基于虚拟样机技术的机械臂建模与仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件MSC．ADAMS，建立了机械臂抓取的虚拟样机模型，包括对机械臂各部件的简化、在ADAMS中的模型描述及仿真过程控制。在仿真过程中通过预估末端件的运动规律，依据运动仿真结果求得控制主动件的运动输入曲线。最后对该虚拟样机模型进行了运动学和动力学分析，实现了使用CAE仿真软件来对机械臂的运动和动力性能进行分析，为机械臂系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数，为工程设计提供了一套有效的分析方法。     

基于人体生物力学的颈椎动力外骨骼的设计与运动学分析

针对神经根型与交感神经型颈椎病,基于颈椎牵引、前屈/后伸、左/右侧屈及旋转运动康复治疗方式,设计了一种基于6-SPS/CS型并联机构的可穿戴式颈椎动力外骨骼.首先,基于人体生物力学进行外骨骼机构设计与颈椎运动分析,采用空间坐标变换方程和闭环矢量法对外骨骼等效并联机构进行运动学逆解分析;其次,利用ADAMS软件对外骨骼等...     

Study on co-simulation model of forging manipulator based on virtual prototyping

Based on the characteristics of integrated virtual prototype technology,the mechanical system sub-model,the hydraulic system sub-model and the control system sub-model of a forging manipulator system have been built using a variety of software,and a forging manipulator multidisciplinary cosimulation model has been also built using a method of simulation models interface.Then the simulation and experiment are finished,and the result of the experiment is in good agreement with the result of the simulation.It shows that the co-simulation model established can simulate accurately parameter changes in real time during the moving of the forging manipulator such as displacement,velocity and pressure flow,which is of important significance for the optimized design of the forging manipulator system to establish the models.     

基于虚拟样机的电动六自由度并联机器人结构参数设计

针对并联机器人在设计过程中的约束变量多、干涉情况复杂和设计周期长等问题,进行电动六自由度并联机器人结构参数设计与仿真的研究.以Stewart并联机器人为例,对并联机器人工作空间的两种求解方法进行了分析.首先利用几何法求解出其工作空间,然后提出一种基于虚拟样机技术求解其工作空间与承载能力的方法.这种方法利用Pro/E软件进行三维设计,将三维造型导入Adams软件中进行动态仿真.仿真结果表明,该方法在保证仿真结果可靠性的前提下,可避免烦琐的计算,缩短设计周期.     

基于虚拟样机技术的锻造操作机的动力学仿真

在分析锻造操作机工作原理的基础上,利用Solidworks软件建立锻造操作机的三维实体模型,并将其导入MSC.ADAMS软件系统,建立锻造操作机的三维数字化虚拟样机.考虑锻造操作机自重和载荷影响,对锻造操作机各个部件施加约束和载荷,进行多刚体系统动力学三维可视化仿真,得到典型工况运动过程中锻造操作机液压缸和钳口的受力情况,并对极限载荷情况进行分析.仿真结果为锻造操作机的零部件合理设计提供了参考依据.     

基于刚柔混合建模的移动焊接机器人系统仿真

以某移动焊接机器人为例,在刚柔混合建模理论与方法的基础上,利用Pro/E对移动焊接机器人进行整体造型;不仅将模型导入到仿真软件ADAMS环境,而且利用ADAMS/AutoFlex模块对机器人部分构件建立柔性体,同时通过ADAMS/View构建了机器人的刚柔多体动态仿真模型。仿真分析说明：该模型能够准确的反映焊接机器人的...     

扒渣机械手的机构创新及其运动仿真分析

针对原有扒渣机扒渣效果差、影响铝锭质量等问题,分析了存在的主要原因.利用虚拟仿真技术,对扒渣机的原机构进行结构创新设计,增加了后刮扒器等结构,并对新结构进行虚拟样机的运动仿真研究.结果表明,扒渣机构位移量合乎设计要求,提高了扒渣能力并改善了扒渣效果.     

