微创手术机器人被动式关节设计和优化

设计一种用于微创手术机器人的被动式关节,实现了机械结构和控制驱动的一体化设计;关节可以实现回转运动并实现手术中关节在任意位置的可靠锁紧;锁紧机构采用步进电机驱动,通过压力传感器检测锁紧力矩大小,力矩可调.     

小型5自由度关节式机器人

小型 5自由度关节式机器人采用组装式机械结构、敞开式布置 ,传动系统以齿形带—齿轮传动为主 ,各关节由混合型 4相步进电机驱动、手爪开合由力矩电机驱动 .实行两级计算机控制 ,各驱动动作由微处理器或单片机控制 ,运动计算和作业管理等由微型计算机完成 .机器人位置问题正解采用齐次变换矩阵法解算 ,逆解采用只保证位置的插值算法 .该机器人具有小型、轻便、机构尺寸合理、技术指标先进等特点 ,可用于教学培训、机器人科研及自动线上、下料等     

考虑关节摩擦的机械臂系统变结构自适应控制

针对机械臂关节非线性摩擦因素影响,结合滑模变结构控制方法,提出一种考虑关节摩擦作用的机器臂系统变结构自适应控制方法。通过定义Lyapunov函数,获得了参数自适应律。在回归矩阵计算中,利用期望轨迹及速度替代关节实际轨迹及速度,有效节约了回归矩阵计算时间。仿真结果表明,该方法对系统不确定性和非线性关节摩擦等干扰具有很好的鲁棒性。     

机械驱动式天车升沉补偿装置研究

浮式钻井平台在深水作业过程中,液压驱动式天车升沉补偿装置由于技术成熟而得到广泛应用。针对液压驱动系统存在反应滞后性较大,补偿精度不高的缺点,提出了一种以主动齿轮-从动齿轮-直齿条轨道作为天车补偿驱动传递机构,以驱动电机作为补偿动力来源的机械驱动式天车升沉补偿装置,以提高天车升沉补偿的精度和效率。在对补偿装置机械驱动工作原理分析基础上,提出机械驱动式天车补偿装置的具体结构形式,并对主动齿轮与从动齿轮在传动过程中的受力情况进行分析,得到两齿轮在升沉补偿运动过程中的载荷分布。采用动力学分析方法对从动齿轮和直齿条轨道的传动过程进行分析,建立齿轮-齿条啮合过程动力振动分析模型,得到该过程的力矩平衡方程。采用该机械驱动结构会对直齿条轨道产生一定的振动激励。     

基于刚柔耦合的挖掘机工作装置关节摩擦副动力学分析

针对液压挖掘机工作装置关节摩擦副摩擦磨损问题,运用假设模态法及拉格朗日运动法建立了挖掘机工作装置刚柔耦合动力学模型,并分别基于刚体以及刚柔耦合模型下对工作装置进行动力学分析,得到3个重要关节的载荷变化曲线,进而基于联合仿真对动臂-底座关节摩擦副端面进行动态应力对比分析.结果表明,基于刚柔耦合的动力学分析更加贴近实际情况.挖掘机的回转过程中关节摩擦副会产生剧烈的交变载荷,摩擦副端面接触压力区域分布于外圈边缘,并随着工作装置的运行沿外圈移动.所得结论为挖掘机的关节摩擦副设计优化提供更加准确的依据.     

计及齿面摩擦的高功率密度齿轮传动效率分析

为考察齿面摩擦对高功率密度齿轮传动效率的影响,提出了一种基于虚拟样机方法的齿轮传动效率预测及动特性分析方法.考虑齿轮和转轴的柔性变形、齿轮时变啮合刚度,建立齿轮、转轴、轴承的柔性多体动力学模型,通过求解动力学方程得到齿轮传动系统的传动效率和动特性,并分析了齿面摩擦对直齿轮、斜齿轮、人字齿轮传动系统传动效率、动态特性的影响规律.结果表明:随着齿面摩擦系数的增加,接触应力增加,动态切向摩擦力变大;在高速工况下,人字齿轮接触应力最小,但传动效率高于斜、直齿轮.     

