可控机构的分类及应用

论述了可控机构是现代机构学的重要分支。对可控机构进行分类研究 ,以可控机构的输出柔性为特征将可控机构分为可调机构、变输入转速机构、混合驱动机构、电子凸轮机构等四大类。对每一类型的可控机构给出定义、应用研究现状分析。

平面可控机构运动轨迹的计算机视觉检测

建立了基于计算机视觉的平面可控机构运动轨迹的检测系统,对平面可控机构的运动轨迹进行了检测研究。构建了视觉检测平台,利用已标定的摄像机获取目标的运动序列图像,应用数字图像处理技术对该序列图像进行处理得到运动目标的运动轨迹(包括位移、速度和加速度);对可控机构的运动轨迹进行了试验检测,试验结果表明该方法通用性好、精度高。

混合驱动可控机构的研究现状及发展趋势

阐述了混合驱动可控机构的研究背景、国内外研究现状、归纳了目前混合驱动可控机构研究中关键问题的解决方法,比较了各方法的优缺点。提出了混合驱动可控机构的进一步研究方向,亟待解决问题。预测了其发展趋势和应用前景。

混合驱动可控机构速度特性

对影响混合驱动可控机构速度特性的参数进行了分类:结构参数、可调参数、可控参数;得到了不同参数对机构速度输出特性的影响趋势,找出了其中的敏感参数。利用这些结论对混合驱动可控机构进行综合时,可大大减少优化设计的盲目性;提高优化效率。

混合驱动可控机构的研究进展

混合驱动机构的基本思想是采用常规电机和伺服电机作为其动力源,两种类型的输入运动通过一个多自由度机构合成后产生所需要的输出运动。常规电机为系统提供主要动力,伺服电机起运动调节作用。对近几年来混合驱动可控机构的研究进展进行了评述。

开放式多自由度可控机构综合实验台的研制

结合多自由度可控机构的主要研究内容、特点以及最新研究成果,研制了既能满足机械原理、机械设计等课程本科实验教学的需要,又可满足研究生机构学实验教学与科研需要的开放式综合实验台,该综合实验台不仅能实现平面机构运动简图绘制与分析等实验教学,而且还能对多自由度可控机构正、逆解运动学以及系统数字控制等问题,进行开放性实验研究,从而为进一步加强和提高学生的动手及创新能力,提供一定的实验基础。

两自由度可控机构输出点轨迹与速度的有限元分析

综合应用ADAMS,ANSYS分析混合输入五杆机构输出点的轨迹、速度,分别得到机构构件作为刚性体和弹性体时两连杆铰接点的轨迹曲线与某连杆中点的速度曲线。二者对比表明,此类机构的弹性动力学分析比刚性动力学分析更接近其实际情况。此外,将构件划分单元数的多与少的不同计算结果显示,单元数对计算结果有明显影响,恰当选取单元数对是否得出与实际振动情况相符的计算结果有重要影响。

一种可控机构式焊接机器人的焊接精度分析

设计了一种具有十连杆五自由度的可控机构式焊接机器人,并针对可控机构低重心的特点以及焊接过程的实际工况,通过ADAMS软件对机器人机构进行刚性体和柔性体的建模,在直线匀速焊接轨迹下,仿真不同的焊接速度,分析可控机构式焊接机器人的刚性体和柔性体的焊枪末端位移随时间变化的特点,得到焊接机器人的焊接精度与焊接速度变化规律。

一种可控机构式码垛机器人的间隙误差补偿

基于可控机构的理念,以提高承载能力和运动精度为目的,设计出一种新型可控式码垛机器人。在此基础上,考虑受力变换频繁的两关节处的运动副间隙,依据连续接触模型建立含间隙可控码垛机器人的运动误差模型。利用改进的粒子群算法优化驱动杆位移参数,进而补偿了由运动副间隙引起的结构误差。结果表明,该方法能有效补偿间隙误差,可较好提升码垛机器人的运动精度。

