振动力场对聚合物动态加工功率影响研究

为了探讨动态成型工艺参数对聚合物动态加工功率的影响规律,采用熔体输运模型研究自行研制的同轴圆筒动态流变装置电机输出功率对振动力场响应,建立了振动力场下电机动态输出功率与稳态输出功率差的理论模型;对同轴圆筒动态流变装置电机输出功率进行测量,并与理论计算功率数据对比,发现理论模型能较好的预测电机功率随振动参数的变化情况,实验数据和理论模型均表明电机功率随振动参数的增大而减小;通过实际加工中脉动注塑机能耗随振动参数的变化情况来证实理论模型的可行性。     

金刚石圆盘锯石机荒料锯切过程的能耗预测

为了精确测量金刚石圆盘锯石机锯切加工过程中的功率和能耗,以石材荒料锯切为研究过程,建立了金刚石圆盘锯石机锯切加工过程的能耗预测模型。通过荒料锯切加工实验,采集荒料锯切加工过程中的功率数据,以锯切参数作为模型的基本变量,经过数据拟合得到功率能耗模型的系数,建立了基于锯切参数的功率和能耗模型。研究结果表明,建立的能耗预测模型充分考虑了锯切参数对加工过程中功率和能耗的影响,能够表达变材料去除率加工过程中的功率特性,准确预测整个锯切过程的功率和能耗情况,为选择最节能的石材荒料锯切加工方案提供依据。     

永磁同步电机模拟系统硬件在环仿真平台研究

针对利用永磁同步电机驱动电源进行性能检测和功率评估,并使用实际永磁同步电机作为驱动负载进行试验时,存在的试验平台设计复杂、能耗高、参数不易调节等问题,研究了基于电子负载的永磁同步电机模拟系统的实现.采用StarSim软件搭建运行在NI实时仿真器中的主电路模型,并利用DSP控制器实现对电机模型与模拟电流的控制,从而建立永磁同步电机模拟系统.为了分析系统可行性,对该模拟系统进行硬件在环(Hardware in the Loop,HIL)仿真试验,结果表明:该永磁同步电机模拟系统真实地反映了实际电机的电气特性,使用该系统替代真实电机对驱动电源进行性能检测和功率评估时,具有设计简单、绿色节能、参数便于调节等优点.     

基于改进遗传算法的工业机器人能耗最优轨迹规划

为了降低工业机器人在工作过程中的能耗,提出了一种能耗最优的轨迹规划方法。将机器人的轨迹视为由空间中一系列的型值点构成,每相邻的型值点间由一段五次B样条曲线连接,得出机器人的轨迹函数。以动能作为目标能耗函数,同时考虑各个关节的运动学和动力学约束。对遗传算法进行改进,用于优化目标能耗函数,此改进遗传算法提高了算法的运算效率、局部搜索能力和实时性。对优化结果进行仿真,得出各个关节的运动学参数变化曲线,分析各个关节的曲线图知其均满足运动学和动力学约束条件,验证了此优化轨迹的合理性。     

减少直流侧电容的电动车用电机驱动器设计

在分析车用电机驱动器直流侧电容传统设计方法的缺陷和选取主要考虑因数的基础上,研究采用新型膜电容的功率主回路换流暂态过程.在PSpice环境下建立考虑功率主回路主要寄生参数的精确车用电机驱动器电路模型,包括基于PNGV电路的蓄电池组子模型、直流侧电容子模型、叠层母线排子模型、三相全桥功率模块子模型和负载子模型,并通过FLUKE PM6304可编程LCR测试仪和器件数据手册相结合的方法抽取各寄生参数.最后搭建一台采用膜电容的80 kW车用驱动器进行试验.仿真和试验结果均表明在蓄电池组作为电源输入情况下,直流侧电容的选取主要依据其提供纹波电流的大小,而容值相对可以选取较小,减小直流侧电容设计的车用电机驱动器功率密度提高至13 kW/L,功率比质量提高至11 kW/kg.     

