基于COS MOS Motion运动仿真的平面多连杆机构优化设计

以一种平面八连杆机构为例建立了平面多连杆机构的优化数学模型,应用Matlab软件进行了优化设计,并在Solid Works软件中建立了装配体模型,应用COS MOS Motion软件进行了机构仿真,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,也为其它机构的仿真设计提供了借鉴。

NX Motion运动仿真在专用螺纹加工机床设计中的应用

针对桥梁斜拉索锚具大螺距螺纹加工专用机床,设计机床传动系统;通过计算机软件UG NX机构运动分析模块Motion进行运动仿真分析,模拟不同工位时的走刀路线,仿真结果验证了大螺距螺纹专用机床设计的合理性。

新型内啮合高压齿轮流量计Cosmosmotion运动仿真分析

设计了一种新型的内啮合高压齿轮流量计,建立了流量计的三维仿真模型,应用SolidWorks对其进行运动学仿真研究,分别分析了齿轮内啮合和外啮合时不同齿数啮合情况下,齿轮的角速度脉动率与流量计的流量脉动的关系,同时也研究了齿轮模数对脉动率的影响。3对内啮合流量脉动进行叠加后,其脉动率为1.1%,研究表明:该型内齿轮高压流量计可以应用于液压系统高压侧流量测量。

Pro/Motion运动仿真软件在工程机械机构分析中的应用

介绍ＰＴＣ公司的Ｍｏｔｉｏｎ运动学分析软件的应用特点，通过液压挖掘机工作装置运动仿真的实例阐述如何建模及应注意的问题。

水下无人航行器高速航行下的运动特性及仿真控制研究

水下无人航行器具有水下活动范围大、机动性好优点,主要用于大范围地形地貌勘探,水下高速长航程航行时,水下航行器运动特性和姿态控制是研究重点。本文建立水下航行器垂直面航行运动模型,分析高速航行下的运动特性。为保证高速航行高效稳定,提出PID方法控制纵倾和滑模方法控制深度的组合控制策略。通过仿真试验,开展高速航行运动仿真研究。研究结果表明,在高速航行下,水下航行器会产生一定纵倾,且随着航速增加,纵倾影响会越大,高速状态放大了水下航行器外形上下轻微不对称的特性,诱导产生的垂向水动力及力矩增大,进而引起纵倾;在高速航行条件下,水下航行器能稳定保持定深度长距离航行,控制策略具有很好的适用性。

双圆弧齿廓椭圆齿轮建模与运动学仿真

为了满足齿轮变传动比运动、提高轮齿承载能力,结合齿轮啮合理论和双圆弧齿廓曲线结构参数特征,提出了一种新型双圆弧齿廓椭圆齿轮。阐述了其节曲线的设计方法,利用SolidWorks软件建立了双圆弧齿廓椭圆齿轮三维模型;使用Adams软件对双圆弧齿廓椭圆齿轮副模型进行了运动学仿真,分析了不同偏心率对双圆弧椭圆齿轮副传动比变化规律的影响,并对比理论传动比曲线,分析了仿真传动比曲线存在波动误差的影响因素;为了减小齿轮副振动脉冲,给出了偏心率适当的取值范围。本文的设计方法和分析结果对双圆弧齿廓非圆齿轮的参数化设计有理论参考价值,可为双圆弧齿廓椭圆齿轮副数控加工制造及应用提供依据。

海参捕捞机器人运动控制系统的仿真研究

随着水下机器人技术的发展,海参捕捞机器人将逐渐取代费时费力的人工捕捞作业。但是海参捕捞机器人的运动控制精度一直影响其运动稳定性和捕捞效率,一方面是由于海底的作业环境恶劣多变,机器人的结构功能复杂;另一方面是随着海参的累积,机器人的参数发生改变,原有控制模型的控制精度下降。为提高海参捕捞机器人的运动控制精度,在综合考虑机器人各种载荷的基础上,还考虑了海参对机器人造成的干扰,建立更加全面的机器人动力学模型;并运用模型预测控制理论和非线性干扰观测器对机器人的运动过程进行模拟分析。通过分别模拟机器人的定深下潜、运动姿态保持、路径跟踪和载重上升运动过程,定量分析机器人的运动控制精度,最后构建一个系统全面且精度较高的海参捕捞机器人运动控制系统。

水陆两栖车辆水上运动特性实时仿真系统研究

为解决水陆两栖车辆水动力性能参数获取难度大、运动姿态预测慢等问题,设计一种两栖车辆水上运动特性实时仿真系统,实现仿真模型的驱动、运动姿态预测以及数据的监测和输出,通过动态流体-物体相互作用数值计算方法对车体动力学系数进行修正,提升了实时仿真系统的精度。在此基础上研制试验样车,对不同工况下实时仿真系统的准确性进行验证。试验结果表明:所构建的两栖车辆水上运动特性实时仿真系统兼具计算精度和计算效率,可以快速准确地预测车辆的运动姿态,适用于多种复杂工况,具有姿态预测的泛用性。新系统在两栖车辆研制阶段、驾驶员培训、半实物仿真演练、复杂环境模拟等方面具有较强的应用价值和应用前景。

