系统研究了在不同人体运动状态下,线圈的匝数、厚度和放置位置,以及球状永磁体与球状壳体的直径比等因素对采集器发电特性的影响。实现了在正常行走状态下产生0.567 m W的发电量,可满足某些可穿戴电子式设备的用电需求。

单自由度冲压机构优化设计及其运动仿真

在冲压机构上定义坐标系,对冲压机构的运动学进行分析,推导出冲压机构滑块的位移、速度及加速度公式.导槽轮廓设计选择n阶贝塞尔曲线,采取优化方法得出冲压机构连杆及驱动杆的最佳尺寸.结合具体实例,在三维建模软件SolidWorks中构建冲压机构实体模型.采用ADAMS软件对其进行运动仿真,得到滑块的运动特性曲线.同时,与传统冲压机构的仿真结果进行对比分析.仿真结果显示：单自由度冲压机构滑块速度和加速度（每个周期滑块大约位于0.3~0.7s的位置处）比传统冲压机构平稳,能够很好地满足深冲压模具的要求.

高空远程滑翔UUV低空突防段弹道运动仿真与分析

高空远程滑翔UUV技术是一种集高空滑翔与水下航行于一体的综合设计研究,低空突防段弹道是高空远程滑翔UUV弹道流程中的重要部分。通过建立高空远程滑翔UUV的六自由度数学模型,对低空突防段弹道进行了运动仿真和详细分析。采用常规等高控制方案控制飞行高度,仿真结果显示产生了掉高过大的现象,甚至在水平面以下,低空突防不能实现。为避免这种现象,选择两种方案解决这一问题,一是在突防段引入极限舵角的方式,一是修改高度控制方程。经仿真分析,两种方案均能改变掉高过大现象,且第二种方案具有较好的适用性,系统相对也较稳定。

新型并联机床的力/运动传递各向同性性能及其分布

以并联机器人机构为原型的并联机床 ,其力 /运动传递各向同性性能是随其运动平台的位姿变化而变化的。本文应用并联机器人机构学理论 ,提出基于 6 -SPS并联三维平台机构的新型 6自由度并联机床的力 /运动传递各向同性性能评价指标 ,并给出这些指标在定位姿工作空间内的分布情况 ,这对该结构形式的并联机床的设计及其任务规划和控制有重要意义。

简易机械雕刻机中的运动控制

本文论述了用复杂可编程逻辑控制器CPLD实现三维机械雕刻机的运动控制方法,包括控制系统结构、模块实现、插补运动、加减速控制等。其CPLD采用USB总线与上位PC机进行通信,给出了VHDL语言程序和仿真结果验证。

碳纤维立体织机平行打纬机构设计与优化

碳纤维立体织物结构复杂、厚度大,为解决其每层纬纱所受打纬力应均匀的问题,提出一种由共轭凸轮与四连杆相结合的组合式平行打纬机构。根据打纬工艺要求,以修正正余弦运动规律为基础来设计共轭凸轮,根据织机尺寸及允许空间来给定边界条件,应用反转法求解共轭凸轮轮廓线,得出推程、回程均为77°的远休止角为零的共轭凸轮;用二级杆组法对钢筘进行运动分析,得出钢筘加速度曲线始末两端均为零且连续无突变,打纬时刻钢筘加速度负向最大,实现惯性打纬;优化四连杆空间分布,摆臂长度直接关系钢筘与纬纱接触后是否做水平运动,其它杆长确定情况下,摆臂长度为398 mm时,钢筘打纬过程中运动方向与水平线夹角基本为0°,实现平行打纬。

应用莫尔条纹法测定人体腰椎后关节三维位移量

应用莫尔条纹原理,测定人体离体腰椎三维运动时后关节的相对位移量,探索运动的角度、载荷和位移的相互关系,是直接研究关节运动学的一种简便有效方法。本文提供的实验结果对于研究腰椎后部结构的生理和病理功能具有重要的临床意义。

三维图像配准及坐标变换膝关节运动分析在机构学中的应用

背景:对膝关节各组织的运动过程、运动数据、运动机制的研究,有助于根据其运动特性及生物力学特征,设计、改进膝关节假体,改善膝关节运动功能,以及避免运动损伤、提高运动成绩和延长运动寿命。膝关节的运动数据是研究其力学特性的基础。目的:根据膝关节的三维几何模型,求解膝关节在不同屈曲角度时胫股关节、髌股关节的运动数据,为机器人等空间复杂机构的运动分析、人工假体的力学分析及其设计提供新的研究途径和参考方法。方法:首先,采用CT数据得到人体静态下屈曲0-120°范围膝关节典型相位的三维点云;其次,提出将三维图像配准和坐标变换相结合的方法以精确分析膝关节的相对运动。将不同屈曲位的膝关节各部分如股骨、胫骨、髌骨三维图像及其坐标放在同一坐标系下,分别建立膝关节各骨组织的正交坐标系,通过绕运动坐标系的Z-Y-X欧拉角方法进行坐标变换来研究膝关节的运动。结果与结论:(1)分别得到了膝关节屈曲0-120°范围内的胫股关节、髌股关节在5个自由度下的运动数据,为膝关节的力学特性及假体设计的研究提供支撑,适用于机构学中复杂运动形态运动副的运动分析;(2)该研究所提出的方法基于多静态离散医学影像进行人体运动的测量和分析,既能够利用既有的CT扫描设备和现有软件,设备成本低、方法简单易学;同时获得较高的测量精度,其精度误差小于1 mm。

KDF2滤棒输出装置的改进与仿真分析

为解决KDF2滤棒输出装置两加速轮中心距在调节过程中需要停机而引起的设备运行效率低的问题,设计了螺纹传动串联空间连杆机构,建立了新型调节装置的解析模型,通过matlab分析了加速轮中心距调整的影响因素,并利用creo parametric进行了三维建模和运动仿真。理论分析和测试实验表明,采用螺纹传动串联空间连杆机构,既可以使加速轮的中心距保持在滤棒直径减(0.2~0.4)毫米的范围,又可以不停机调整,达到提高运行效率的目的。

基于VB6.0和UG NX4.0的盘形凸轮机构CAD系统设计

利用面向对象的可视化开发语言VB6.0和三维实体软件UG编制了应用程序软件。运行软件可以在Windows的环境下生成可视化界面,进行各种参数的动态输入以及相应的设计计算,同时可以绘出凸轮的实体,并能对机构进行运动分析和动态仿真。对建立较为简易实用的凸轮机构CAD设计做出初步探索。

一种机械式分度机构的三维建模设计与运动仿真

凸轮型分度机构以结构简单、能自动定位、动静比可任意选择、能实现复杂运动要求等优点广泛应用于机床中,但其分度过程的缺点是:只能按照工位数目确定分度转位角度,实现同一方向的单一分度,不能实现无级分度,也难以满足有些情况下同一工作台上需往返双向转动的要求。设计一种以齿轮和单向轴承作为主要传动连接方式的新型机械式分度机构,满足了分度盘既能无级转动、又能往返双向转动的多样性需要。通过UG软件设计了该机构的三维模型,实现运动仿真,观察转盘转动情况,从理论上验证该方案的可行性。此研究为分度要求多样性和工程样机的研制提供理论依据。

曲柄滑块机构运动分析系统的研究

以模块化设计思想为指导,以VisualBasic为开发工具,对AutoCAD软件进行二次开发,研制出了用户界面友好的曲柄滑块机构运动分析系统。该系统能自动完成曲柄滑块机构运动分析和三维仿真,显著提高了设计曲柄滑块机构的质量与效率。