重载高速进料机械臂的有限元运动弹性静力分析

高速运动的进料机械臂由直流电机、齿轮减速器、支臂、平衡缓冲装置及物料组成。在同时考虑构件的大位移运动、小弹性变形及运动副中存在的摩擦的情况下 ,建立了机械臂的有限元模型和非线性动力学方程。有限元模型包括 5个节点和 5个单元 ,这些单元分别是直流电机单元、齿轮减速器单元、梁单元、曲柄单元和缓冲器单元。用 Houboult法对运动方程进行了求解 ,获得了机械臂的运动规律。理论与实验结果的对比指出 ,所采用的理论方法不但对于研究该机械臂的动力学特性是有效的 。

直立工作面柔索驱动检测机器人的设计研究

为解决电厂锅炉内壁、船体、玻璃幕墙外墙面等大型构件直立面检测维护的工程难题,研制了一种新型的过约束柔索驱动检测机器人。研究了不同的柔索驱动定位机构及构型的差异,并根据工程应用需要,总结了柔索驱动检测机器人所需具备的基本功能,据此选择了功能更易实现的过约束定位机构,然后进行了系统的构型设计和运动机构结构的设计。通过一定的合理简化,建立了系统运动分析模型和运动机构受力模型,根据力矢量及几何闭合条件,得出了柔索运动方程和静力平衡方程,求解出了柔索的运动参数和受力解析解。试制了样机并搭载CCD相机进行了相关的验证试验,实现了柔索驱动检测机器人的基本功能。

基于支链运动等效的柔性连杆并联机构构型设计

弹性杆/板的连续变形使得柔性连杆并联机构具备灵活运动和被动顺应的能力,但同时也给构型设计带来了很多困难。基于柔度矩阵的主轴分解,建立刚性转动关节和弹性杆/板中离散单元的对应关系,提出一种柔性运动链的设计方法。在此基础上,从刚体2SPR-RPS并联机构的支链出发,得到对应等效柔性运动链的构型方案,并采用以弹性势能最小为目标的优化模型对其最佳等效的存在性进行验证。进一步地,通过对刚性支链的整体替换设计一种柔性类2SPR-RPS并联机构,并采用运动静力分析对其自由度特性和工作空间进行讨论。运动学研究的结果表明文中柔性连杆并联机构设计方法是正确且合理的。