基于粒子-人工蜂群算法的3RPUP_(c)-UPS并联机构运动学正解研究

针对3RPUP_(c)-UPS并联机构运动学正解求解困难的问题,对新型3RPUPc-UPS并联机构的运动学特性进行了研究,并构建出位置正解求解模型,进而提出了一种基于粒子-人工蜂群算法(P-ABC)的并联机构运动学求解方法。首先,根据机构的拓扑特性,计算得到了方位特征集、自由度和耦合度;然后,根据机构的几何特征,基于姿态变换矩阵和动平台投影方程,建立了机构的运动学逆解方程,并对比了MATLAB和SOLIDWORKDS的仿真结果,验证了逆解分析的正确性;最后,将运动学逆解方程转化为最小化求解问题,构建出了适合优化算法的运动学正解模型,并利用MATLAB的软件交互界面(GUI)功能,开发出用于计算并联机构运动学正解的软件,分别基于粒子群算法(PSO)、人工蜂群算法(ABC)和P-ABC算法,对该并联机构的运动学正解进行了计算。研究结果表明:P-ABC算法单次求解时间在0.5 s内,求解误差级别为10-20,相对于ABC算法,运行时间缩短了50.02%;而相对于POS算法,其求解精度提高了10个数量级。P-ABC算法能够用于求解该并联机构运动学正解,具有计算速度快、精度高的特点,可以为研究并联机构运动学正解提供新方法。

3T1R并联机构运动学分析与多目标优化设计

以三平移一转动(3T1R)并联机构为研究目标,提出一种具有解析式位置正解的3T1R并联机构,计算自由度并证明机构能实现空间三维平移且沿着z轴转动。建立运动学位置方程并推导出机构的位置正解和逆解解析式,同时根据算例分析、验证其解析式的正确性,选择蒙特卡洛法随机模拟法分析机构的工作空间性能。另外,根据运动学方程推导得到正解奇异和逆解奇异的存在条件。根据NSGA-II算法得到了Pareto优化前沿曲线。结果表明:机构具有较大、对称、光滑的工作空间,在工作空间内转动性能较好。

新型3PRPaR并联机器人的设计与多目标优化

设计一种三平移3PRPaR并联机器人机构。根据方位特征集证明机构输出特性,采用矢量法推导出位置逆解,根据运动轨迹仿真验证运动学模型正确性,分析机构奇异存在条件,并分别对工作空间与全局灵巧度等性能进行分析,以全域性能指标、可达工作空间指标、全域波动性能指标作为优化模型,采用NSGA-Ⅱ优化算法对3个目标函数进行多目标优化。研究表明,3PRPaR并联机器人具有较好的综合性能。

新型3UPRR并联机构的运动学分析与多目标优化

根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,提出一种三平移3UPRR并联机构,通过矢量法建立运动学方程并计算得到位置正解和逆解。分别研究工作空间、灵巧度、全域同向系数、全域最小奇异值等性能指标。建立多维性能指标优化目标,选择具有降维和多重信息有效融合特点的主成分分析法(PCA),得到不依赖主观选择的机构评价函数,通过给定运动轨迹仿真验证支链驱动副位移连续且无明显突变跳跃。最后通过SolidWorks软件模拟零件抓取过程进行仿真验证,研究可为该类机器人的设计应用奠定理论基础。

就业导向下辩论式教学法融入消法课程的特点与角色定位探析

消法课程即消费者权益保护法课程,是法学院的专业选修课之一,具有很高的实际运用价值。在就业需求导向下,消法课程中导入辩论教学模式,培养学生的表达能力、逻辑思维能力、应变能力、团队协作意识等就业能力。辩论式教学法融入消法课程具有教学开展阶段特定化、能力培养呈“慢热化”和教学模式非标准化三个特点。为了辩论式教学法更好融入消法课程,教师在确立辩题环节要把握辩题确立的意义、时代性、平衡性、体系性;辩论开展环节做好辩论前引导、辩论中的“方向”与“尺度”、辩论后的总结与复盘;在成绩考核环节,优化考核的指标体系、实现方式以及考核指标比重。

