压雪机雪铲运动仿真及分析

基于D-H矩阵原理建立压雪机雪铲运动轨迹的数学模型,文中分析了雪铲运动过程中雪铲齿尖的位移、速度、加速度与空间位置的运动关系;建立雪铲三维模型,然后将简化处理过的三维模型导入ADAMS仿真软件中,在ADAMS中增加约束和驱动等前处理工作;最后,进行运动仿真,得出雪铲齿尖的位移、速度、加速度动态曲线及雪铲轨迹图,并验证了雪铲运动学模型的正确性,对压雪机雪铲的设计和分析具有普遍适用的意义并提供了参考。

基于LabVIEW的农业采摘机器人虚拟运动仿真研究

通过对采摘机器人正运动学分析,建立农业采摘机器人运动学逆解求解方程,为采摘机器人控制过程提供输入参数。基于SolidWorks中的Motion运动模块中的直线插补和圆弧插补两种方法,建立采摘机器人执行机构运动轨迹,通过LabVIEW与SolidWorks联合的方式建立采摘机器人虚拟运动仿真模型。果蔬采摘机器人执行采摘机构运动轨迹仿真结果表明:通过直线插补和圆弧插补两种方式相互结合的方式,可以获取采摘作业过程中的精准运动轨迹。

全位置管道焊接机器人机头结构设计与运动仿真

从全位置管道焊接工艺对焊枪自由度的控制需求出发,设计了一种集焊枪摆动、升降、倾仰运动为一体的焊接机器人机头。机头组成包括摆动机构、升降机构和倾仰机构,其中倾仰机构控制焊枪角度,可为焊接工艺中使用电弧推力控制熔池成形提供机械结构基础。在Simcenter软件中对所设计的机头结构进行运动仿真。结果表明:在多轴插补联动下,该结构可以实现焊枪所需的自由度控制,机头结构设计良好。

基于MCD的龙门机械臂抛光机的运动仿真

龙门机械臂结构具有运动灵活性高,有效工作范围广和加工零件适应性强等优点,将此结构用于抛光工艺可以提高加工效率并提升加工质量。利用NX软件中机电概念设计模块(MCD)可以快速有效地进行龙门机械臂抛光机数字样机设计。通过规划抛光头中心点的运动轨迹,软件可以自动计算出龙门导轨与机械臂各个关节轴的实时位移量。龙门机械臂抛光机的数字模型和运动仿真数据为实体样机的生产和运动控制提供了关键的参考数据。

六足仿生机器人结构设计及运动仿真

为降低六足机器人制造成本,提高六足机器人在不同环境下的适应性,设计一款新型腿部结构的六足机器人。该机器人使用SolidWorks软件设计结构,机械结构采用3D打印机打印制造,机器人采用圆形六足式布局,腿部关节处使用弹簧机械结构来减少伺服系统的设计,并搭配适用不同地形可拆卸的模块化足端,可以利用较少的伺服系统完成复杂的运动。通过对机器人进行运动学分析,以3种步态为例分析了不同环境下不同步态的特点,以单腿为例建立坐标系,使用DH法对机器人腿部进行运动学分析,Adams仿真结果表明,机器人在84 mm/s的情况下运行时,机器人重心的变化在9 mm以内,满足设计要求。机器人样机进行了不同地形下运动实验,实验结果与仿真基本一致。仿真实验以及样机运动实验验证了这种新型腿部结构的稳定性与可靠性,说明这种腿部结构在保证稳定性的前提下能够代替同类机器人并降低伺服系统的使用,从而降低了六足机器人的生产成本。

基于SolidWorks的鲜枣采摘末端执行器设计与运动仿真

[目的]满足鲜枣采摘机器人采摘需求,提升采摘成功率,降低采摘过程中对相邻果实的影响。[方法]基于SolidWorks设计了一种鲜枣采摘专用末端执行器。首先根据鲜枣特性对末端执行器进行结构设计,计算各零件尺寸和参数;其次采用SolidWorks软件绘制各零件3D模型,并在软件中进行装配;最后对该末端执行器进行了运动仿真分析。[结果]该末端执行器各零件配合良好、无干涉现象,材料满足强度要求,能够实现正常抓取,运行平稳、可靠,结构能够满足鲜枣采摘的基本要求。[结论]本研究可为鲜枣采摘机器人的后续研究提供理论支持与借鉴。

空间运动康复训练设备设计及运动仿真

针对脑卒中患者提出了一种依照人机工程学设计的空间运动康复训练设备。首先对康复训练设备进行了正运动学分析,并在MATLAB中描绘出空间运动云图。然后根据患者在日常生活中的基本动作,分别对上肢和下肢进行了各运动关节轨迹规划,绘制了各个关节在不同运动轨迹中的角速度、角加速度变化曲线和相应的轨迹曲线。该康复设备的创新点在于结合上下肢运动特性,与针对单一上肢或下肢进行训练的设备相比,扩大了运动范围,增加了运动自由度,结构更加简单易安装。