多自由度系统可控机构式新型机械工程设计理论与方法

机械工程是装备工业的重要组成部分,也是其主要核心。我们平常使用的机械工程在日常的生产过程中起着非常重要的作用,不仅能够节约劳动力还能够节省时间,压缩成本等,但是随着时代的发展,社会科技的进步,现有的机械工程已不能满足工作的需要。例如:在建筑行业都会使用到的单自由度的挖掘机,随着这种挖掘机的构架比较稳定,工作效率也比较高,但是,单自由度构架下的挖掘机还是缺乏一定的灵活性。再如液压式挖掘机,虽然这种挖掘机比单自由度挖掘机更加灵活,但是液压式挖掘的使用寿命有待延长,而且其零部件的寿命也相对较短,在工作中还会出现漏油的现象。所以,现在急需一种新的可控机构,用来代替原有的可控机构,多自由度系统的设计理论很好的解决了这一问题。多自由度系统不仅仅能够整合现有的机械技术,而且还可以再利用先进的电子技术对工程设备进行设计和改造,用以满足使用者的需求,在机械工程具备的动力学特性的基础上,通过加大多自由度系统的使用,是未来机械工程的发展方向。因此,作为机械设计人员要能够明白多自由度系统可控机械的设计原理,摸索出完善的设计方法。但是,由于不同的工程对设备的性能要求方面不同,所以我国现在所拥有的工程设备并不能满足使用者的需求,并且在一定程度上存在着不足之处,作为新兴的可控机构,多自由度系统渐渐进入了人们的视线。

可控机构式码垛机器人的运动学误差分析

本文根据可控式机构的理念设计了一款新型可控式码垛机器人,基于D-H法对于该码垛机器人进行运动学建模,并计算其位姿正解。考虑到码垛机器人对机构精度要求较高,因此对该机器人进行误差分析,分别讨论杆长误差和角度误差对末端位姿误差的影响。

伺服输入曲柄滑块机构的控制模型

从运动学观点出发 ,通过实时改变曲柄滑块机构输入曲柄的角速度 ,可使滑块的输出运动满足特定的要求 ,使该机构在结构不变的情况下能满足多种任务需要 .给出了伺服输入曲柄滑块机构的控制模型 ,将计算几何中的Bezier曲线作为输入曲柄的运动轨线 ,建立了优化数学模型 ,采用一种改进的遗传算法进行求解 .根据所得的最优解控制伺服电机 ,使输入曲柄的速度按需要改变 ,可以获得希望的输出运动规律 .

多自由度可控装载机构的构型设计与综合研究

多自由度可控机构式装载机是一种将可控机构应用到工程机械领域而开发的新型装载机,为进一步研究此类可控装载机构新构型,分析研究了现有装载机工作装置的工作原理和结构特点;利用胚图插点的方法得出了平面两自由度五杆、七杆、九杆机构所有拓扑胚图类型;根据可控机构式装载机结构特点,确定拓扑胚图中的功能构件,将满足条件的拓扑图转换为装载机构;通过提出可控装载机构择优准则,对所得构型进行分析和优选,得到可控装载机构最佳构型。

新型可控挖掘机构运动学建模与工作空间分析

为克服传统机械式挖掘机结构庞大复杂且不能完成灵活多变的挖掘动作等不足,以及液压式挖掘机液压元件加工精度要求高、维修保养成本高、容易漏油等缺点,设计了一种新型平面三自由度正铲式可控挖掘机构。它由三个控制电机驱动,可通过编程方便地实现柔性化的运动输出规律,且各零部件加工装配要求不高。为获得这类新型挖掘机构运动学输入输出关系的规律性认识,针对其结构特点,首先运用闭环矢量法建立机构的运动学模型,根据隐函数存在定理,分析了机构处于理论工作空间边界的条件,在此基础上,计算得到了机构的理论可达工作空间,并给出了仿真对比结果。结果表明:在给定尺度参数条件下,这种新型的可控机构式挖掘机挖掘距离为2.5 m,举升高度为2 m,能满足挖掘、举升、卸载和平整等工作需求。

平面三自由度可控挖掘机构动力学建模与控制器设计

以一种平面三自由度可控挖掘机构为例,运用拉格朗日方法建立了机构的刚体动力学模型,求解得到了各主动杆的系统广义力;进而针对其半闭环控制系统的控制策略进行研究,基于机构驱动元件-交流控制电机及其驱动器的数学模型,运用模糊算法设计了一种模糊-PID双模控制器并对其进行仿真分析.结果表明:基于模糊算法的控制器在超调量、调节时间、上升时间和抗干扰能力等方面均具有较好性能,满足系统的控制要求.