“坚持人民至上”范畴的科学内涵和现实路径

习近平新时代中国特色社会主义思想实现了马克思主义中国化时代化的新飞跃,开辟了马克思主义中国化时代化的新篇章。党的二十大报告总结了习近平新时代中国特色社会主义思想的世界观和方法论,其中“坚持人民至上”位列“六个必须坚持”之首,具有重要理论和实践意义。作为总体性范畴,“坚持人民至上”具有丰富内涵和多层意蕴,经历了一个由初步提出、逐步发展到成熟定型的过程,因而在不同时期和不同场域下,“坚持人民至上”范畴的内涵凸显就有所偏重,这就造成了对“坚持人民至上”范畴把握的不完全以及与其他相关范畴的关系混乱等问题,厘清这些问题的根源有助于更好地把握“坚持人民至上”范畴的内涵和外延,从而正确理解习近平新时代中国特色社会主义思想的世界观和方法论。

一种POC集构造的AGV并联机构卸运装置

以用于城市停车场的车辆抬升装置为研究对象,提出将车轮与托举机构末端间接触姿态、相对运动抽象为支链末端运动副;将搬运车体、搬运车体操作机构、被搬运车整体分别映射为并联机构的动静平台;将车辆托举机构、车轮夹持、车长自适应、车宽调整过程中的车辆运载姿态维持特性视作多任务、多工作状态的设计需求及任务目标并抽象为并联机构结构综合问题;根据其任务空间、工作状态所需实现最大方位特征集,进行机构的结构综合,推导出托举装置的基本结构;构造了保证被卸运车辆姿态的2T2R机构。这里将并联机构综合理念引入到托举系统设计,完成了可适应被搬运车辆的宽度和轴距的结构设计,为AGV搬运卸运车辆研制提供了新的思路。

差异化导向下江苏高校高质量发展综合考核的实施路径分析

自2019年以来,江苏省率先在省属高等院校实施综合考核,既检验了各高校办学实效,也进一步推动了各高校内涵建设发展。江苏高校综合考核历经四年的实践探索,取得了明显的成效,但也存在着诸如高校在凝练办学特色方面欠缺、目标定位模糊、核心内涵建设主观能动性较差等问题。本文对差异化导向下江苏高校高质量发展综合考核实施路径进行分析,充分考虑各校办学差异、特色,旨在打造“共性+差异性”考核体系,开展差异性、针对性考核,最大限度地激发高校实现自身内涵建设和特色发展,获得良好的考核结果。

运动副分布顺序对并联机构运动学与动力学性能的影响

根据基于方位特征(POC)的并联机构拓扑设计理论,设计了两种零耦合度且部分运动解耦的三自由度两平移一转动(2T1R)并联机构,它们具有相同运动副类型和数目,但在支链中的分布顺序不同;对这两种机构进行了方位特征、自由度及耦合度等主要拓扑特征分析,并给出其拓扑解析式;根据拓扑特征运动学建模原理,求解了这两种机构的符号式位置正反解,分别分析了两种机构的工作空间和机构发生奇异的条件及奇异位形;根据基于虚功原理的序单开链法对两种机构进行逆向动力学建模,分别求得两种机构的驱动力;对比两种机构运动学与动力学性能,并给出优选机型。给出了优选机型用于水果深加工中智能分拣、输送等应用场景的概念设计。

面向属性概念格的概念约简及其在知识空间理论中的应用

保持二元关系不变的概念约简是形式概念分析中一种新的约简理论,可在不损失原始信息的前提下减少概念数量。基于面向属性概念格,研究保持补二元关系不变的面向属性概念格的概念约简。首先,给出面向属性概念约简的定义,并从POC代表概念矩阵的角度给出面向属性概念约简的求解方法和面向属性概念特征;其次,讨论面向属性概念约简与面向对象概念约简之间的关系;最后,基于知识空间理论,给出面向属性概念约简在知识空间理论中的应用。

