基于CAD-CAE集成技术的高速并联机器人弹性动力学性能分析

文中以一类由外转动副驱动、含平行四边形支链的2,3和4自由度高速并联机器人为研究对象,提出一种基于CAD-CAE集成技术的有限元快速建模与更新方法。其要点为:针对工作空间中某一参考位形,首先,通过IGES/STEP等标准接口,将各结构件SolidWorks实体模型导入CAE软件SAMCEF,并通过自动提取各结构件实体模型连体坐标系相对于机架参考坐标系的位姿特征信息,建立SAMCEF环境下的几何模型;然后,通过将有限元分析特征信息自动编译为参数化脚本(Bacon)文件,建立整个机器人的参数化有限元模型。该方法特色在于:当机器人位形变化时,仅需更新CAD模型提供的位姿与有限元分析信息,便可自动生成新位形下的机器人有限元模型,进而显著提高面向全域弹性动力学性能分析需求的有限元建模效率。

基于EFAST方法的三坐标数控机床几何精度灵敏度分析

机床几何误差是影响机床加工精度的主要因素之一,本文针对机床几何误差建模、几何精度灵敏度分析、筛选关键几何误差等问题进行研究。结合多体系统理论和齐次坐标变换建立三坐标数控机床的几何误差模型,求解机床空间位置误差表达式。使用雷尼绍XL-80激光干涉仪对三坐标数控机床进行几何误差测量试验,将测量结果导入九线法误差辨识模型,辨识三坐标数控机床的21项几何误差。应用Simlab软件中的拓展傅里叶幅值灵敏度检验方法(EFAST)对三坐标数控机床的几何误差进行灵敏度分析,并筛选出影响三坐标数控机床加工精度的关键几何误差。此外,以关键几何误差为基础,建立三坐标数控机床的简化几何误差模型,与三坐标数控机床的几何误差模型进行对比分析。结果表明,该方法可合理经济地提高三坐标数控机床加工精度及几何误差补偿。

组合式滚压滑动生物反应器研究

研制一种具有滚压、滑动加载功能的组合式生物反应器,采用摩擦补偿方法提高系统的性能和控制精度。控制系统以PMAC控制器为核心,以直线电机、伺服驱动器、光栅尺形成全闭环,通过编写运动控制程序实现滚压、滑动加载功能,并基于改进型Lu Gre模型的摩擦补偿抑制摩擦干扰。实验结果表明:该生物反应器能模拟软骨组织的加载功能,重复定位准确度<3μm,稳态误差通过摩擦补偿后能控制在±4μm以内。该生物反应器能模拟人工软骨的力学环境构建组织工程,实现微米级别的控制,为后续软骨的力学生物学研究奠定基础。

铣刀切削刃曲率对刀具磨损的影响研究

切削加工时,刀具磨损对工件加工质量影响较大。刀具切削刃曲率改变,最大有效切削弧长和最大铣削面积随之变化,散热条件和产生的热量也发生变化,进而影响到刀具的磨损程度。采用螺旋角为0°的直刃鼓形铣刀,研究铣刀切削刃曲率对刀具磨损的影响,研究时只改变刀具参数中的母线半径(即切削刃曲率)。选择5组母线半径/切削刃曲率,计算对应5组数据的最大有效切削弧长和最大铣削面积;采用Deform-3D软件对鼓形铣刀5组母线半径/切削刃曲率的刀具前刀面磨损进行仿真和铣削试验,观测刀具磨损情况。研究结果表明,刀具前刀面磨损随着切削刃曲率半径的增大而增大。

基于OBE-CDIO的机器人离线编程与仿真课程教学实践

阐述在OBE-CDIO理念的指导下,探索机器人离线编程与仿真课程的教学设计与实践方式,一方面基于成果导向与工程教育理念改革传统教学方法,促进学生技术能力与素质的进一步提升,满足机器人行业对专业技术人才的需求,另一方面通过创新混合式教学方式与评价方法,稳步提升教学质量。

基于输入整形的Diamond机器人残余振动抑制技术

围绕提高高速抓放机器人动态定位精度的目标,以Diamond并联机器人为对象,研究基于输入整形的残余振动抑制技术。其要点为:首先,借助CAD-CAE集成技术建立了Diamond机器人的弹性动力学模型,确定了对机器人末端残余振动起主导作用的模态,并通过试验模态分析验证了仿真结果的有效性;然后,通过揭示主导模态下固有频率随位形的变化规律,并基于主导模态固有频率全域均值设计了一种单模态正脉冲输入整形器;最后,通过特定抓放轨迹下的输入整形仿真与残余振动抑制试验,验证了所提方法与技术的有效性,从而大幅度提高了机器人系统在高速运行时的动态定位精度。