基于牛顿欧拉法的SCARA机器人动力学参数辨识

SCARA机器人在工业生产中得到了广泛应用.为满足高速、高精度的要求,必须对SCARA机器人进行动力学分析.文中用牛顿欧拉方法对SCARA机器人进行动力学建模,并将摩擦力以及电机转子对关节力矩的影响纳入动力学模型,得出了关节力矩关于一组可辨识参数集的线性表达式.采用傅里叶级数作为激励轨迹进行实验,并通过最小二乘法对得出的可辨识动力学参数集进行辨识.实验证明,通过推导的线性表达式计算出的关节力矩理论值与实际值的变化趋势一致.运用所提方法辨识的动力学参数进行动力学建模,能得到SCARA机器人运动时的关节力矩,可为后期的动力学控制提供基础计算公式.     

一种求工业机器人工具参数的方法

本文主要介绍一种在工业机器人中通过示教获得位置点并自动为用户生成工具参数值的方法 ,从原理的角度进行剖析.首先示教知道机器人法兰末端在世界坐标系下的值,之后通过齐次变换矩阵,通过算法算出工具参数的位置值.     

基于神经网络重力前馈补偿的柔性关节机器人分层控制

针对柔性关节机器人简化动力学模型,根据连杆侧和电机侧间的扭矩通过弹性单元耦合的特性提出基于分层控制的柔性关节机器人分层控制结构,利用奇异摄动理论给出系统的稳定性证明.由于柔性关节机器人的动力学参数无法准确测量,因此提出应用BP神经网络模型对机器人的重力扭矩进行逼近.通过四自由度柔性关节机器人进行离线实验,实现对神经网络的训练,并验证神经网络模型的有效性.最后应用提出的重力前馈补偿分层控制算法实现对机器人的有效控制,验证该算法的可行性和有效性.     

基于虚拟样机的双足机器人步行联合仿真

为了提高双足机器人设计的效率与可靠性,利用机械系统动力学仿真软件ADAMS建立双足机器人的机械动力学模型,利用Matlab建立控制系统,通过ADAMS与Matlab的接口模块,实现了基于ADAMS与Matlab联合步行双足机器人仿真平台的建立.结果表明,仿真得出机器人在平地行走过程中各关节的力矩变化情况,获得了最高转速、有效转速、最大转矩、有效转矩等机器人运动的关键参数,为双足机器人物理样机的电机和减速器选型提供了理论依据.     

无轴承电机的一般化互感模型

通过解析无轴承电机的气隙磁通分布规律,基于磁链和绕组电感之间的关系,推导出二极悬浮控制四极无轴承电机的一般化互感参数解算模型.该模型既可适用于具有凸极型转子结构的无轴承电机,又可适用于具有圆柱型转子结构的无轴承电机,并针对无轴承异步电机进行了模型参数的实验验证.结果表明:在径向位移的一定范围内,互感随径向位移线性变化,测量值与计算值相差8%左右;在转子有限偏心的情况下,实验曲线的线性变化趋势以及和计算值的较好趋近性从一定程度上证明了互感参数模型的正确性和有效性.     

基于能量惩罚的多机器人任务分配优化方法

针对多机器人任务分配中存在的能量消耗不均衡问题,提出了基于能量惩罚策略的遗传算法完成任务分配与任务序列的优化过程.首先,建立多机器人任务分配的数学模型,每项任务设定不同的难度系数,以机器人完成任务所消耗的总能量为优化目标,并确定安全能量的约束条件;然后在每次迭代中通过计算每个机器人相对平均能耗的超额进行能量惩罚以寻求能...     

