绳驱动刚柔混合式波浪运动补偿机构的运动学建模与碰撞干涉检测

针对海上多维波浪运动补偿,设计一种6自由度绳驱动刚柔混合式波浪运动补偿机构。依据海上波浪运动特点分析波浪补偿装置的功能需求,结合封闭矢量环法构建该机构位姿逆解模型,计算出机构的速度雅可比矩阵,推导出驱动绳和中间刚性支链上的速度、加速度模型,并利用ADAMS仿真软件验证所建数学模型的正确性;建立整体机构静力学模型,采用力封闭算法计算柔性驱动绳和中间刚性支链上的张紧力分配大小,通过搭建的等比实验平台验证该算法的有效性;基于几何矢量法对机构内各部件之间进行碰撞干涉检测分析;通过数值仿真和实验验证分析,从理论和实验两方面验证该绳驱动刚柔混合式波浪补偿机构应用于海上多维波浪运动补偿的可行性,所得结果对进一步研究波浪补偿机构的张紧力算法优化和张力控制具有一定参考意义。

绳牵引刚柔式波浪补偿并联机构的设计与建模

为了减少海上集装箱货物运输中风浪造成的损坏,提出刚柔混合驱动主动式波浪补偿并联机构.基于刚柔混合并联机构的动定平台的矩阵旋转原理和几何封闭法建立位置逆解数学模型;利用空间几何原理构建机构位置正解数学模型;利用求导法则对位置逆解进行求导,建立速度雅可比矩阵与加速度的二阶影响矩阵;基于绳子是柔性变形体推导出系统刚度矩阵,探究影响系统刚度的因素和增加系统刚度的原则.利用数值模拟仿真对运动学和系统刚度进行验证,结果表明位置正逆解的输入输出误差不超过实际误差的2.25%;发现理论仿真曲线和样机仿真曲线较吻合,误差不超过7.4%,验证了运动学模型的正确性;根据刚度矩阵发现刚度影响因素对系统刚度的影响规律.通过对绳驱动刚柔混合驱动波浪补偿并联机构的实验验证,发现该机构的补偿效果均高于90%.证明研究结果为刚柔混合主动式波浪补偿并联机构的运动和机构设计提供了理论支持.