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。

无寄生运动3-DOF 2T1R并联机构拓扑设计与分析

为充分研究少自由度并联机构所具备优势,拓宽其应用领域,设计并研究一种含冗余支链且无寄生运动三自由度两平移一转动(2T1R)并联机构,完成运动学和动力学分析。基于方位特征集(POC)的拓扑机构学理论方法,设计了一种含冗余支链且无寄生运动的两平移一转动并联机构,并进行拓扑分析,结果表明:该机构还具有部分运动解耦特性;根据基于拓扑特征运动学的建模方法,求得机构位置正反符号解;又基于位置反解分析了机构奇异性,基于位置正解给出了工作空间;基于虚功原理的序单开链法对机构进行动力学建模,求得了该机构移动副处的驱动力以及两个子运动链(SKC)连接处的支反力;概念设计了该机构的一种应用场景。

新型4RPUR并联机器人机构运动学分析与尺度综合

以支链为RPUR的4RPUR并联机器人机构为研究对象,首先根据方位特征集理论验证运动性质,利用SolidWorks软件建立三维模型图,其次利用杆长约束条件进行运动学位置逆解分析,再次利用图形化方法得到工作空间与转动能力性能图谱,最后选择鲸鱼优化算法(WOA)完成参数尺度综合。结果表明:优化后的工作空间边界光滑、对称分布,为机构应用设计提供了参考依据。

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。

低耦合PRPaR/2CRR并联机构运动学分析与性能优化

针对3CRR并联机构性能上的不足,通过增加平行四边形机构的支链改进机构,根据拓扑结构综合方法综合出一批空间三平移并联机构,优选得到一种具有空间三平移PRPaR/2CRR并联机构。首先,基于方位特征集理论对机构的自由度、耦合度等特性展开分析,利用杆长限制约束建立非线性运动学方程组,推导出位置逆解表达式,对位置正、逆解进行算例验证,并对主动副的驱动角位移算例进行了分析;进一步,计算速度雅可比矩阵,研究奇异性并得出位置奇位异形产生的条件,并采用图形法分析了机构的工作空间与灵巧度、可操作度分布情况;然后,建立工作空间体积与全局灵巧度、全局可操作度的综合性能多目标优化模型,利用NSGA-Ⅱ算法得到Pareto最优尺度参数解。结果表明,PRPaR/2CRR并联机构工作空间边界光滑、呈半轮胎形状,局部存在空洞情况的特点;PRPaR/2CRR并联机构和3CRR并联机构相比,工作空间V和全局灵巧度GCI、可操作度μ等性能更好。得到的Pareto曲面能够对实际的机构的灵巧性能以及驱动输入控制起到指导作用,具有较好的工业应用前景。

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。

高质量发展背景下地方高校办学特色研究

办学特色是高校服务国家重大战略和地方经济发展的坚实基础,是高等教育实现内涵式高质量发展的重要抓手,也是新一轮审核评估中高校分类管理考核的关键指标。地方高校办学特色可以分为聚焦特色科研、凝练特色学科、厚植地方文化等不同类型。通过明确办学定位和办学理念、打造一流特色学科、深化育人模式改革、发挥本土文化优势等措施,地方高校可以增强办学特色的内驱动力,在建设教育强国的生动实践中展现高等教育的使命担当。

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。

一种新型半对称三平移一转动(3T1R)并联操作手的运动学研究

基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论与方法,提出了一种能实现三平移一转动(3T1R)的2RRPaR+2RSS并联操作手机构。对该机构进行了结构特性分析,计算了其自由度及POC集,并得出其耦合度为2;依据该机构的结构特性及几何约束条件,采用二维搜索法对该机构的位置正解进行了求解,推导出了其位置逆解,并验证了位置正逆解的正确性;基于该机构的逆解公式,计算出其三维工作空间,并得到了一组Z向不同截面的切片形状,同时对Z=1000 mm截面处的转动能力进行了分析;最后,基于雅可比矩阵对机构奇异位形进行了分析。研究结果表明:所提2RRPaR+2RSS机构在与H4机构主要尺寸参数相同的情况下,其工作性能总体优于H4机构。与H4机构相比,所提机构的工作空间增加了27.87%,其转动能力提高了4.35%。

机构自由度公式的基本形式、自由度分析及其物理内涵

对近十年提出的7种自由度(Degree of freedom,DOF)公式及其主要特点进行回顾。给出基于约束分析的DOF公式的统一形式与基于运动分析的DOF公式的基本形式。给出基于运动分析的DOF计算方法与基于约束分析的DOF计算方法。基于DOF公式,确定机构的拓扑结构特征,如机构的DOF、动平台的方位特征集及其维数、独立位移方程数、过约束度、冗余自由度,判定消极运动副与选取驱动副等。揭示DOF公式的物理内涵,即DOF公式表述了机构DOF、拓扑结构与运动方位特征三者之间的映射关系,而机构的拓扑结构和方位特征的运动过程不变性是构建这一映射关系的理论基础。

并联机构运动解耦设计方法与应用研究

根据基于方位特征集（POC）的并联机构拓扑结构设计理论,对国内外已有的2~6自由度运动解耦并联机构,进行拓扑结构及其运动解耦性分析,发现机构运动解耦不仅与拓扑结构有关,而且还与运动参数有关;接着从这2个层面提出了并联机构运动解耦的4个规律,以及相应的基于基本运动链（BKC）合成与分解、基于子并联机构等效支链、基于合理选取基点,以及基于移动副平行、垂直配置等4个运动解耦设计原理及其方法,其中,提出了将并联机构的运动解耦分为位-姿分离解耦、位-姿内部解耦的思路,可作为运动解耦的方向和顺序;进一步,设计了15个运动解耦并联机构。

典型并联机构拓扑结构特征分析

采用基于方位特征(POC)和有序单开链(SOC)的并联机构拓扑结构设计理论与方法,对Omni-Wrist III、PS+PRS+PSS、3-RRR球面、2-SPS+1-RPR,以及实现Schoenflies运动的3种3T1R机构(H4、4-R∥R∥R⊥R∥R、X4改进型)等7种具有较好实用价值的典型并联机构进行了拓扑结构具体分析,给出了它们的POC集、自由度、耦合度3个主要拓扑结构特征,这些特征反映了这些机构拓扑结构、运动学及动力学的基本性能,为其拓扑结构优化、运动学与动力学研究,以及设计和应用提供了理论基础;揭示了一些有利于并联机构设计和应用参考的共性规律。