基于弹性变形和矢量叠加原理的新型整骨机器人误差分析

整骨机器人作为医疗智能化辅助装备,考虑到其作业对象的特殊性,其结构设计在精度方面具有极高要求。本文针对一种新型的整骨机器人机械结构,分析了其静力学精度特性。首先确定其主要误差来源,建立了误差传递模型。然后根据几何关系和弹性变形理论对各个误差分别进行分析和研究,确定了影响误差值的结构参数与对应关系,并根据工程样机的具体数值计算出误差值。最后根据空间矢量叠加原理计算出整骨机器人末端最大变形位移,并与工程样机加载实验结果进行对比。结果表明,最大变形误差为0.638 82 mm,与实验结果基本一致,满足偏差不超过2 mm、运动精度为±0.8 mm的定位和手术要求。本文的研究为整骨机器人的结构参数设计和优化提供了理论基础。     

考虑滑轮直径的绳系并联机器人精度分析

为了分析绳系并联机器人模型样机建立过程中各几何参数对样机精度的影响,在搭建实验样机的基础上,得到机构的几何模型,并进一步建立包含滑轮直径的机构几何模型。通过分析滑轮在样机中的更际使用方式,确定滑轮对绳索长度存在影响,进而计算滑轮的存在对动平台位置和姿态精度的影响程度。最后,计算出不同的滑轮半径对绳长误差的基本影响,在此基础上分析滑轮半径与绳长的比值和绳长误差的对应关系。在分析结果的基础上,提出绳系并联机器人机构建立的滑轮选用原则,以期为绳系并联机器人的低速风洞试验应用提供理论支撑和技术支持。     

回转体加工中的机器人零位校正方法

在机器人加工中,采用理论几何模型控制机器人的运动,其与作业机器人的几何模型并不一致,导致加工误差的形成.为此,研究了工业机人零位误差对回转加工的影响.利用基于激光跟踪仪的轴旋转法求取关节的旋转中心和旋转轴向;借助最小二乘法对数据进行圆拟合,为了提高轴线测量精度,在同一轴上拟合得到两个圆,以其圆心的连线作为旋转轴的轴线;过第一和第四轴轴线作一平面,利用轴线与该平面的交点或者平面上的轴线,确定作业机器人的连杆参数,由相应连杆参数计算作业机器人每轴的零位角.通过旋转加工直径为80mm的圆柱,验证了该方法的有效性.实验结果表明:未校正零位误差时,作业机器人加工的圆柱最大误差为2.42mm;而校正零位后,作业机器人加工的圆柱最大误差减小到0.16mm.为机器人本体几何参数与零位的解耦标定建立了基础,进一步提高了机器人加工精度.     

关于变形监测网网形的动态优化设计问题

本文针对变形监测网的特点,阐述了变形监测网的网形设计问题。根据变形参数的要求精度和允许的误差相对变化量,计算出网点的允许变化量,指出,只有当变形点的位移量小于同点的允许变化量时,才可进行监测网网形设计。     

θFXZ型测量机力变形误差分析

根据某θFXZ型特定结构测量机,研究其静力及动力变形误差的系统分析方法.在建立测量机非刚体数学模型的基础上,求解测量机由于力变形带来的测量误差值,并用激光干涉仪对测量机静力及动力状态下的误差分别进行了测量.利用所建立的数学模型对测量机存在的静力变形带来的测量误差进行补偿,使立柱在水平方向的偏摆带来的最大测量误差由补偿前的10.2.μm减小到1.0,μm.实验得到的动力状态变形结果可以用于测量机力变形误差补偿技术的进一步研究.     

仿象鼻气动连续体机器人的运动学建模与运动控制

为了解决连续体机器人运动学建模的难题并实现机器人的位姿控制,以自行研制的一种仿象鼻型气动连续体机器人为例,先忽略机器人自重和负载,做出连续体构节变形后其中心线上各部分曲率保持一致的假设,通过推导,得到了连续体构节变形参数(s、k、?)与构节长度(l_1、l_2、l_3)之间的关系表达式。将连续体构节离散为关节变量,参考D-H法建立了该机器人的运动学模型,设计了机器人的气动系统并对机器人进行运动数据采集。将实际采集数据代入上述模型中来确定模型参数,在一定程度上弥补了因忽略机器人自重和负载而产生的模型误差,提高了运动控制精度。机器人的抓取实验结果表明:按实际采集数据确定参数的常曲率运动模型,可以应用于连续体机器人的位姿控制;对比机器人末端的仿真计算轨迹和实际轨迹,得到最大运动误差为6.3 cm,误差主要来源于系统误差、模型误差和测量误差3个方面。研究工作对于同类型连续体机器人的实用化与位姿实时控制研究具有重要的参考价值。     