一种新型可控机构式机器人机构振动特性

可控机构式机器人将驱动电机和减速器安装在机架或机架附近,使机构运动惯量显著减小,改善了机器人机构的动态性能。为了研究这种新型的机器人机构的动态性能.避免其发生异常振动,本文以一种所研制的机器人机构为研究对象,对其弹性动力学进行了建模,并对其振动特性进行了研究。首先对该机器人机构进行运动学分析,然后基于有限单元法建立其弹性动力学模型,在此基础上运用多尺度法求解系统动力学响应,并对机构在自激惯性力作用下的振动机理进行分析,研究其非线性振动特性及主共振、组合共振的条件。结果表明,在自激惯性力作用下,机器人机构的驱动电机角速度近似于系统的某阶固有圆频率时,系统将发生主共振现象;而当多个驱动电机的角速度与系统的固有圆频率达到特定条件时,可能发生组合共振现象。发生共振时系统动态响应的幅值增大,为了避免可控机构式机器人在运行过程中发生共振,应注意使驱动电机的角速度远离机器人机构的共振条件.

连杆受控的五杆机构逆运动学分析与优化

研究了两曲柄分别为连杆和连架杆的一类混合驱动可控机构的逆运动学及其优化综合问题。建立了逆运动学方程,并以可控电动机驱动的构件加速度峰值最小作为优化目标,对五杆机构参数进行优化设计。结果表明优化目标值较优化之前减小了37.02%,优化效果明显,提高了该机构的运动性能,减小了由于加速度过大对可控电动机的破坏。

新型平面可控装载机构运动学建模与分析

应用多自由度可控机构理论设计的新型可控机构式装载机,其结构中含有多个闭环和回路,为了获得此类可控装载机构运动学输入与输出之间的关系及规律,针对其多闭环、多回路的结构特点,采用矢量投影法建立机构运动学模型,求出位置、速度、加速度解,再对其进行运动学仿真分析,通过算例和运动学仿真分析的数据对比,验证了运动学模型的正确性,同时仿真结果还表明:该机构在举升过程中,两主动件的角位移变化范围在20°内,运动范围较小,两主动杆角速度变化范围分别为3°/s和9°/s,角加速度变化范围分别为0.8°/s2和1.7°/s2,变化范围小且曲线较为平缓,说明该机构可以平稳地完成举升工作。通过对新型可控机构式装载机建立运动学模型和仿真分析,可以得到该装载机的输出运动规律,并为后续的控制系统设计工作提供基础。

基于图论的可控装载机构构型设计及其应用

基于图论相关理论对一种新型装载机工作装置进行了全面、系统的构型设计与研究。利用胚图插点法对九杆以内只含单铰转动副的平面闭环两自由度机构进行了构型综合,得到了51种拓扑图;根据可控装载机构拓扑结构要求、功能性要求、约束条件要求以及拓扑结构最简原则对得到的拓扑图进行了拓扑综合,共筛选出了22种满足构型要求的拓扑图;再根据提出的机架存在条件、铲斗存在条件、动臂存在条件对得到的所有拓扑图进行了特定化;最后提出可控装载机构优选原则,对拓扑图特定化方案进行优选和具体化,获得了11种可控装载机构。通过样机研制验证了构型设计的合理性。

可控装载机构的运动学分析与仿真

针对一种新型装载机工作装置进行了运动学分析和仿真研究。根据装载机性能要求,确定可控装载机构性能要求;利用解析法建立了运动学逆解模型,并对可控装载机构进行尺度参数设计,通过对逆运动学模型进行数值求解,获得了主动杆运动规律及电传动系统驱动参数。利用ADAMS软件建立可控装载机构虚拟样机模型,在各典型作业工况下对可控装载机构进行正运动仿真,仿真结果证明,该可控装载机构在工作空间内能够顺利完成各作业动作,各构件尺度参数设计合理,铲斗倾角、卸载角等均符合装载机设计要求,为可控装载机构的进一步研究在一定程度上提供了基础。