水压人工肌肉三自由度关节试验系统设计

根据人体肩关节的运动机理,设计了串并联混合式三自由度水压人工肌肉机械关节.参照人体肩关节输出力矩范围,设计了机械关节输出转矩,计算确定与机械关节相匹配的水压人工肌肉参数.根据水压人工肌肉在不同工作压力下的力位移特性,分析关节的转角转矩关系.设计并搭建了三自由度关节试验系统,该系统在承受一定力矩的情况下可实现三自由度回转运动,为深入研究水下作业机械手的运动控制、操纵性能提供了条件.      

圆柱齿轮传动接触有限元应力变形分析方法和应用

在对接触问题有限元分析方法及其在齿轮传动中的应用进行综述的基础上,对接触面边界条件的处理方法进行了研究,提供了一种有摩擦的三维弹性接触有限元改进混合法,结合圆柱齿轮接触有限元模型的前后处理技术,成功地应用于啮合轮齿的应力应变分析,为齿轮传动强度研究提供了一种高效、可靠的综合数值方法。     

活齿端面谐波齿轮在煤矿机械中的应用探讨

活齿端面齿轮是一种适用于大功率、大传动比场合的新装置,煤矿机械中的齿轮传动多为低速重载,两者在特点上较为匹配,从对活齿端面谐波齿轮在传动比和传动功率方面的优势出发,探讨了活齿端面谐波齿轮传动在煤矿机械中应用的可能性。     

基于粒子群算法的空间机械臂关节驱动力矩优化设计

采用绝对节点坐标方法对空间柔性机械臂臂杆进行动力学建模,采用自然坐标法对机械臂关节进行建模,最终得到刚柔耦合的空间机械臂动力学模型.对冗余自由度机械臂进行逆运动学分析,由规划的末端轨迹得到了含自运动项的关节转角轨迹.利用动力学方程中Lagrange乘子的物理意义,对机械臂系统进行逆动力学分析,推导了关节轴瓦与轴颈在运动过程中受到的关节驱动力/力矩.利用粒子群算法优化机械臂的自运动项,得到了最小化的关节驱动力矩能耗,从而形成了一种冗余空间机械臂关节驱动力矩优化设计新方法.在平面三连杆柔性机械臂进行了数值仿真,仿真结果表明:所提出的方法在实现末端轨迹跟踪的同时,能有效降低关节力矩能耗;得到的关节力矩连续性好,能够满足工程实际需要.      

弧焊机器人工作站中数控变位机的研制

1 前言 我们在研究开发弧焊机器人柔性加工单元的过程中,从德国引进了一台弧焊机器人,为使其充分发挥作用,故研制了一台供其使用的数控变位机,现就有关构成、技术参数和控制系统作一介绍。2 数控变位机的构成该数控变位机的机械部分由三部分构成：工作台回转装置、工作台倾斜装置和机架,如图1所示。2．1 回转装置工作台可360度正反转,为保证其具有较高的回转精度及重复定位精度,采用了以下设计：在末级传动链选用了精度较高的内啮合齿轮传动副,保证具有较高的传动效率和较大的减速比,同时也获得了较高的传动精度;传动系统选用交…     

圆柱齿面传动接触有限元应力变形分析方法和应用

在对接触问题有限元分析方法及其在齿轮传动中的应用进行综述的基础对接触面边界条件的处理方法进行了研究，提供了一种有摩擦的三维弹性接触有限元改进混合法，结合圆柱齿轮接触有限元模型的前后处理技术，成功地应用于啮合轮齿的应力应变分析，为齿轮传动强度研究提供了一种高效、可靠的综合数值方法。     