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。

Matlab环境下拖拽式焊接机器人的运动学仿真实验

将某ER系列拖拽式焊接机器人作为仿真实验对象,利用MDH(modified Denavit-Hartenberg)方法确定其DH参数,创建对应的关节坐标系与DH模型。基于Matlab软件中Tool-box10.4版本展开运动学分析求解。利用齐次变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,使用牛顿-拉夫逊迭代法(Newton-Raphson method)求解逆运动学方程的封闭解,验证了机器人运动学建模的合理性。在Matlab中完成了轨迹规划,在关节空间下对运动轨迹分别采用了三次、五次插值规划方法。完成了机械臂全局与限定条件下的工作空间分析,整体仿真结果充分证明了拖拽式焊接机器人运动性能的合理与稳定。该方案为进一步实验与研发工作奠定了理论基础,对同系列或构型机械臂有实际应用意义。

构造运动与地貌实验虚拟仿真设计与建设

构造运动与地貌教学内容具有时间尺度长、空间尺度大、动态演化复杂等特点,是“地质与地貌学”课程的重点和难点。通过实验虚拟仿真技术,建立构造运动与地质构造、地貌类型、我国典型地貌分布和地貌物质组成4个模块,由宏观、中观到微观模拟高风险、高成本、极端环境的实验,解决地质类实践教学难开展、地球深部不可见、学生难理解等问题,提升实践教学和人才培养质量。

轮胎阶梯式直压硫化内模具的运动学仿真研究

对225/40R18轮胎的阶梯式直压硫化内模具(简称内模具)进行运动学仿真研究。通过设定连杆和运动副以及用STEP函数控制内模具的运动,进行仿真分析得到了在活塞外杆、活塞内杆、宽鼓瓦、窄鼓瓦中心位置设置的观测点的位移情况。结果表明,阶梯式内模具的运动平稳、连续,且不会发生干涉。

遥操作机械臂在托卡马克内运动轨迹的虚拟仿真研究

针对托卡马克聚变装置中遥操作的运动轨迹问题,基于MATLAB和V-REP(虚拟机器人实验平台)软件搭建了真空室维护机器人三维场景仿真平台。通过建立机械臂的D-H参数对其进行运动学分析,使用蒙特卡洛方法求出机械臂可达的工作空间。采用高次多项式插值方法规划出一条平滑连续的插值曲线,完成了CFETR真空室遥操作的运动轨迹仿真,从而得到机械臂末端仿真曲线。各关节的角速度和扭矩变化平稳,且最大值未超过机器人的设计值,这一定程度上验证了算法的正确性和轨迹规划的可行性。仿真结果表明,机械臂能够适应真空室内部的复杂环境,可以有效地规划出满足既定空间任务要求的运动轨迹,对托卡马克装置中遥操作的应用和轨迹规划有一定的积极意义。

7自由度外骨骼上肢康复机器人的肩部优化及运动仿真

针对上肢手臂运动障碍康复训练的需求,设计了一种7自由度外骨骼上肢康复机器人。采用扁平电动机及谐波减速器驱动;优化了肩部结构,与传统结构相比,减少了肩部连杆机构45.97%的运动空间占比,提升了肩部结构刚度;通过D-H参数法对机器人正、逆运动学求解并验证;使用蒙特卡洛法分析机器人的工作空间,证明了结构设计的合理性;使用Matlab软件对机器人末端进行了运动轨迹仿真。结果显示,在机器人运动过程中,各个关节的角位移、角速度及角加速度变化连续且平缓,验证了机器人设计的合理性和有效性,满足人体手臂康复训练要求。

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。

基于Simulink的六自由度磁悬浮运动台的建模与仿真

动力学分析是运动装置设计过程中一项重要的内容。针对六自由度磁悬浮运动台,建立了基于牛顿力学的运动微分方程,分析了带有允余自由度的位置测量和计算方法、六自由度解耦多轴闭环反馈控制方法。基于Simulink软件,利用Simscape(物理模型)中的Multibody模块搭建了运动台的动力学模型和测量系统模型,通过控制模块建立了运动台的控制系统模型,将两者结合起来组成了能够按照设定轨迹运动的动力学仿真模型。为运动台设置加速度为2.4g的96场曝光轨迹,仿真得到运动台的各个电机在各个方向上的出力。该仿真模型搭建过程为多自由度运动装置的动力学分析提供参考。

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。

3-PRPS踝关节康复机器人逆运动学仿真分析

针对踝关节康复机器人自由度少且行程范围小等导致康复效果不理想的问题,本文设计了一种基于3-PRPS并联机构的6自由度踝关节康复机器人,对踝关节所有运动形式及下肢进行复合康复训练。通过解析求解法对并联机构进行逆运动学位置分析计算,得到逆运动学求解的代数式。为验证机构运动学分析的正确性,建立康复机器人的虚拟样机,利用ADAMS进行逆运动学仿真。结果表明,康复机器人在康复训练过程中运行平稳,速度及加速度无突变,能够完成踝关节趾屈/背伸、外展/内收、内翻/外翻3种运动形式和下肢的康复训练,符合预期效果。

四足机器人对角小跑步态运动仿真

针对四足机器人运动过程存在稳定性问题,基于SolidWorks设计了一种单腿三自由度的四足机器人。根据仿生原理设定四足机器人的基本参数,由四足机器人各关节的运动特点选定合适的驱动方式。运用D-H参数法建立机器人的运动模型,推导运动学方程,随后通过ADAMS创建机器人的虚拟模型,以关节角度变化数据作为驱动,对四足机器人进行对角小跑步态动力学仿真,得到单腿运动学参数的变化曲线,为驱动原件的选型提供了依据。

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。