混合驱动五杆花卉盘栽机构的优化设计与试验

为实现盘栽机构的轻简化和运动设计的灵活性,该文以一种混合驱动五杆机构来实现花卉穴盘苗盘栽运动。根据工作要求拟定机构轨迹,以变速电机最小角速度波动为目标,基于遗传算法优化得到机构中机架位置为(0,-150)和(-267.20,61.87),五杆机构的杆长分别为152.80、324.55、336.56、100.40、302.60、341.00 mm。建立花卉盘栽机构三维模型,利用ADAMS进行了机构运动仿真,验证了机构优化设计结果的正确性。对混合驱动五杆花卉盘栽机构控制系统进行了设计,试制样机并开展了花卉盘栽试验。通过进行花卉移栽试验,测试得到花卉移栽轨迹高度为265 mm,取苗倾角为140°,取苗时入钵摆角为6.92°、出钵摆角为6.27°,取苗环扣宽度小于3 mm,植苗倾角为90°,植苗时入盘摆角为13.19°、出盘摆角为4.19°,植苗段垂直轨迹大于40 mm。花卉移栽的平均成功率为87.16%,表明混合驱动五杆花卉盘栽机构可以实现花卉盘栽工作。研究拓展了混合驱动的应用领域,可为全自动花卉盘栽装备的研发提供参考。

基于冗余驱动的大姿态角并联机构优化设计

分析了并联机构的姿态空间,指出了影响姿态空间的因素为物理约束和奇异约束2类,并且分别从这2个方面给出了扩大姿态空间相应的解决方案.以3PRS(PrismaticRevolve Spherical)并联机构为例,提出了采用新的铰链形式和增加冗余UPS(Universal Prismat-ic Spherical)支链来增大姿态空间的方法,详细描述了动平台能够实现在各个方向90°偏转的机构设计过程,并基于遗传算法以机构整个姿态空间中的灵活度为目标对机构进行了优化.优化的结果通过仿真证实了可靠性,这对于进一步扩大并联机构的应用范围提供参考.

单自由度仿真机械手驱动机构的多目标优化设计

目的设计单自由度仿真机械手的驱动机构,解决机器人自动装配、医学康复断指再造等多接触抓取装置设计问题.方法基于驱动机构方案,建立其优化数学模型、仿真手的手指运动轨迹模拟方法、抓取过程的力学模型和力的处理方法以及力的平衡方程,采用NSGA-II算法完成驱动机构优化设计.结果应用所提出的驱动机构设计方法将机构各构件的尺度综合这一复杂的设计问题转化为一简单的机构尺度多目标约束优化问题,获得了满足驱动力矩小、各构件尺寸小的较好的优化设计方案.结论单自由度仿真机械手驱动机构的多目标优化设计方法可以简化机械手设计,获得更加灵巧的机械结构,优化结果表明该方法是可靠的,是仿真机械手设计的新尝试.

一种多环闭链空间可展开机构的尺度协同优化设计

设计了一种新型多环闭链空间可展开机构,建立了该机构的回路约束方程,完成了可展开机构的位置分析.然后,在给定展开口径与展开角度范围的前提下,以各杆杆长为设计变量,以展收比最大、驱动行程最小和最小传动角最大作为优化目标,采用协同优化方法,将优化设计问题分成两级:1个系统级和并行的3个子系统级.系统级用来统一协调各子系统间耦合变量的不一致性,3个子系统级的优化目标分别是使各子系统的优化方案与系统级所提供的目标方案之间的差异最小.完成了该机构协同优化的数学建模,进而得到该机构在总目标函数下的尺度参数最优值.算例结果表明,该机构可同时达到15∶1的展收比、198mm的驱动行程和22°的最小传动角,机构展开运动平稳、无死点.