基于人体姿态信息的下肢康复机器人运动控制技术

针对下肢运动功能障碍患者术后康复训练辅助设备的跟随控制问题,本研究提出一种基于人体姿态信息的下肢康复机器人运动控制方法。根据康复机器人的结构特性和功能要求,建立机器人运动数据信息采集系统和下肢康复机器人的运动学模型;构建机器人平台上的人体姿态行为信息采集传感器系统,通过分析位移传感器所采集的数据,得到表征人体姿态行为变化的相关信息,经上位机计算生成康复机器人的期望跟随速度;同时,基于模糊PID控制算法设计了跟随控制器。通过仿真和实验验证该控制算法能够有效减小机器人实时跟踪使用者运动过程中的误差,实现康复机器人对人体运动姿态良好的跟随效果。     

主-从式手术机器人运动一致性分析

采用成熟的机器人误差理论建立了主-从手术机器人位姿误差模型,开发了基于MATLAB的位姿误差计算程序.采用蒙特卡罗法绘制了最大位姿误差图谱,对两种主手与三种从手机器人进行了仿真计算和运动一致性分析,给出了运动一致性条件,为进行主-从操作机器人精度设计提供了理论依据.     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

个体防护装备在坐姿下的功耗机理与评价方法研究

针对坐姿下防护装备耗能情况,按照不同类型服装功耗不同的研究思路,基于控制变量法和正交试验法的实验研究,采集步进电机在坐姿下身着不同类型、不同大小、不同材质的服装的电流值和电压值等试验数据,计算各类型服装下的电机功率值,并与空载时的功率值相比较,其差值即为服装耗能。结果表明,服装大小和材质对其功耗影响微小,而服装类型影响较大,其功耗大小影响顺序为西服>运动服>T恤>不穿衣服。     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

四足机器人新型节能腿的设计与分析

分析了生物狗后腿的结构特点,提出了一种大腿和小腿呈一体化的柔性节能腿结构,只需在髋关节处施加驱动即可实现四足机器人小跑(trot)步态.对提出的模型进行了动力学分析并通过ADAMS仿真平台进行了仿真.仿真结果表明,此种结构的四足机器人可以实现稳定快速的trot步态,相对于普通髋关节和膝关节同时驱动的四足机器人,该模型的髋关节驱动力矩和驱动功率明显减小,足端接触力明显降低,能耗降低明显,缓冲性能好,证明了四足机器人新型腿结构设计的合理性.     

基于模糊层次分析法的工业机器人可靠性分配

可靠性分配是分解工业机器人系统可靠性要求、保障其稳定可靠运行的重要手段.建立工业机器人可靠性分配的层次结构,利用三角模糊数作为判断矩阵的标度,运用约束模糊运算改进的几何权重法求解模糊权重,在去模糊化后综合各层级影响因素权重,最后获得各子系统的可靠性分配方案.结果 表明,工业机器人子系统中伺服电机、减速器和驱动器是影响整机可靠性的关键部件.     

移动机器人行驶动力学及最优参数匹配

通过对移动机器人武器系统纵向平面内的动力学分析,建立了移动机器人纵向动力学方程,分析了其行驶的附着条件,提出了动力参数的最优匹配方法.行驶方程的Matlab仿真图形表示了机器人在行驶电机最大输出扭矩下,可以达到的坡度角和加速度.该研究为移动机器人的构形设计和功率匹配提供了理论依据.     

可抛掷移动机器人上下楼梯机构设计及仿真

针对可抛掷移动机器人体积小、质量轻,便于携带和快速部署,受自身体积限制,目前可抛掷移动机器人均不具备上下楼梯功能的问题.提出一种适用于可抛掷机器人的垂直上下楼梯机构,通常情况下,仍以抛投的形式进入工作环境,当需要进行多楼层搜索时,加装上下楼梯模块,而后以遥控模式驶入工作区.针对该机构进行控制方案设计,并基于RecurDyn及Simulink软件建立机械-控制系统模型,对机器人不同初始姿态的情况下进行上下楼梯动力学仿真.结果表明,可抛掷移动机器人能够实现自主上下楼梯功能,上下楼梯过程动作平稳.该机构解决了机器人上下楼梯性能与机器人体积重量之间的矛盾.