混合结构机械臂的设计与仿真分析

为减轻金属机械臂的重量,以六自由度机器人的大臂为研究对象,结合三维编织碳纤维复合材料的成型工艺,设计机械臂结构,提出基于CFRP/QT(碳纤维增强复合材料/QT 500-7铸铁)混合结构的机械臂轻量化设计方法。采用有限元分析方法对混合结构机械臂进行静力学分析,得到满足强度及刚度要求下混合结构机械臂的设计方案。力学仿真结果表明,混合结构机械臂质量减少24%,混合结构机械臂机器人具有良好的运动性能,在J1关节处所需驱动力矩更小。     

基于改进人工势场法的机织机器人避障路径规划

针对机织机器人自动化作业时的避障问题,提出基于改进人工势场法的三维避障路径规划算法。利用改进人工势场法中斥力势场函数,引入修正系数,在机织机器人陷入局部极小值点时增加虚拟障碍物,破坏其在虚拟力下的平衡状态,解决了人工势场法无法到达目标位置和局部极小值点的问题。通过体素化网格方法和快速凸包算法处理障碍物点云数据,重建实际障碍物模型,提高了碰撞检测效率。仿真结果表明,以点云数据重建障碍物模型并采用改进人工势场算法规划出的避障路径使机织机器人成功到达目标位置,末端位置精度平均提高37%,并避免陷入局部极小值点。     

簇绒地毯织机多区域纱线的振动特性

为了提高簇绒地毯品质,正确了解不同区域内纱线振动特性显得尤为重要。针对不同路径上的纱线束,采用牛顿第二定律建立了纱线横向振动方程,得到不同区域的纱线振动特性曲线及振动频率。介绍了簇绒地毯装备系统的组成,并对纱线路径进行了划分;对纱线微元段进行受力分析,建立纱线横向振动方程,并采用Galerkin截断法将振动偏微分方程变为常微分方程,利用Runge-Kutta方法对方程进行数值求解,得到不同区域内的纱线振动振动频率,并着重分析了经过提花部件后的纱线特性。结果表明,纱线经过提花部件后,纱线的最大振幅为3.75 mm,对提花地毯品质的影响较大。     

经编机电子横移系统伺服刚度的提高

针对干扰力矩的存在会使经编机横移系统高速运行时产生扰动偏差、影响横移系统稳定性和跟踪精度的问题,基于推导出的永磁同步电机系统控制模型,设计了Proportion-IntegralDerivative(PID)交流伺服控制系统,建立了电子横移系统理论模型;在此基础上设计了校正补偿装置,并在输入为零时,导出由干扰输入引起的干扰模型;分析干扰模型的伯德(Bode)图,得出不同控制参数对系统伺服刚度的响应规律;提出采用改进型双T网络陷波滤波器消除横移传动系统的机械谐振点。结果表明:增大位置环和速度环比例增益能够有效抵抗中低频干扰;改进型双T网络陷波滤波器有效地消除了横移系统高速运行时产生的机械谐振,从而提高系统伺服刚度。     

地毯簇绒装备的类齿轮特殊罗拉纱线牵引装置

与常规的挤压式、非挤压式罗拉纱线牵引装置作对比,介绍一种在地毯簇绒装备中使用的类齿轮特殊罗拉纱线牵引装置.进行这种特殊罗拉纱线牵引装置中的纱线力学理论研究,得出与实际情况吻合的罗拉纱线牵引性质：纱线所受张力与在罗拉啮合中所处位置的关系;两罗拉中心距变化与纱线所受张力的关系;罗拉齿外圆弧半径与纱线所受张力的关系;以及纱线所受摩擦力的性质.     

电子凸轮在地毯簇绒机横动提花上的应用

基于电子凸轮式运动控制器和伺服电机设计了地毯簇绒机横动驱动控制系统硬件结构,基于该硬件结构设计了横动提花控制系统.本系统利用地毯横动花型设计软件完成对横动花型曲线信息的采集、转换和存储.通过运动控制器配置软件设置运动控制器及电机参数并下载花型曲线信息,利用数字输入输出卡控制运动控制器的启动和停止,并实时监测运动控制器其他状态,最终运动控制器通过实时跟随主轴控制伺服电机带动针排按给定花型规律横动.该系统能很好代替簇绒机的机械式共轭凸轮,相比之下该系统具备地毯横动花型快速下载优势,大大提高了横动花型地毯生产准备效率.     

光伏太阳能电池组件Matlab通用仿真模块

采用工程用太阳能电池5参量模型及参数确定法,获取高精度的光伏组件通用模型,在Matlab/Simulink平台中建立该模型的通用模块,利用变步长动态仿真法,快速、准确地获得光伏组件在不同光强度和温度下的输出特性曲线.仿真实验表明,该通用模块不仅可以准确获得太阳能电池单体输出特性,而且可以准确获得光伏组件输出特性,与目前采用的相似模块相比,其具有使用方便、精度高及通用性强的优点.     

基于伯努利吸盘抓取经编鞋面稳态过程的研究

针对经编鞋面透气多孔导致伯努利吸盘无法稳定抓取的问题,将经编鞋面简化成多孔介质模型,建立了伯努利吸盘抓取经编鞋面稳态过程的数学模型;利用Fluent软件对伯努利吸盘抓取经编鞋面稳态过程进行了数值模拟分析,并对伯努利吸盘抓取经编鞋面稳态过程进行了试验研究.结果表明:吸附力与供气压力呈正比例关系、与吸盘和经编鞋面的间距呈指...     

机电一体化创新实验柔性平台软件开发

在Windows环境下,采用Visual Basic以及面向对象、模块化的程序设计方法,研究开发了柔性实验平台的软件控制系统.根据实验平台的控制要求,将软件系统划分为客户机模拟实验系统、主控机实验管理系统和教学维护系统三大主要模块.利用WinSock控件实现主控机与客户机间局域网通信,采用纯软件方式编译数控机床NC代码,采用CAN总线实现上下位机之间的通信,结合OpenGL技术实现实验平台执行机构运动过程的三维仿真.经实际应用证明,该软件系统准确地完成了对实验柔性平台的控制,为培养不同层次的数控技术人才提供了理想的实验环境.     

多圈高簇绒地毯空间结构分析和模拟

针对多圈高簇绒地毯图案空间感强、结构复杂的特点,采用三维仿真编程实现对地毯三维结构和外观的模拟.在三维仿真的初级阶段,在3DS Max中采用NURBS曲线构建绒圈的三维模型,并分析对比不同绒圈截面形状和径向路径对地毯外观的影响,确定了合适的绒圈模型.分析不同工艺参数下织物的外观,并确定合适的工艺参数.调用Direct 3D三维软件包,在VC环境下实现绒圈挤压变形以及空间错位的模拟.输入组织图自动生成簇绒地毯的外观图案,并可以改变观察视角.对比仿真结果表明:绒圈的空间结构直接影响地毯的外观,而且簇绒地毯的整体结构对外观的影响更大;对比平面模拟,采用三维技术模拟地毯外观具有更大的优势.