混合驱动六杆机构的轨迹特性及优化设计

混合驱动机构是一类多自由度机构,是一种柔性机械系统。它的基本思想是采用常规电机和伺服电机作为其动力源,常规电机为系统提供主要动力,伺服电机起运动调节作用,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。本文首先对混合驱动六杆机构的轨迹进行了分析,然后又在混合驱动六杆机构逆运动学分析的基础上,以机构输出轨迹偏差最小建立目标函数,建立了实现给定轨迹的优化设计数学模型,通过对一个示例优化设计得到了混合驱动六杆机构的尺寸参数。

混合驱动二自由度并联机构的动力学优化设计

基于Kane方法对混合驱动二自由度五杆机构建立了动力学方程,在此基础上进行了动力学逆问题的分析,探讨了影响主驱动功率和辅助驱动功率的因素.实现一组椭圆轨迹为实例,以混合驱动二自由度五杆机构辅助运动最大瞬时的驱动功率最小优化目标函数,无条件双曲柄的杆长条件约束条件,采用遗传算法进行了动力学优化设计,得到了主驱动功率与辅助驱动功率之间的最佳匹配关系.为实现混合驱动二自由度并联机构综合性能最优以及系统的最优控制了基础.

混合驱动平面五连杆机构优化设计与迭代学习控制

对混合驱动平面五连杆机构进行了优化设计和轨迹跟踪迭代学习控制研究。首先,以伺服电机角加速度波动最小为目标函数,应用遗传算法对混合驱动平面五连杆机构参数进行优化设计;其次,对混合驱动平面五连杆机构进行轨迹跟踪指数变增益D型和闭环PD型迭代学习控制研究;最后,结合实例进行混合驱动平面五连杆机构轨迹跟踪数值仿真。结果表明,迭代学习控制策略能够使混合驱动平面五连杆机构实现高精度跟踪期望轨迹,并且闭环PD型迭代学习控制效果优于指数变增益D型迭代学习控制。

混合驱动连杆机构优化设计和性能实验研究

本文针对混合驱动连杆机构辅助运动最大瞬时驱动功率最小为目标函数,对机构进行动力学优化设计.同时考虑到构件变速运动所产生的动载荷难以完全平衡和消除,对辅助电机控制和系统动态性能均有不利影响.故而以构件材料为目标,进行了优化设计研究,分别就碳素钢、尼龙、酚醛层压材料等材料构件机构进行了动力学计算,分析其对应驱动功率的大小;并通过对比实验,分析它们对系统动态输出性能的影响程度,结果表明复合材料构件有效的改善了系统的性能.

基于尺寸驱动的曲柄滑块机构优化设计

为了获得曲柄滑块机构的最优传力性能,通过对其工作原理分析,建立了曲柄滑块机构通用优化设计模型,基于尺寸驱动技术,利用SolidWorks软件平台建立了曲柄滑块机构参数化图解法模型,并提出了利用该模型进行优化设计方法.算例分析表明,优化方案的传力性能和结构紧凑性均得到了提高.

混合驱动七杆飞剪机构的优化设计

二自由度混合驱动机构利用不同性质的电动机(常速电动机和伺服电机)来共同驱动二自由度闭链机构,以得到所需要的输出运动,是介于单自由度传统机构和多自由度全伺服机器人机构之间的一类新型机构,可实现有限柔性。将混合驱动七杆机构型应用于飞剪机构设计,分别对混合驱动五杆机构和上剪刃刀架构件进行优化综合,利用混合驱动能同时实现轨迹与速度同步精确控制的优势,以改善飞剪机构的剪切性能。

六自由度并联机构驱动速度性能优化设计

对用于仿真实验的六自由度并联机构的驱动速度性能进行了优化设计研究。以6-UPS并联机构为研究对象,以加权雅可比矩阵的H∞范数最小为优化指标,在工作空间和结构参数变化范围的约束下,建立了基于全局疆动速度性能指标的结构参数优化设计模型,并对6-UPS并联机构的结构参数进行了优化计算,使得经过优化设计的并联机构在保证达到动平台最大角位移和最大角速度要求的前提下,所需的连杆驱动速度最小。