运动解耦且正解符号化的8R两平移空间并联机构的设计与性能分析

提出了机构1、机构2两个新型8R两平移空间并联机构,并对两个并联机构自由度进行了分析计算;推导出了两个机构的符号式位置正解和反解,并基于符号正解对两个机构的工作空间进行了分析;对这两个机构分别进行了刚度建模与动力学建模,分析了两个机构的刚度性能,并求得相同负载下两个机构的驱动力矩;最后对两个机构进行运动学、刚度和动力学性能对比,结果表明机构2为优选机型。

一种新型两平移两转动并联机构的拓扑设计及其运动学性能分析

首先,基于并联机构拓扑结构设计方法设计了两平移两转动(2T2R)并联机构,其耦合度为1,并计算了方位特征(Position Orientation Characteristics,POC)集、约束度和自由度;其次,分析了该机构的拓扑特征运动学,求解了该机构的位置正解与位置反解,验证了正解与反解的正确性;最后,基于位置反解对该机构的奇异性、工作空间进行分析计算,得到了机构可能发生的奇异位置,并求得了机构的最大可达空间。这为机构的动力学和动平衡研究以及样机制造奠定了基础。

一种新型1T2R并联机构的运动学及工作空间分析

提出了一种针对柑橘采摘末端执行器进行姿态调整的新型1T2R并联机构。先利用方位特征方程(POC)对该机构进行拓扑结构分析,得到其方位特征集。根据Yang和Sun提出的更具有一般性的自由度(DOF)公式,验证其DOF。利用封闭矢量法分析得到其运动学逆解方程,并用多种群遗传算法分析得到其正解,并与逆解相互印证。用逆解方程作为约束条件,基于蒙特卡洛法用Matlab软件编程求解并绘制其工作空间。用Adams软件建立该机构模型,并对动平台进行位移、速度和偏转角的仿真分析。结果表明此并联机构具备良好的转动能力和较大的连续工作空间,结构简单且运动平稳,为后续研究和设计该类型的并联机构提供参考依据。

一种位置正解符号化且运动部分解耦的新型2T1R并联机构动力学分析

三自由度并联机构具有结构简单、造价低、运动控制方便,以及刚度高、承载能力大等特点,目前在工业生产等设备中得到了广泛应用,而其中具有移动和转动混合运动的2T1R并联机构具有更高的研究价值。为了研发和推广2T1R并联机构,提出了一种零耦合度且运动部分解耦的空间2T1R并联机构。首先,对该机构的位置正反解进行了分析,并求解了各构件速度与输入速度之间的关系矩阵;然后,运用基于虚功原理的序单开链法,按照机构拓扑结构分解的顺序,分别建立了各子运动链(SKC)的动力学模型,从而得到了整个机构的逆向动力学模型;最后,对建立的动力学模型进行了算例研究,得到了机构的驱动力和2个SKC连接处的支反力,并将其与基于ADAMS的虚拟仿真结果进行了对比。研究结果表明:该2T1R并联机构具有部分运动解耦的优点,且通过仿真对比验证了所建立的逆向动力学模型的有效性和正确性,可为其结构设计和样机研制奠定基础。

基于Bricard机构的客机舱门多模式运动开启机构设计

舱门相对机身全方向位姿调整是舱门与机身外表面平滑连接、机身内外可靠密封的前提。针对现有提升臂4R机构串接铰链臂机构的开启支链不能实现舱门位姿全方向调整,提出以面对称Bricard机构代替4R机构的新型飞机舱门开启支链,与平行杆机构2-S-S支链构成3支链舱门开启并联机构。分析了Bricard机构6R、4R运动模式及模式切换条件;基于并联机构方位特征集理论,进行舱门开启机构不同模式下方位特征集分析,验证了串接铰链臂面对称Bricard机构6R模式、4R模式及模式切换可实现飞机舱门提升及全方向位姿调整;机构方位特征集揭示舱门机构提升、调整和旋转运动过程具有1个自由度及选取不同独立元素的3种运动模式:6R提升运动,球面4R调整运动,铰链臂旋转开启运动。嵌入面对称Bricard机构开启机构使得舱门能够全方向进行姿态调整,为飞机舱门开启机构的设计提供了新的思路。