喷印机器人工具坐标系标定

提出一种利用激光跟踪仪标定机器人工具坐标系的方法。利用激光跟踪仪确定机器人的基坐标系,将机器人基坐标系与激光跟踪仪的测量坐标系统一。通过机器人运动学方程获得机器人末端连杆坐标系相对基坐标系的变换关系,利用激光跟踪仪测量拟合得到机器人工具坐标系,利用坐标变换初步确定机器人工具参数。通过机器人单轴旋转运动对工具坐标系原点进行修正,最终确定工具参数。最后通过机器人重定位运动对误差进行计算。实验结果表明,修正后x,y,z坐标的RMS(root mean square,均方根)误差分别为0.127 1,0.141 3和0.117 4mm,精度是修正前的2.5倍。     

基于改进模拟退火算法的工业机器人绝对定位精度提高

工业机器人在抛光大口径光学元件时由于其较低的绝对定位精度,使得加工元件较难达到较高的面形精度．本文提出一种通过考虑测量坐标系与机器人基坐标系之间的转换误差、机器人的运动学误差以及机器人法兰端到工具坐标系的测量误差等多误差源构建工业机器人综合误差模型的校准方法．通过仿真实验与PSO、AFSA、SA算法进行对比,证明改进后的Be-SA算法在辨识误差参数时具有更快的收敛速度和更高的精度．实验结果表明通过Be-SA算法辨识后的KUKAKR120R3900的平均绝对定位误差由2.497 mm降低为0.321 mm,最大绝对定位精度由3.358 mm降低为0.961 mm,构建的综合误差模型在辨识运动学误差参数时具有良好的适用性,改进后的Be-SA算法能有效提高机器人的绝对定位精度,对于磨抛大口径光学元件的性能提升具有重要参考价值．     

环膜大变形机械特性参数的回归

提出一种用环膜变形确定大变形膜特性参数的新方法。首先应用文献中计算轴对称膜大变形的数学模型解出内，外固定环膜的变形，并对Ｍｏｏｎｅｙ和Ｈａｒｔ－Ｓｍｉｔｈ本构模型进行了线性回归，克服了这类多变量非线性常微分方程组参数回归中的困难，然后，根据本文回归出的机械特性参数，计算出环膜的理论变形，所得结果与实验基本吻合。     

基于工业机器人工具参数标定的研究与实现

本文介绍了工业机器人工具坐标系标定的六点法,该方法实现了工业机器人工具坐标系的精确标定。工业机器人工具坐标系的标定,就是确定工具坐标系相对于工业机器人末端坐标系的齐次转换矩阵,由此计算出工具的位姿参数。根据此算法进行标定结果和实际工具参数对比,精度达到了±0.3mm以上。实际的应用试验表明该方法是一种操作简便、精度较高的系统工具参数标定方法,能完全满足工业上实际应用的要求。     

C型环环向应力与加载载荷的公式推导与验证

基于任意C型环试样结构尺寸及其力学关系,建立了C型环内任意截面的力学模型,根据材料力学基本理论,推导出了其外壁和内壁任意一点环向应力与C型环试样加载位移、加载载荷之间的理论计算公式。为了验证本文推导的理论公式的正确性,建立了C型环试样的有限元计算的力学模型,当某试验要求C型环试样最大环向拉应力为650 MPa,对油管外径88.9 mm的C型环试样,通过有限元法和本文推导的理论公式对该结构工况进行计算和对比分析,得出有限元法和理论公式计算出需要施加的载荷和位移的误差分别为-1.82%和1.25%,证明推导文中推导的理论公式的正确性,为C型环硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）和应力腐蚀开裂（SCC）实验加载参数的确定提供了简便的计算方法。     

一种基因芯片检测仪样机的研制及可靠性分析

根据核酸扩增基因芯片杂交检测的原理设计了一个能够集扩增、杂交、检测于一体的新型检测仪的主体结构.利用大型仿真软件ADAMS对检测仪的主体机器人虚拟样机进行了运动学仿真,得到基因芯片的位移-时间和速度-时间曲线.应用机构运动可靠性原理对主体机器人的运动可靠性进行了分析,计算了主体机器人的运动精度.结果表明,无论考虑横向误差还是纵向误差,检测仪都具有良好的运动精度,从而证明了样机的可行性.     

弓长岭露天矿排岩场边坡变形观测方法

为解决弓长岭露天矿排岩场边坡不稳定对周边产生安全隐患问题.利用世界最高精度的测量机器人TM30,采用极坐标与测距三角高程测量方法来确定边坡的水平位移与垂直位移,并结合中国《工程测量规范》中对排岩场边坡变形观测等级与精度要求,对观测点点位及高程所能达到的精度进行了理论分析与论证.研究结果表明:采用TM30测量机器人对排岩场边坡进行水平位移与垂直位移测量时,如果将观测距离控制在500 m以内,并按二等9测回进行水平角、垂直角与距离观测来确定观测点的坐标与高程,可以满足排岩场边坡变形对观测点点位和高程精度的要求,并通过工程实际验证了其正确性.     