一种7-DOF机械臂的结构设计及其几何位置误差分析

基于双电机伺服驱动的关节设计制造了一种7-DOF协作机械臂,建立了该型机械臂末端执行器的几何误差模型,并且基于原始参数误差独立作用原理对参数误差进行分析与合成.基于数理统计大数定律,利用蒙特卡洛的方法对几何位置误差影响因素的灵敏度进行了数值仿真计算分析,找出对机械臂几何位置误差影响程度相对较大的参数误差.通过对机械臂末端执行器的几何位置误差计算分析,可知误差在工作空间内服从瑞利分布.经过实验测量,机械臂的重复定位误差不超过0.0591mm,并且绝对定位误差服从瑞利分布是显著性的,证明了双电机伺服驱动关节具有回差小、传动精度高的特点和误差分析的正确性,为机械臂的精度设计与应用提供理论依据.     

基于绳驱动的多段柔性连续体机械臂的运动学与实验研究

经自然腔道手术机器人要求具有良好的灵巧性,但灵巧性的提高会产生运动学模型复杂且难以建模的问题。针对绳驱动的多段柔性连续体机械臂进行了运动学分析和实验研究。首先,以双段柔性连续体机械臂为原型,基于分段常曲率和神经网络的方法,建立了任务空间和驱动空间的正逆运动学映射模型。以任务空间变量连续体机械臂末端位置为神经网络的输入量,驱动空间变量驱动绳的拉伸量为神经网络的输出量,拟合出了连续体机械臂末端位置和驱动绳拉伸量的映射关系。最后,进行了连续体机械臂的弯曲运动和轨迹跟踪实验。实验结果表明：双段连续体机械臂弯曲角度可达180°,验证了连续体机械臂具有大角度弯曲能力;在连续体机械臂末端的圆轨迹跟踪实验中,连续体机械臂的末端在x轴、y轴、z轴方向的平均绝对位置误差为1.743、1.334和1.172 mm,验证了连续体机械臂的运动学模型的有效性。     

细长机械臂的刚度灵敏度分析与参数优化

针对细长机械臂的结构优化问题,提出了一种基于刚度灵敏度分析的参数优化方法.以三自由度固体火箭发动机内壁打磨机器人为例,首先给出了系统结构模型并建立了机械臂的刚度模型;其次,针对机械臂上7个关键部位的壁厚对弯曲刚度的影响进行了灵敏度分析,确定出对机械臂刚度敏感的4个部位壁厚变量;最后,以该4个壁厚变量为设计变量进行优化设计,得出了最优方案.仿真结果表明,经过参数优化后的机械臂刚度提高7.04%.该研究结果为此类机械臂的结构优化问题奠定了理论基础.     

套索驱动柔性机械臂设计与研究

针对刚性机械臂在狭小环境下运行困难、操作难度较大等问题,提出一种仿生象鼻的柔性机械臂.采用分段常曲率的假设对连续体进行分段处理,搭建连续体动力学模型;代入每段套索长度、弯曲角度等变量数据进行动力学仿真,绘制连续体三维模型;改变弹簧长度、弹簧刚度、套索协调方式,对柔性机械臂的机构进行仿真,确定模型的材料要求;搭建样机进行弯曲缠绕试验.仿真与试验结果表明,以弹簧、套索为核心的柔性机械臂可在较短时间内实现360°弯曲,完成弯曲缠绕动作.     

玻璃镀膜取料机械手设计

针对玻璃镀膜取料机械手的设计,首先根据该种机械手的技术要求,进行了整体方案的设计.然后用三维造型软件对机械臂和叉形机械手进行了三维造型和虚拟装配,并进行了虚拟运动实现.对叉形机械手进行了力学分析,得出了叉形机械手应力分布示意图和叉形机械手受力后位移示意图,通过实验得出该机械手运行的工位数值,使用控制系统对其进行补偿,进一步得出了该机械手运行的精准度.为玻璃镀膜相关企业的取料工作解决了一些常见的问题.     

