基于超混沌数学规划的3SPS-1PS并联髋关节试验机分岔行为分析

针对一种并联髋关节试验机运动分岔特性进行了分析。将高度非线性分岔方程组转化为数学规划分岔方程,从而利用超混沌序列的"遍历"特性,求解出数学规划分岔方程的全部解,改善了分岔方程组求解的收敛性及收敛速度;并以雅克比矩阵行列式等于零为条件,采用单参数驱动方式对试验机分岔点进行了搜索;并对分岔点附近的路径进行了跟踪。结果表明在路径规划中综合考虑试验机的运动学、动力学及装配构型可以提高其稳定性。     

一种二平动自由度并联机械手动力尺度综合

研究一种二平动自由度高速并联机械手的动力尺度综合方法.在建立逆刚体动力学模型基础上,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标,该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位形的出现条件.建立雅可比矩阵奇异值的显式,提出一组兼顾速度、精度和刚度的传递角约束方程,通过考察奇异值与运动学性能的关系,可将传递角约束方程转化为性能约束方程,同时配以工作空间/机构尺度等约束条件,利用工程实例研究性能约束对尺度参数和动力学性能评价指标的影响规律,由此综合出在满足上述约束条件下使得系统动力学性能最优的尺度参数.     

基于Kane方程的3SPS+1PS并联仿生髋关节试验机动力学研究

针对一种以空间对称3SPS+1PS并联机构为核心模块的髋关节试验机,为分析其动力学特性,基于凯恩方程法,从并联机构的运动学出发,建立了各主动支链与动平台中心点速度、加速度之间的关系。选取动平台中心点的速度和姿态角的导数为广义速率,得到了各构件的偏角速度、偏速度,考虑并联试验机的摩擦环节,建立了库伦摩擦模型;并通过得到的广义惯性力、广义主动力和广义摩擦力建立并联试验机的动力学模型。通过对动力学模型仿真得到主动支链的驱动力和驱动功率,并分析其动力学特性及摩擦力的影响。     

3-PCR并联机构的奇异性分析

针对3-PCR新型空间三自由度并联机构进行分析.运用坐标变换法求得机构的位置方程,通过对位置方程的求导得到速度方程,进而推得机构的逆、正雅克比矩阵;以雅克比矩阵为基础分析该机构发生奇异的条件及奇异的类型.奇异性分析为研究该机构的工作空间及轨迹规划奠定了基础.     

3-PRR并联机器人机构运动学建模与分析

对3-PRR并联机器人机构的运动学建模和运动特性进行分析研究。建立了机构的位置、速度、加速度运动学正解及反解的数学模型,得出特定轨迹下驱动杆的杆长、速度和加速度的变化曲线,利用ADAMS仿真验证了运动学建模的正确性;分析了机构在不同姿态下的工作空间;推导出机构的雅克比矩阵,据此分析了不同姿态下机构的条件数、最小奇异值、可操作性等特性。     

新型空间5自由度并联机构的奇异位形分析与规避

采用约束支链法设计了一种新型空间5自由度并联机构,用于实现动平台的三维移动和两维转动.文中首先利用螺旋理论分析了该并联机构的自由度,推导了机构的约束子矩阵和运动子矩阵,在此基础上建立了机构的完整雅克比矩阵;然后,利用该雅克比矩阵分析了机构发生奇异的条件,并通过选择动平台工作范围或改变结构尺寸,给出了规避并联机构奇异位形的具体方法;最后,通过数值算例验证了所提奇异位形规避方法的正确性和有效性.     

基于加工空间的并联数控机床参数优化

介绍了机床尺度综合的一般方法和尺度综合中参数设计的优化目标·结合机床的特点和机床设计的实际要求提出了一种新的机床尺度综合流程·给出了一种在机床的加工空间已定的前提下,以各驱动支链的长度最小为优化目标并使各铰链位置和虎克铰摆角在合理范围内以及各驱动支链的最大驱动速度和加速度及机构的灵巧性指标综合最小为条件的机床结构参数优化方法·当机床的加工空间为400mm×400mm×400mm的立方体空间,刀具的最大移动速度和加速度分别设定为0 5m/s和10m/s2时,用该方法对一种三杆并联数控机床的结构参数进行了优化设计,得到了3组较佳的参数·     

两自由度4-UPS/U并联机构位置逆解分析

以模拟船舶纵横摇摆运动的灵巧度与位置为研究对象.采用螺旋理论建立并联机构驱动与约束的完整雅克比矩阵,对4-UPS/U并联机构的完整雅可比矩阵进行奇异值分解,利用Grassmann线几何法得到并分析机构可能存在的奇异位,采用条件数k分析了4-UPS/U并联机构的灵巧度,提出一种较好避免上述奇异位的机构构型.根据机构运动几何约束条件,运用矢量代数法建立该机构的运动学位置逆解模型,编制Matlab程序,仿真得到杆长随角度转动的变化规律.     