骑乘式下肢助行器结构与运动仿真研究

随着我国老龄化程度日益加剧,面向越来越多的老年人辅助行走需求设计了一种骑乘式下肢助行装置并进行了运动学仿真。通过对人体下肢运动特征分析进行助行器自由度分配,建立助行器减负模型并验证其可行性;建立助行装置实体建模;利用标准D-H法对助行器摆动相进行运动学分析;基于OpenSim开源软件编写人体下肢角位移驱动函数,利用虚拟样机技术进行运动学仿真得到助行器关节角位移曲线。仿真结果表明,该骑乘式下肢助行器与人体具有较好的物理耦合性。

四足步行机器人的结构及运动仿真分析

随着科技的不断进步,机器人的设计和应用逐渐成为当今科技领域研究的热点,机器人产业得到了快速发展。为了增强四足步行机器人的环境适应性和灵活性,发挥其在众多领域的关键作用,该文在分析当前研究现状及传统步行机构局限性的基础上,参考契贝谢夫四足步行机构,采用平面六杆机构,对四足步行机器人的结构进行分析和优化,利用AutoCAD 2023和SolidWorks软件进行三维建模和运动仿真分析,验证了所设计结构的合理性和可行性。

基于MCD的多工位生产线运动仿真研究

为了演示多工位生产线的工作和调试过程,解决目前实训教学中面临的价格昂贵、安全事故频发、设备故障率高等问题,西门子NX MCD(Mechatronics Concept Design)机电概念设计仿真软件提供了一种解决方法。针对某工件的加工生产线,以多个工作站联合完成工件的自动取料、视觉检查、分拣、数控加工、自动打磨和自动仓储。学生通过该技术可以全面掌握机电、电气自动化、工业机器人等诸多学科知识和技能。

基于SolidWorks的导线卡线器三维建模及运动仿真

为解决导线挂线时的滑线、跑线问题,提高卡线器的设计效率,通过分析卡线器的结构和工作原理,以SKLT-60卡线器为主要研究对象,基于三维软件SolidWorks及其Motion插件,进行零件建模、虚拟装配及运动仿真,得到卡线器的夹嘴夹持力、上夹嘴运动轨迹、摇杆极限位置及滑块行程随时间的变化曲线.仿真结果表明:夹嘴夹持力、传动角及拉环行程满足设计要求.将虚拟样机技术和运动仿真技术相结合,对卡线器进行仿真分析,具有较好的模拟效果,缩短了产品开发周期,还能根据仿真结果进行结构优化,为类似设计提供了一种快捷、可靠的方法.

双足轮式机器人的设计与运动仿真

双足轮式机器人是一种轮腿相结合的双轮自平衡机器人,其不仅具有双轮平衡车灵活简便的特点,还具有更强的复杂地形环境适应能力。该文针对传统双轮自平衡机器人适应复杂地形环境能力差的问题,设计了一种可以适应复杂地形环境下的轮腿结合的自平衡机器人。该机器人由机身、腿部机构、控制系统及关节电机、驱动电机等组成。机器人控制系统采用可编程逻辑控制器PLC作为核心控制器,控制器通过实时采集陀螺仪的姿态数据,结合基于LQR的平衡控制算法,可以更快地对机器人自身平衡偏差做出快速反应。机器人在面对崎岖陡峭地形时,在控制器的快速响应和平衡控制算法的准确输出下,通过调节机身左右两侧的关节电机的角度带动腿部机构伸缩可以保持机身滚转方向的平衡,调节驱动电机的速度输出可以保持机器人的俯仰方向平衡,在关节电机和驱动电机的共同调节下,实现机器人运动平衡状态。该文通过Adams运动仿真和搭建实物模型的方式,验证了所设计的机器人在复杂地形下有着更好的适应能力。

磁流变胶中磁性颗粒的运动仿真分析

为了深入了解磁流变胶中磁性颗粒在外加磁场下形成磁链的过程,通过对磁性颗粒进行动力学分析,得出磁性颗粒的运动学模型,并通过COMSOL有限元分析软件对磁性颗粒进行磁场、固体力学、流场的多物理场耦合分析。得出磁性颗粒在磁化后会产生吸引域与排斥域,会与其他颗粒进行吸引与排斥运动,从而形成磁链。在相同外加磁场强度作用下,两个磁性颗粒之间的初始分布位置会影响其接触的时间,在0°~60°角度内,角度越大,接触的时间越长,当分布角度为90°时,两个磁性颗粒会发生排斥。

