9自由度爬行焊接机器人控制系统

为解决大型曲面焊接作业场景中自动化焊接程度低,以及现有爬行焊接机器人自由度低导致的灵活性差等问题,设计一款9自由度爬行焊接机器人控制系统。首先,介绍9自由度爬行焊接机器人控制系统组成、系统框架和软硬件功能;然后,通过曲线焊缝跟踪实验和爬行焊接实验,证明该机器人控制系统具备立面焊接的作业能力以及曲线焊接的适应能力。

9自由度精确空投系统的建模及仿真

以国产某型号精确空投系统为研究背景,提出9自由度系统对象建模的一般方法.此建模方法根据气动学理论,推导出系统的非线性方程,同时考虑了系统间由于柔性连接引起的耦合作用,因此该模型更精确、更全面地反映了遥控空投系统的实际运行特性.运用Matlab软件建立系统仿真模型,仿真结果表明该模型能正确地反映真实系统的飞行特性.

9自由度全景驾驶模拟器系统的研制与应用研究

交通运输部公路科学研究院的9自由度全景驾驶模拟器是基于虚拟现实技术,逼真重构交通工程学科中道路、环境及驾乘人员等要素,系统实现实验室条件下进行交通安全综合实验研究的重要平台。本文介绍了该驾驶模拟器系统的功能设计、基本参数指标和实验研究的预期潜能。

操纵方式对翼伞系统雀降性能的影响

为获得操纵方式对翼伞系统雀降性能的影响规律,建立了翼伞系统两体9自由度动力学模型,采用龙格库塔法进行了动力学编程计算,系统速度、翼伞及载荷姿态的数值结果和文献规律一致,最大误差为8.2%。开展了分级操纵及操纵速度对翼伞系统雀降性能的影响研究,得到了翼伞最小水平速度、最小垂直速度及最大迎角的变化规律。研究结果表明:一次操纵的雀降性能优于分级操纵;操纵时间过长或过短均会导致垂直速度增加;采用“先快后慢”和“匀速下拉”均能保证良好的雀降性能,操纵速度的选择应同时考虑最小垂直速度及翼伞飞行的稳定性。

翼伞系统两体模型雀降操纵高度的优化

为减小翼伞系统的着陆速度,提高载荷的着陆安全性,提出了最优雀降高度确定方法,并完成相对雀降高度和着陆速度影响因素及计算模型研究。首先建立了翼伞-载荷系统两体九自由度动力学模型和雀降操纵耦合气动特性模型,更真实地模拟了翼伞-载荷两体之间操纵情况下的运动性能,研究了雀降操纵下翼伞系统的速度、姿态变化,数值结果和文献规律一致,滑翔比最大误差为8.20%。其次,基于该两体模型,以最小垂直着陆速度为优化目标,采用时间二分法确定最优雀降高度,分析了雀降操纵时机对着陆速度的影响。然后,开展了不同初始工况、翼载荷、着陆海拔高度、安装角下翼伞系统最优雀降实施的仿真计算,并采用最小二乘法完成了相对雀降高度、着陆速度的公式拟合。结果表明:初始参数对相对雀降高度几乎没有影响;随着翼载荷及着陆海拔高度的升高,着陆速度及相对雀降实施高度增加;安装角对着陆速度影响不大,但安装角的增大会引起雀降实施高度增加;所提出的相对雀降高度和着陆速度计算模型与仿真结果较为符合,最大误差小于4.00%,表明该计算模型有良好的适用性。

九自由度乘坐动力学模型的人体振动特性仿真

为高效预测动态环境下人-车系统的人体振动响应特性及汽车乘坐舒适性,依据人-车-路系统间的相互作用和多体动力学原理,建立了9自由度汽车乘坐动力学模型,应用拉格朗日原理推导了乘坐动力学方程。基于路面不平度激励及汽车行驶速度变化,构建了路面随机激励的时域模型。利用MATLAB/Simulink仿真工具,建立了人-车-路系统仿真模型,并对某轻型车辆在不同路面、不同车速下的人体振动响应进行了仿真分析。仿真结果表明:在同样车速下,随着路面等级的降低,人体各部位的加速度响应幅值明显增大;当车辆行驶在随机路面上时,路面不平度随机激励引起的人体振动能量主要集中在低频段,约在5Hz出现第1阶共振频率,大约在10Hz出现第2阶峰值,这与众多试验结果一致。可见,9自由度汽车乘坐动力学模型及其仿真模型,不仅能快速计算动态激励下人体的振动特性和乘坐舒适性,而且具有较好的可信度。

基于Pro/E喷浆机喷射臂的虚拟样机分析

TTPJ喷浆机的喷射臂有9个自由度,分别是:大臂回转、大臂伸缩、大臂变幅、小臂回转、小臂伸缩、小臂变幅、喷头360°转动、喷嘴240°转动、喷嘴刷动,采用全液压驱动。首先利用Pro/E对喷射臂进行三维建模,同时建立其虚拟样机模型,再利用Pro/E/MDX模块对喷射臂进行运动仿真,模拟其工作范围,验证了虚拟样机模型的正确性。针对中等截面隧道喷浆工况,利用Pro/E/MDO模块对喷射臂进行动力学仿真,找出在喷浆过程中喷射臂的恶劣工况。而动力学仿真结果为喷射臂的关键构件静力学分析提供理论依据,整个分析过程为多自由度臂架机构仿真分析提供一种简明有效的思路。

车辆非稳态轮胎路面三向作用力差异特性分析

为从力学角度解析轮胎印迹显隐特性,基于路面分形理论和粗糙路面接触机理,引入结合路面分形和橡胶特性的滑动摩擦因数改进模型,提出了考虑轮胎动摩擦特性的9自由度非稳态车辆模型,分析了车辆非稳态工况下,轮胎和路面对非稳态轮胎作用力差异特性的影响。建立了车载稳定性检测系统并进行实车试验,验证了车辆模型的有效性,应用MATLAB在固定转向角和恒定制动条件下对模型进行了仿真分析。研究结果表明:轮胎和路面性质对轮胎纵向作用力差异特性影响相对较小,对轮胎横向作用力和垂向载荷的差异特性影响显著;轮胎横向作用力和垂向载荷差异特性是产生轮胎印迹显隐特性的一个主要原因。