软体机器手纤维增强式三腔体结构设计与分析

根据人手三指节结构,提出纤维增强式三腔体仿人软体机械手和新型布管方式.采用Neo Hookean模型建立了软体机械手单指的大变形数学模型,分析了软体机械手单指的形变特征,建立了弯曲模型和扭转模型.采用Ecoflex 00-50与Dragon skin 30 进行1∶1比例混合制作软体手指,并利用测试数据对理论模型进行了误差修正.结果表明,提出的新型软体手指结构的理论模型和实际测量数据一致,相对于其他结构,新型布管方式增加了整体的稳定性,得出的结论可为仿人软体机械手的发展提供理论支撑.     

清洗机器人样机操作臂结构参数优化

高层建筑清洗机器人是应用于高层建筑外墙清洗作业的一种特殊作业机器人。本文以样机为原型，通过理论分析与计算机仿真，对其进行了旨在改善偏重力矩的结构优化。不但使结构更趋于合理化，而且保证了操作性能良好。本文对该机器人的产业化研究有直接的指导作用，而且为其它机器人的优化提供了有益的借鉴。     

受限机器人的一种自适应控制方案

针对受限机器人模型参数未知的情况,本文给出了一种新的自适应控制方案;(控制器的设计是基于受限机器人的降阶模型);证明了新的控制器一方面保证了运动的完全跟踪,另一方面保证了力跟踪误差是有界的且界的大小是可以调节的。文中还给出了一个仿真例子以验证控制方案的有效性。     

机车乘务员坐姿作业空间的定量分析与仿真

根据我国机车乘务员的人体尺寸情况,从人机工程学的角度对机车乘务员坐姿状态下操作的工作域进行了定义,提出了依据不同操纵器件类型的作业域分类方法,建立了一个乘务员坐姿状态下的手臂运动模型,并根据我国机车乘务员人体测量尺寸,对机车乘务员坐姿近身作业空间进行了计算机仿真,为操纵台上各类操作器件的合理布置提供了理论依据.     

六自由度水下机械臂动力学模型及流阻影响研究

针对应用于深水环境的六自由度水下机械臂,首次基于迭代Newton-Euler矢量力学方法和Morison方程建立了静水条件下考虑流体阻力的六自由度机械臂动力学模型,得到了各关节流体拖曳力矩和附加质量力矩的解析表达式,进而推导获得了各关节的驱动力矩和水阻力矩解析表达式.通过Matlab软件仿真分析了流体阻力对机械臂关节控制力矩的最大影响可达8.69%,结果表明流体阻力对机械臂的影响是不可忽视的.在某些水下高精度作业的情况下,应用文中提出的考虑流体阻力影响的六自由度机械臂动力学模型可以获得更高的机械臂控制精度.      

控制系统快速原型设计方法

利用RT-LAB快速原型开发平台生成空空导弹控制系统快速原型,实现数字/半实物仿真的一体化设计开发和测试环境。快速原型技术可以克服空空导弹控制系统传统开发流程的弊端,快速完成控制系统的性能分析、建模、仿真。     

刚柔混合三腿六维力传感器测力性能分析

研究了一种新型的三腿六维力传感器的测力性能,基于3-RPS(转动副-移动副-球副)并联机构研制传感器样机,建立了该样机的静力模型,得到了施加在传感器上的外力与传感器本身6个单维力传感器的映射关系;对新型传感器进行了静态标定实验,根据实验结果分析传感器的测力性能,得到三腿六维力传感器的测力性能评价指标,为该传感器的优化及应用提供了参考依据和基础。     

截割器虚拟样机的驱动转速和负载转矩仿真分析

针对轮系之间的动力学行为进行探究,并应用ADAMS软件开展齿轮动力学理论分析,在完成截割减速器虚拟样机模型的基础上,在ADAMS中低速级运动仿真模型中添加截割减速器轮系碰撞力、驱动转速和负载转矩,最终给出了动力学仿真分析的结果.