Starlink卫星运动仿真分析

基于开普勒第三定律,研究Starlink卫星轨道运行轨迹,分析其轨道运行特征,建立轨道仿真模型,使用高阶的Runge-Kutta方法求解方程,并利用STK对中国东南地区以及中国低纬度地区的Starlink卫星覆盖情况进行分析。仿真结果表明:随着Starlink卫星发射数量的增加,整体覆盖能力稳步提升。最开始1000颗卫星的覆盖范围在北纬54°至南纬54°之间,中国低纬地区的覆盖程度要比中纬地区低;2000颗卫星在此范围之间的覆盖达到了100%,3000颗卫星的覆盖水平明显提高,并且向两极方向延伸,但是一直无法覆盖两极地区。

客车舱门气弹簧选型设计与运动仿真

为了提高客车舱门气弹簧选型的设计质量、效率及可视性,文章采用三维软件进行客车舱门气弹簧的选型设计,通过作图法得到气弹簧的安装位置,然后理论计算确认该安装位置的舱门支撑力和关闭力满足设计要求。通过CATIA中的数字样机(DMU)模块的运用,实现气弹簧运动仿真,直观观测舱门开启角度、干涉情况等,从设计源头校核确认,保证气弹簧自锁有效。气弹簧三维选型设计与运动仿真分析的使用,提高了客车舱门气弹簧选型设计的效率与设计水平,在设计源头避免气弹簧选型不当导致舱门开启角度不对、舱门开启力度偏大或偏小、气弹簧寿命短等问题。

某型机登机梯机构运动仿真及设计优化

某型机采用堵塞式门梯一体式登机梯机构,该登机梯机构运动包含抬升、锁定和下放运动。针对登机梯机构方案进行运动模拟和分析,寻求优化改进方向。设计优化是一个多轮迭代的过程,登机梯机构复杂、运动链长、涉及零件多,一般的理论计算和分析实施困难。因此,采用CATIA软件的DMU模块对登机梯机构进行运动仿真,针对仿真过程发现的问题进行原因分析,并提出了改进措施。

仿蝙蝠飞行器扑翼结构设计与运动仿真

基于大耳蝙蝠飞行时翅膀的飞行姿态和运动轨迹,对翅膀结构进行简化处理,模仿设计了一种二自由度的仿蝙蝠飞行器扑翼,能够实现上下扑动和收放动作。借助MATLAB/UG软件完成扑翼尺寸参数求解、结构三维建模、关键节点运动轨迹生成及上下扑动机构和收放机构的运动仿真分析。结果表明:节点角位移变化曲线连续不间断,未出现角度突变,不会造成瞬时冲击,翼尖关节之间运动不产生干涉,验证了扑翼运动的可行性,同时为后续优化设计提供理论依据。

油浸式变压器球形检测机器人驱动机构设计与运动仿真

针对油浸式变压器内部复杂的环境,依据故障检测等设计需求,提出了一款球形检测机器人。以摆式偏心力矩为核心,提出两种驱动机构方案;基于Simscape参数化建模优势,建立其Simscape物理模型,并通过改变重锤径向位置,分析了不同摆长对于球形机器人上下波动幅度以及前进速度的影响;同时,根据仿真对比以及球形机器人内部搭载仪器的承受能力,选取了合适的驱动机构方案;然后,构建驱动机构动力学模型,分析验证了单摆锤偏心力矩驱动机构的合理性;最后,根据油浸式变压器结构和环境的特殊要求进行物理试验,验证了驱动机构的优化效果。结果表明,在面对不同任务环境时,可以根据需求改变摆长,从而控制球形机器人的波动幅度和前进速度,使机器人的波动幅度以及前进速度在内部搭载仪器的承受范围之内,更好地在油浸式变压器内部狭窄区域进行故障检测。研究为今后油浸式变压器球形检测机器人试验样机的研制提供了基础。

基于CATIA的独立悬架系统运动仿真

悬架系统是汽车最重要的零部件之一,悬架的运动学特性直接影响到汽车操作稳定。本文介绍了汽车悬架系统运动学的研究现状,并选取双横臂独立悬架系统作为本文的研究对象。使用CATIA中的DMU运动仿真模块对悬架及车轮的运动进行仿真分析,判断与周边零部件的间隙是否合理。

深海作业平台无动力上浮过程水动力分析及运动仿真研究

本文在-180°~0°攻角范围内,对上浮平台的流场进行了研究,结果表明大攻角下扁平体平台的分离流动及涡系非常复杂,从而造成了相应水动力的强非线性。扁平体平台垂直面内的旋转阻尼大,整个上浮过程呈现以攻角变化为主的运动特点,本文提出了在运动方程中采用“变攻角基准状态”的水动力表达方法,即位置力插值,剩余项采用传统增量模式,从而提高了上浮全过程及稳态解的预报精度。上浮运动的系列仿真揭示了抛载重量、抛载位置、初始状态对上浮全过程的影响规律。本文据此对工程上抛载提出了建议。研究结果表明,该深海作业平台无动力上浮过程具有较好的上浮安全性。