变截面梁(轴)变形的简便数值解法——平均弯矩法

本文提出了计算变截面梁(轴)变形的平均弯矩数值解法。应用该法,可求出任一截面的挠度、转角、极值点坐标及最大挠度的近似解或精确解。亦可用于求解静不定梁的变形。便于在工程中应用,适于电算。变截面梁(轴)在机械、建筑工程中获得广泛应用,计算变截面梁(轴)变形的方法,目前推荐采用的有虚用法、初参数法、等效(当量)直径法、叠加法、有限差分法等。其中有的方法计算准确度高、但求解过程较烦,有的则误差较大,且不能估算出误差大小,因此在一定程度上限制其应用。 本文提出一种简便的变截面梁(轴)变形的数值解法——平均弯矩法。具有计算公式和计算过程简单,适于电算,并且可事先计算出误差值等优点,可求解梁上任一截面的挠度、转角、极值点坐标及最大挠度的近似解或精确解。亦可求解静不定梁的变形。     

数控机床床身热变形临界点确定方法及应用

文章分析了机床床身热变形与光栅测量误差之间的相关性,提出了机床床身光栅安装线上单向热变形临界点概念和利用热变形临界点安装光栅的方法,研究了基于有限元分析的热变形临界点理论确定方法,用于确定床身单向热变形临界点位置,进而建立高精度的光栅测量系统误差补偿模型;为了验证该模型的有效性,搭建了实验装置进行机床热变形临界点的实测实验。实验结果分析表明,利用该确定方法确定的热变形临界点位置与实验确定的位置相差2.5mm,对光栅零位误差预测值影响仅0.1μm,对光栅示值误差预测值影响仅0.2μm。因此该确定方法可以确定实际机床的床身热变形临界点,并为后续不同结构的数控机床床身单向热变形临界点的确定、床身热变形误差附加影响的消除提供了一定的参考。     

RV减速器等效误差建模与参数优化

RV减速器是机器人的核心部件,其传动精度对机器人性能起着重要作用.为提高其传动精度,建立了RV减速器的传动误差的等效模型,并利用刚度经验公式对模型的参数进行求解,得到减速器的理论传动误差.在动力学模型的基础上,采用改进遗传算法对模型中的经验公式参数进行了优化.将优化得到的误差模型与通过经验公式计算出的误差模型进行对比,...     

冷却结构对连铸结晶器铜板热变形的影响

建立了板坯连铸结晶器三维有限元热弹塑性结构模型,计算了铜板变形及结晶器冷却结构对其影响规律.冷却结构和热力载荷决定了铜板热面变形行为,铜板变形量取决于冷却结构几何参数,并在铜镍分界处有较小变形突变;宽面热面中心线最大变形出现在弯月面下100mm处,窄面最大变形出现在弯月面和冷却水槽末端,且铜镍分界两侧变形曲线有明显的曲率波动;铜板加厚5 mm,最大中心线变形可增加0.05 mm,镍层对中心线变形影响不明显,1 mm的厚度变化仅在窄面引起最大0.01 mm的下降,冷却水槽对中心线变形影响也较小,水槽加深2 mm,最大中心线变形减少0.02 mm.     

火工矫正焊接变形实验的参数设计及计算

为了研究氧—乙炔火焰矫正焊接变形的参数设计方法,完成了T型结构的焊接变形火工矫正实验及计算。结果表明:焊后底板发生挠曲变形,挠曲发生在相邻的两个筋板之间;底板自由边的变形量最大;筋板厚度相同时底板厚度越小,则筋板之间的底板和底板自由边的挠曲变形量越大。根据焊接热输入量计算氧—乙炔火焰参数的设计方法是可行的,由此计算出的氧-乙炔火焰参数能够基本消除T型结构的挠曲变形。     

基于双目立体视觉的弧焊机器人标定研究

根据弧焊机器人本体的实际结构,通过分析机器人基坐标系、双目立体视觉系统坐标系及空间特征点坐标系的几何对应关系,采用双目立体视觉测量方法测得机器人各关节几何参数误差,并对相应的参数误差进行了补偿。结果显示,误差补偿后的机器人直线轨迹的精度有了大幅提高。     

便携式炮管擦洗机器人设计

针对炮管内壁清洗难的现状,提出并设计了一种新型便携式炮管内壁擦洗机器人。针对炮管内壁擦洗要求,确定了机器人的工作原理与擦洗方式;对机器人的主要结构模块进行了设计,并搭建了机器人的控制系统;采用经典力学方法对机器人复合擦洗过程中的力学进行了分析,得到了其驱动力矩并进行了仿真计算;制作了便携式炮管内壁擦洗机器人样机,并进行了运动功能实验。实验结果表明,所设计的机器人能在炮管最大倾角为22°时进行擦洗工作,其最大直线运动速度能达到0.75 m/min,能满足在野外或演习现场使用要求。