基于几何解析的偏转关节机械臂运动学分析

高负载自重比机械臂在制造业、服务业等领域的不可替代作用日益凸显,针对传统机械臂承载能力提升问题,本文提出了一种偏转关节机械臂及其运动学分析方法。通过分析关节轴线与相邻杆件之间的夹角对机械臂运动特性及承载能力的影响,提出了偏转关节布置形式并设计了偏转关节机械臂。将偏转关节机械臂抽象为等效简易串联机构,根据偏转关节运动特性提取了偏转关节运动方程,建立了机械臂末端位姿解算方法。通过将末端位置参数解耦至距离参量、高度参量、周转角参量,依次建立了关节转角求解公式,获取了偏转关节机械臂全部运动学解析逆解。偏转关节机械臂仿真结果验证了运动学解算方法的可行性与准确性。

基于双斜面偏转关节的新型仿生机器鱼推进机构研究

提出一种用于仿生机器鱼的新型尾部推进机构,该机构主要由双斜面偏转关节构成,可通过调节推进机构的2个驱动电机耦合转动来完成其两自由度偏摆运动。首先,阐明了该两自由度耦合偏摆关节的运动学机理,并通过ADAMS运动仿真,验证了其应用于机器鱼上实现直线游动的可行性。然后,建立了仿生机器鱼的直线巡游控制策略,并采用无人机航拍在户外水塘中进行了直线游动实验。水下实验测试结果表明,该仿生机器鱼可实现速度可控的直线巡游,最大速度为0.69m/s。与现有结果相比,基于双斜面偏转关节的仿生推进机构可为机器鱼设计提供新的参考。

新型仿鱼尾推进装置设计与水动力学仿真分析

由电机驱动的仿生机器鱼在水下推进时主要依靠尾鳍摆动,大多数样机的驱动电机会在鱼尾的摆动过程中出现反转的现象,以致不能输出高转速的稳定性能。针对这些问题,对仿生鱼尾进行了推进装置结构优化,用一种新型的双斜面偏转关节带动鱼尾驱动。该模型的双电机驱动避免了频繁正反转带来的效率低下问题,能长时间正转保持额定功率的输出,提高了关节的功率密度。在此模型上进行了水动阻力的计算和仿真实验,更有效地模拟了水下环境。