基于方位特征的六自由度并联机构型综合

应用基于方位特征集的机构拓扑结构设计理论与方法,综合了10余种低耦合度六自由度并联机构的拓扑结构,给出了综合的过程与步骤,对机构结构进行了特性分析及分类。该方法几何与物理意义明确,所用数学方法简单,适用于无过约束机构和一般过约束机构的拓扑结构设计,且机构存在的几何条件具有一般性。

基于方位特征集的两转动(0T-2R)并联机构的型综合及其应用

应用基于方位特征集的并联机构拓扑结构设计理论与方法,对两转动(0T-2R)输出的并联机构进行了型综合;在阐述基于方位特征集的并联机构型综合一般过程和步骤的基础上,给出了两转动输出并联机构拓扑结构设计的具体方法,综合得到了14种两转动输出并联机构,其中,6种机构为该方法综合得到,然后按它们的结构特性进行了初步分类,并将优选的一种两转动并联机构用于太阳能二轴跟踪机构的研制。该型综合方法运算规则少,数学方法简单,几何与物理意义明确,适用于所有无过约束和一般过约束机构。

基于方位特征方程的3T-1R并联机构的拓扑结构综合

以SCARA并联机器人的发展为背景,用提出的基于方位特征(POC)方程的并联机构结构综合方法,详述可实现三维平动和一维转动(3T-1R)的并联机构拓扑结构综合的完整过程,给出了13种拓扑结构类型(包括现有的3种SCARA并联机器人构型)及其分类,从中还可进一步衍生出具有实用价值的新机型。基于POC方程的并联机构结构综合方法,每一步都有确定的公式或准则,思路清晰、操作方便。

并联机构方位特征集的符号推导方法

并联机构的方位特征集与其拓扑结构特征存在密切联系,方位特征集的程序化推导方法对于机构拓扑结构分析与设计具有重要意义。系统论述了拓扑结构多项式、方位关系组及方位特征集等基本概念,采用拓扑结构多项式表达并联机构的支路及运动副排列结构,通过方位关系组描述运动副轴线之间的方位关系。基于并联机构动平台的运动输出特性,提出了运动特征空间的概念,根据运动特征空间的相关性建立了2种消元规则,即串联消元规则和并联消元规则。这两种消元规则在拓扑结构多项式与方位关系组之间建立了一种'商'运算关系,并可进行迭代消元,其运算结果即为方位特征集。利用并联机构的字符串描述形式,对部分并联机构的方位特征集进行了基于符号的推导分析,其结果验证了所提出消元规则的有效性。研究成果为面向计算机辅助的并联机构拓扑结构特征分析及类型综合提供了必要的理论与方法基础。

一种新型低耦合度非全对称三平移一转动并联机械手及其运动学分析

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法,分析了一种可实现三平移一转动输出运动的新型低耦合度的非全对称四自由度并联机械手2-RPaRSS,并完成其运动学建模与分析。首先,分析计算出该机构的耦合度(κ=1),给出了基于序单开链(SOC)的机构位置正解的建模方法及其数值解;其次,通过导出机构位置反解及算例,验证了正反解求解的正确性;再次,分析了该机构位置工作空间的形状大小及工作空间Z向各截面形状;然后,对机构的奇异位形进行了分析,得到其发生三类奇异的条件;最后,设计了该机械手样机的三维CAD模型。研究结果表明,2-RPaRSS机械手比H4、I4R、Cross-Ⅳ结构简单,且具有更大的工作空间和更好的动平台转动能力。