圆钢端面贴标机器人机构构型综合

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景,采用基于输出自由度和方位特征集的机器人拓扑结构综合方法,给出满足成捆圆钢端面贴标的机器人机构设计原则和步骤,根据贴标需求及输出自由度分析得到圆钢端面贴标机器人宜选用混联机构,其中3个移动自由度由并联机构实现,2个转动自由度由串联机构实现,根据方位特征集分析得到贴标混联机器人并联机构的拓扑结构,分析串联结构的构型设计出面向圆钢端面贴标应用的混联机器人构型。提出的面向特殊应用的混联机器人拓扑结构综合对于特定工业应用的机器人设计具有一定的实践意义。

机构自由度和构件自由度的关系及本质区别

为了避免产生机构自由度和构件自由度两个基本概念的混淆,对它们的本质属性和区别进行了详细的讨论。用广义杆组和虚拟环路的概念,给出了单环路和多环路中任意选定构件的自由度计算方法。通过对平面单环7R机构、滚子从动件凸轮机构、不同自由度的Sarrus机构、2-3RC等典型机构的分析,按机构自由度和构件自由度的关系,把机构分成三类:第一类是机构自由度为1的机构,机构自由度等于所有构件自由度;第二类是机构自由度等于构件最大自由度的机构;第三类是机构自由度大于构件最大自由度的机构。分析结果表明,构件(包括输出构件)自由度是独立位移参数的数目,具有运动形式性质。而机构自由度是使机构所有构件都具有确定位置的全部独立参数的数目,仅仅是一个自然数,没有运动性质可言,机构的自由度与输出构件的选择无关。机构自由度是反映机构整体性能的一个属性,构件自由度反映的是机构局部中某个构件性能的一个属性,两者有着本质区别,在使用这两个概念时要严格区分,不能混为一谈。

叠堆式超磁致伸缩致动器的模型预测滑模控制

根据新型电液伺服阀的驱动要求,设计了叠堆式超磁致伸缩致动器(SGMA),为补偿其固有的非线性,提高位移输出精度,研究了SGMA的控制策略,并对控制策略进行了仿真和实验验证。首先,采用永磁体和GMM棒交替排布的结构形式设计了SGMA,有助于提高偏置磁场的均匀性;然后,根据SGMA的结构特点,将其视为多自由度振动系统,建立了系统的位移输出模型;接着,在输出模型的基础上,结合模型预测控制与滑模控制策略,设计了模型预测滑模控制器;最后,进行了控制策略仿真和实验验证。实验结果表明,模型预测滑模控制器能够实现SGMA的精密控制。在阶跃控制实验中,系统稳定时间低于1.5ms,无超调和稳态误差;在正弦控制实验中,系统最大控制误差约为0.83μm,相对值约为6.9%,证明了控制策略的有效性。