混合驱动五杆机构实现给定轨迹的参数优化设计

在混合驱动五杆机构运动学分析的基础上,以机构输出轨迹偏差最小为目标函数,结合双曲柄的存在条件建立了实现给定轨迹的优化设计数学模型,通过对一个示例优化设计得到了混合驱动五杆机构的尺寸参数和伺服电机的输入转角函数。

控制棒驱动机构隔磁片失效机理研究及设计优化

压水反应堆采用完全机械补偿的负荷跟踪模式,对控制棒驱动机构寿命提出了更高要求。针对控制棒驱动机构寿命试验中的隔磁片破损事件,介绍了破损隔磁片的检测情况,并对隔磁片失效机理进行了分析。结果显示,隔磁片失效是一个冲击、疲劳、腐蚀综合作用的失效过程。同时提出了隔磁片结构的设计优化方案,样机寿命试验结果证明,该设计优化方案能够有效延长隔磁片疲劳寿命,提高机构可靠性。

喷嘴摆动液压驱动机构的优化设计

对喷嘴摆动机构采取了优化设计，使喷嘴在工作过程中实现左右±４５°的摆头运动，在极限位置时既能达到摆动范围要求，又不使驱动时产生机械自锁，且使各部分结构尽量紧凑，油缸长度尽量短。

某车型转向梯形和驱动机构优化设计

转向梯形及其驱动机构的布置对汽车车辆性能有决定性影响,本文对某车型转向梯形和驱动机构进行优化设计。

混合驱动压力机机构优化设计

混合驱动机械压力机使用伺服电机与常规电机配合驱动冲压机构,能够通过编程控制伺服电机,灵活地调节冲压滑块的位置和速度。本文从正运动学和逆运动学两种途径,用优化方法建立了压力机混合驱动机构尺寸综合数学模型,并进行了对比研究。

基于动力学性能的全柔性机构优化设计

全柔性机构是一种新型机构,多应用在精密定位场合。为保证该机构具有很高的定位精度和较强的抗环境干扰能力,仅以静力学性能作为指标进行机构的优化设计是不足以满足要求的,还需要对机构的动力学性能进行优化。研究以一具体的全柔性机构为例,给出一种基于机构动力学性能的结构优化设计方法。为此首先建立了该机构的动力学理论模型,为保证结果的准确性,还进行了有限元模拟;在设计过程中,同时考虑到了机构的静态特性与动态特性。该方法可有效地完成机构的尺度综合。

2RPU+2UPR+RPR多冗余驱动并联机构运动学分析与优化

提出一种RPR型多冗余驱动两转一移并联机构2RPU+2UPR+RPR。基于螺旋理论建立机构运动螺旋系与约束螺旋系,分析机构自由度性质;建立机构运动学模型,基于软件仿真结果验证理论模型正确性;推导机构传递螺旋系,建立机构局部性能指标与全域性能指标;基于优质工作空间和优质传递性能分布对机构进行尺度优化,获得机构优化尺度与传递性能图谱,分析关键尺度参数对机构传递性能的影响;基于雅可比矩阵和传递性能分布分析优化尺度下机构奇异特性,机构在优化空间内无奇异位形。

基于SlidWorks运动仿真的平面八连杆机构优化设计

从工程实际出发,建立了平面八连杆机构的数学模型,应用约束变尺度优化算法进行了优化设计,并在SolidWorks软件中建立了装配体模型,应用其中的COSMOSMotion插件进行了机构运动仿真,为机构优化设计提供了一种高效、直观的仿真手段,提高了对平面多连杆机构的分析设计能力;同时,也为其他机构的仿真设计提供了借鉴。

基于正运动学分析的混合驱动压力机优化设计

考虑冲压过程中压力加工工艺对滑块位移和速度特性的要求 ,将混合驱动机构用于驱动压力机 ,并对该机构进行了正运动学分析 ,建立了优化数学模型 ;通过两步优化使滑块的实际位移曲线尽量逼近理想的位移曲线 ,优化得出了各构件的尺寸和实现不同运动规律的伺服电机的运动规律 ,从而可使滑块的输出运动能实现一组较理想的轨迹 。