基于单维拉线测量系统的码垛机器人定位误差分析及运动学标定

以四自由度码垛机器人为研究对象,基于单维拉线测量系统对该机器人的运动学标定方法进行了研究.采用环路增量法构造了码垛机器人平行四连杆的误差模型,并建立了带关节变量比例系数的运动学误差模型,从而对关节传动误差进行补偿.通过对影响机器人末端位置精度的几何误差参数进行敏感性分析,将几何误差源简化为11项,可有效提高辨识效率.结合单维拉线测量系统的特点,建立了末端运动误差与几何误差源的映射关系,进而提出了一种基于距离测量的参数辨识模型.通过计算机仿真和标定试验对该方法的有效性进行了验证.试验结果表明,标定后码垛机器人位置误差3?值由11.73,mm减小至1.79,mm,运动精度提升84.7%,.     

四足机器人电驱关节用轴向磁通永磁电机设计

针对现有四足机器人电驱关节用径向磁通永磁电机存在轴向尺寸长、转矩密度低的缺陷,基于电驱关节对电机的性能指标要求,提出了一种采用双定子单转子结构的轴向磁通永磁同步电机电磁设计方案。采用Maxwell软件建立了电机的三维有限元模型,进行了电磁仿真分析。仿真结果表明：轴向磁通永磁电机额定功率为260 W,额定输出转矩为2.53 N·m,电机效率为85.36%;峰值功率为630 W,峰值转矩为7.52 N·m,仿真结果满足电机性能指标要求。对轴向磁通永磁电机与径向磁通永磁电机在相同工况下的转矩进行分析,轴向磁通永磁电机输出转矩高于径向磁通永磁电机。该轴向磁通永磁电机电磁方案为四足机器人电驱关节用电机的高转矩密度、高功率密度设计提供了新的思路。     

七自由度球头开孔机器人结构优化研究

为解决某装备球头开孔作业存在的问题,提出了一套七自由度串联开孔机器人设备方案,根据其D-H运动学模型进行运动学分析并检验了机器人的工作空间.根据机器人的静刚度、速度以及最大工作空间距离指标,构建了机器人的多目标尺寸优化模型;利用少控制参数的多目标粒子群优化算法对模型进行求解.最终结果表明,在取前臂尺寸为0.958m,后臂尺寸为0.965m时,相较于尺寸优化前,机器人的静刚度全域指标提升了60.05%,速度综合全域指标提高了3.1%,最大工作空间距离指标增加了6.4%.     

一种可控机构式码垛机器人的间隙误差补偿

基于可控机构的理念,以提高承载能力和运动精度为目的,设计出一种新型可控式码垛机器人。在此基础上,考虑受力变换频繁的两关节处的运动副间隙,依据连续接触模型建立含间隙可控码垛机器人的运动误差模型。利用改进的粒子群算法优化驱动杆位移参数,进而补偿了由运动副间隙引起的结构误差。结果表明,该方法能有效补偿间隙误差,可较好提升码垛机器人的运动精度。     

绳驱动并联清洗机器人绳索张力优化

将绳驱动并联机器人应用至外墙清洗领域,并对清洗机器人的动力学建模及张力优化进行深入研究。首先,确定机器人的构型为完全约束绳驱动并联机器人,并建立了考虑绳索弹性的动力学模型;其次,针对该类型绳驱动并联机器人绳张力解不唯一问题,提出将相关力改进的最小方差作为优化目标对绳索张力进行优化。最后,通过Simulink-Adams进行联合仿真验证。结果表明,优化后的绳索张力光滑连续变化。系统开环的情况下,圆形轨迹最大误差均值为0.071 m,终点误差均值为5.15 mm;直线轨迹最大误差均值为9.25 mm,终点误差均值为3.5 mm。解决了完全约束绳驱动并联机器人绳索张力不唯一、不连续问题,并为控制策略研究提供理论依据。     

空间关节弹性球形制动器结构优化设计

为解决机器人手腕空间多方向制动问题,研究了一种气动弹性球形制动器.该制动器为常闭式结构,主要由球座、内弹性半球和气动柔性轴向驱动器等组成.根据设计要求,采用有限元方法确定球座与内弹性半球的合理过盈量.结果显示:当安全系数取1.3,球座与内弹性半球的合理过盈量为0.12 mm时,能够确保3 N·m的扭矩;采用正交法有限元仿真计算,分析了内弹性半球拉耳位置、开槽深度和拉力大小3个因素对球形制动器制动效果的影响.结果表明:最大位移随开槽深度的加大而提高,位移分离比随拉耳位置距离的增加而减小.最优的参数组合是拉耳位置距离10 mm,拉力15 N,开槽深度25 mm,此时球形制动器制动效果最佳.     

基于多体动力学的发动机稳态工况动态转矩计算

理论分析发动机转矩波动产生机理,通过有限元分析得到离散化曲轴模型,建立了滑动轴承动态接触数学模型;协同各子部件间动力学关系,考虑燃气压力、变惯性力等激励载荷,在ADAMS中建立发动机曲轴连杆机构多体动力学模型,仿真计算发动机不同稳态工况下动态转矩,研究曲轴弹性、滑动轴承弹性支承、输出转速等对发动机输出动态转矩的影响.通过试验对比和简谐分析,表明了仿真方法的可行性和准确性,为车辆动力传动系统的扭振分析提供激励条件.     

计入多个闭链影响的四自由度机器人动力学优化

文章以动力学性能指标为优化目标,对含多个局部闭链的四自由度码垛机器人结构设计中的尺寸参数优化设计方法进行了讨论;充分考虑多个局部闭链间的相互影响,建立了码垛机器人的刚体动力学模型,对模型的计算精度进行了验证分析;在此基础上,针对机器人典型的运动轨迹下的动力学性能优化设计方法进行了探讨,以机器人各驱动关节的峰值扭矩和机器人总能耗最小为动力学优化目标;优化过程中,计入杆件质量和质心位置的影响,并利用平方和加权法将多目标优化问题转变为单目标优化问题。算例结果表明,优化后各项动力学性能指标得到明显改善,腰部、大臂和小臂的驱动峰值扭矩降幅分别为8.35%、16.23%和10.45%,机器人总能耗降幅为9.78%,验证了该优化方法的有效性。     

重载码垛机器人法向动态静力学分析

针对高速重载码垛机器人运行中产生法向抖动的问题,提出了一种计算机器人动态法向位移的数学方法.分析了各个关节的法向受力,建立了机器人臂部机构的力学模型,应用虚功原理和叠加原理求解了机器人末端的动态法向位移,确定了机器人臂部机构的薄弱环节,运用Matlab软件进行了理论计算,其结果反映了动态法向位移随机器人运动指令的变化.使用ANSYS软件进行了仿真分析,得到了臂部机构薄弱环节的变形云图,与理论计算结果基本相符.本方法可以作为码垛机器人关键零部件的设计的理论依据.     

基于多项式拟合插值函数的码垛机器人轨迹规划

以四自由度码垛机器人为研究对象,基于关节空间提出一种新型多项式拟合插值的运动轨迹规划方法。该方法不仅能够保证其速度、加速度甚至冲击有界且连续,还可得到不同限制条件下机器人最短执行时间;同时根据码垛机器人的特殊结构和特定运动模式,基于机器人末端运行路径实现了对关节运动过程的进一步合并优化,使得编程控制简单化。基于MATLAB软件对拟合曲线实现了仿真,分析对比了对称型及非对称型拟合曲线各自的性能。最后,在TRIO Motion Perfect软件环境下实现了码垛机器人实验运动控制。结果表明,该运动轨迹规划方法准确可行且工作效率高。