冗余并联机床驱动力优化解析

驱动冗余可有效消除并联机构在作业空间中的奇异位形,但其导致驱动力分配不唯一。该文针对一台4自由度的冗余并联机床进行了驱动力解析。在运动学分析基础上,得到各支链的偏速度矩阵及偏角速度矩阵,解算各支链的合力/力矩,利用虚功原理建立了该机构的逆动力学方程,并将其变换为线性格式,然后针对驱动冗余的特点,对驱动力分别进行了力优化及能耗优化,其中,力优化计算简单,而能耗优化可降低最大驱动力。该模型适用于冗余并联机构的动力学参数辨识以及动力学控制。     

3-CRR型并联机构运动学与奇异性分析

对一种典型的具有三平移自由度的3-CRR型并联机构进行正、逆运动学求解,讨论该类型并联机构的工作空间,利用虚功原理研究该型机构运行时在动平台承受固定载荷情况下主动关节处的受力情况,定义雅克比矩阵转置矩阵的∞-范数作为评价3-CRR型并联机构承载能力与运动精度性能的指标,通过设定该指标的许用值,可得到3-CRR型并联机构性能不能满足工作要求的区域,避开该区域即可成功避开机构的奇异点,使得3-CRR型并联机构工作于正常状态,对其他并联机构的设计和综合具有指导意义。     

列车驾驶仿真器及其关键技术

列车驾驶仿真器通过列车运行性能仿真、驾驶环境仿真来建构一个具有高度真实感的虚拟驾驶环境。以列车驾驶仿真器为平台,可进行驾驶培训和列车动力学仿真、优化操纵等研究工作。介绍了列车驾驶仿真器的不同构成形式,给出了全功能分布式列车驾驶仿真器的典型结构,并在此基础上进一步讨论了列车驾驶仿真器的关键技术。     

2-CPR/RPU并联机构的构型设计及工作性能分析

针对当前物流领域中货件品类多、人工耗用高等问题,为满足产线快速分拣的需求,提出一种全周自由度的2-CPR/RPU并联机构,以提高物流货件的分拣效率,减少人力时间成本。绘制2-CPR/RPU机构的三维模型,采用螺旋理论对2-CPR/RPU机构自由度进行求解,并根据修正的Grübler-Kutzbach公式进行验证,通过封闭矢量对机构支链进行位置逆解分析,基于逆解表达式求得机构速度Jacobian矩阵,利用代数法分析奇异位形是否存在,编程MATLAB语言求解其符合工作范围的点并绘制出工作空间,最后对机构的承重量进行有限元仿真分析。结果表明：2-CPR/RPU并联机构具有共3个自由度,可实现2T1R型的运动(沿x、z轴的平移和绕x轴的转动);结构尺寸符合要求没有奇异位形,工作空间较大,均匀分布且呈扇形对称,执行平台转动可达60°;2-CPR/RPU并联机构结构简单且运动稳定,工作精度高、载重性能良好,适用于大部分物流包装产线的分拣装箱工作。     

6-RSS并联机构的运动学、动力学分析

以6-RSS并联机构为研究对象,运用D-H方法建立了各支链构件的坐标系。推导了支链的运动学反解的解析方程,并给出了各个构件的速度、加速度与动平台的速度、加速度的映射关系。然后用牛顿-欧拉方法推导了6-RSS并联机构的动力学方程,为该类机构的动力学分析奠定了基础。     

冗余并联机床驱动力优化解析

驱动冗余可有效消除并联机构在作业空间中的奇异位形,但其导致驱动力分配不唯一。该文针对一台4自由度的冗余并联机床进行了驱动力解析。在运动学分析基础上,得到各支链的偏速度矩阵及偏角速度矩阵,解算各支链的合力/力矩,利用虚功原理建立了该机构的逆动力学方程,并将其变换为线性格式,然后针对驱动冗余的特点,对驱动力分别进行了力优化及能耗优化,其中,力优化计算简单,而能耗优化可降低最大驱动力。该模型适用于冗余并联机构的动力学参数辨识以及动力学控制。     

并联机床驱动杆铰链位置误差分析

为提高并联机床运动精度,解决其铰链误差对运动精度的影响问题,以东北大学开发的3-PTP并联机床为分析对象,采用叠加原理,建立三自由度并联机构驱动杆铰链误差模型;采用矩阵范数分析驱动杆铰链误差对动平台终端运动精度的影响规律.分析表明,结构参数λ大,不利于减小工作空间内动平台位置误差的最小值,但对其最大值影响不大.该误差模型的建立为此并联机床进一步优化机构设计参数以及误差补偿奠定了基础.     

类Delta机构在码字科普机器人中的应用

本文基于类Delta机械手设计码字科普并联机器人,机器人摆放圆柱片再现观众绘制的图符,既展示了机器人的高速性、灵活性和准确性,又实现了机器人与观众的互动。依据码字科普机器人抓放圆柱片这一表现形式,给出了机器人的工作空间要求,将机械手的尺度综合问题归结为受约束的非线性规划问题,最终优化设计出一套机械手的尺度参数。     

2(3PUS+S)并联机构驱动部件振动模型分析

为了改善一种新型的2(3PUS+S)并联机构的驱动部件对整个并联机构运动稳定性的影响,对该并联机构的驱动部件振动模型进行了深入的分析。先通过混合法建立驱动部件的轴向振动模型和扭转振动模型,再通过拉格朗日方程法得到扭转和轴向振动模型的固有频率和振型,然后将数据导入MATLAB软件中进行编程计算、数值模拟仿真。结果表明:轴向振动固有频率随着滑块的位置升高而减少,对于扭转振动固有频率,低阶固有频率随着滑块的位置升高而增加,高阶固有频率则呈现和轴向振动固有频率相似的规律。可见通过对驱动部件振动模型的分析,对提高整个并联机构运动稳定性具有指导性意义。     

基于复合摆线的下肢假肢步态规划及运动仿真

摘 要 针对现有假肢产品步态质量不佳的问题,结合四连杆机构和磁流变阻尼器设计了一种磁流变阻尼下肢假肢。基于复合摆线理论对下肢假肢进行了步态规划,并对所得轨迹曲线进行了优化。通过对轨迹曲线的逆运动学求解,得到了下肢假肢的膝关节和髋关节曲线。为验证关节曲线和下肢假肢结构设计的合理性,采用SolidWorks Motion对下肢假肢进行了运动仿真吧,并且利用关节电机进行轨迹跟随实验。结果表明,在关节曲线的驱动下,下肢假肢能够实现连续稳定的行走,具有良好的步态特性。