直齿-面齿轮传动啮合效率的计算与分析

研究面齿轮传动啮合效率的理论计算方法,分析面齿轮设计参数对其传动啮合效率的影响。应用面齿轮传动啮合理论,建立含安装误差的啮合分析模型;根据面齿轮轮齿接触分析(TCA),数值计算啮合点的坐标和法向量。结合传动效率的定义,计算得到啮合点的瞬时啮合效率以及传动平均啮合效率;分析小齿轮齿数、传动比和安装误差对面齿轮传动啮合效率的影响规律。研究结果表明:面齿轮传动瞬时啮合效率随面齿轮滚动角的增大而先增大后减小,啮合至节点处达最大值;当齿间摩擦因数为0.1,面齿轮传动啮合效率达98.79%;面齿轮传动啮合效率随着小齿轮齿数的增加而增加,随着传动比的增加而减小;安装误差对面齿轮传动啮合效率有显著影响。通过控制安装误差范围,可减小面齿轮传动啮合效率损失,这对高性能面齿轮传动设计有参考价值。     

齿轮齿条和螺旋传动机构的分析与比较

为了驱动某重型平移机械,设计了两种机构——齿轮齿条机构和螺旋传动机构——作为驱动机构。为了精确地描述和比较两种机构的运动情况,分别建立其动力学模型,分析它们的受力情况和运动规律。并研究了前者受力波动的原因。结果表明:螺旋传动机构运行更平稳,符合设计要求。     

齿轮传动误差的平均法测试原理

齿轮传动误差可采用不同的测试方法来获得。本文阐述了采用平均方法测试具轮传动误差的原理并给出求平均值系统及相应的测量结果，实践证明，该城齿轮回转时测试其传动误差是很有效的，其动态运动和理论计算是相符合的。     

颌骨重建手术机器人定位精度分析与误差补偿

为提高颌骨重建机器人的精度,借助于—台可以实现绝对坐标测量的高精度光学定位跟踪仪,对机器人系统的定位精度进行了误差分析与补偿研究.针对结构参数和运动变量误差,采用修正的运动学模型,进一步真实地反映了机器人的实际结构参数;对齿轮传动误差和间隙引起的关节回转误差通过实验进行了修正,有效提高了关节传动精度;对零位定位误差,通过机器人逆运动学反解出关节转角,并进行误差补偿,提高了定位基准的精度.实验结果表明上述方法可有效提高颌骨重建机器人的定位精度.      

齿轮的运动误差及其偏心补偿

齿轮传动的运动精度即齿轮啮合的传动比在一转内的一致性,运动的不精确性以运动误差来表示.本文分析了齿形范成时由于传动比变动造成的基圆距变动,提出了齿轮上左、右齿形基圆分离的概念.分析了对基圆双偏心可能实现的补偿。齿轮传动的主要用途是按给定角速比由主动轴向从动轴传递回转运动,其基本啮合定理为:     

采用步进电机驱动的摩擦传动微进给机构

为解决微小型机电系统大行程、高精度进给的问题,设计实现了一种由旋转电机驱动的摩擦传动微进给机构。采用对称预紧设计使加于摩擦传动主支承轴承上的预紧正压力的合力为零、从而减少传动误差。当步进电机采用5万步/转细分驱动时,经减速比为10:1的摩擦传动机构,输出直线位移分辨率可达到0.16μm。位移测试实验显示该摩擦传动微进给机构具有可靠的运动传递性能,系统的位移输出特性基本上取决于所采用的步进电机及细分驱动电路的特性。进给速度可通过改变驱动脉冲的频率调节,机构在高频驱动大位移动作时亦表现出准确的步进特性,可用于小型机电系统的开环进给驱动。     

机电一体化机器人关节及其驱控系统硬件设计

机器人关节模组是机器人的关键部件,目前传统机器人关节模组具有关节构型固定,功能单一,不开源开发接口,智能化程度低,无法快速重部署等一系列问题.针对以上问题,设计出一种高度集成的机电一体化机器人关节模组,将机械结构、控制、驱动、通讯等功能集于一体.该关节模组可以在完成机械连接的同时完成电气连接,组装后可方便启动关节并配置...     

冶金机械设备中齿轮变速器的润滑

分析了齿轮传动的效率,润滑在冶金机械设备齿轮传动中的意义,润滑的状态,润滑在齿轮传动中的作用及影响,以及冶金机械齿轮变速器对润滑油性能的要求和选用等.