基于流固耦合的管道机器人清淤装置

为验证管道机器人的清淤能力,对其清淤装置进行旋转条件下的流固耦合研究。对管道机器人的清淤装置进行简化处理,利用ANSYS Workbench软件,通过添加流体域,获得基于流固耦合的模型;通过mesh模块进行网格划分,得到基于有限元分析的高精度模型,在逆流条件下分别设置固体的转速1.6、0.3 r/s,顺流条件下设置固体的转速1.6 r/s,设置流体的流速和前进速度均为2.5 m/s,进行流固单向耦合计算;得到流体基于速度和压力的运动状态示意图,进行对比分析。结果表明:在逆流高转速条件时,清淤装置清淤效果显著,具有刮削-搅拌-过滤-推进-自流冲刷五位一体清淤作业能力,并为管道机器人的控制提供理论依据。     

管道清淤机器人协调运动控制系统的设计

目的 为增强管道清淤机器人运动的协调性和可控性,设计管道清淤机器人的协调运动控制系统,并针对多电机协同运动控制提出一种基于偏差耦合协调控制策略,实现轮式行走机构驱动电机的自适应控制.方法 通过分析管道清淤机器人运动状态,自动修正机器人的运动姿态,进而完成机器人两个动力装置之间的协调运动控制;根据确定的控制算法和控制系统...     

轮式管道机器人过弯动态特性分析

为了详细地了解管道机器人过弯时的动态特性,设计了一种全驱动轮式管道机器人。基于坐标转换法,分析了机器人过弯时质心与管道中线的相对距离Δx发生变化对机器人运动特性的影响;基于力学虚功原理,分析了机器人过弯时Δx发生变化对机器人受力情况的影响。通过Adams软件对机器人过弯过程中的运动状态和受力情况进行了仿真,经分析发现管道机器人在过弯过程中,Δx先快速增大后略低速减小,在运动特性方面,随着Δx增大,外驱动轮运动速度随之增大,内驱动轮运动速度则有所减小。当内驱动轮速度达到最低时,外驱动轮与内驱动轮的速度之比会发生小幅度波动;在受力情况方面,随着Δx增大,内、外驱动轮与管壁的接触力随之增加,此仿真模型中,在入弯阶段外驱动轮和内驱动轮与管壁接触力大小之比为1.4,出弯阶段此接触力之比约降为0.9。从平稳性角度来看,与入弯和出弯两个阶段相比,过渡阶段在运动和受力上均相对不稳定,故当机器人过弯时,将Δx的变化纳入运动分析方程有利于获得其更加精确的动态特性。     

螺栓联接静动态特性的研究

本文通过对不同垫片材料下单个螺栓及螺栓组联接的受力测试，为工程设计提供了必需的螺栓相对刚度的实用数据，进一步验证和分析了在翻转力矩作用下螺栓联接的理论，并对影响螺栓疲劳强度的因素进行了探讨。     

机器人的动态特性试验研究

提出对机器人的动态特性试验测量的一种实用方法，包括测试原理，测试系的组成。通过对四关节机器人模型的测试，给出了测试的动态参数及物体柔性形的动态响应。     

用ANSYS软件分析机器人腕力传感器静、动态特性

机器人腕力传感器是机器人力控制和力/位置控制中最重要的传感器之一.在简要介绍ANSYS计算操作过程基础上, 用ANSYS 软件对机器人腕力传感器进行了静态和动态分析,针对计算过程中可能出现的几个问题,作了简单的分析并对其结果进行了比较,为正确使用ANSYS软件提供理论依据.     

机器人操作臂的动态特性研究

研究制作了两关节机器人操作臂，利用PD反馈控制法，对其进行了位置和轨迹跟踪实验，在测试数据和图形处理的基础上，利用梯度法从理论上分析确定其数学模型各参数的估计值，在计算机上完成仿真研究，试验结果验证了该模型能实现操作臂的位置、轨迹和速度等的精确控制。     

管道喷涂机器人喷枪运动速度优化

为提高机器人喷涂时涂层厚度均匀性,首先根据机器人喷涂时涂层形状呈椭圆形的实际情况,选择双β分布喷枪模型对涂层厚度分布进行描述,在此基础上分析喷枪运动过程中涂层厚度累积机理。通过喷枪匀速运动条件下的圆形管道喷涂实验,研究管道内壁涂层厚度与涂料涂着效率变化规律之间的关系,提出机器人喷涂作业时喷枪运动速度优化方法,即保持喷枪运动速度与涂料涂着效率之间比值恒定。实验结果表明,该速度优化方法可有效提高涂层厚度均匀性。     

光学自由曲面铣床静动态特性研究

根据光学元件的加工工艺特点对光学自由曲面铣床进行了设计,并对光学自由曲面铣床进行了有限元(FE)建模及静动态特性分析.结果表明:在重力载荷条件下铣床原点位置时,重力平衡装置未工作时导轨直线度为0.7μm,重力平衡装置工作时导轨直线度为0.035μm,重力平衡装置未工作时丝杠直线度为2.3μm,重力平衡装置工作时丝杠直线度为0.2μm.提取了不同结构方案及材料方案光学自由曲面铣床的固有频率,振型显示影响加工精度的铣床首阶振型为第三阶,最优的动态特性设计方案为铣床Z轴电机安装在顶板上及铣床结构材料采用天然花岗岩,铣床结构材料采用天然花岗岩相比于铸铁可以显著提升铣床动态特性.     

汽车转向节静动态特性分析与多目标拓扑优化

为使复杂工况下运行的SUV汽车在满足各项性能要求的基础上实现轻量化,以汽车转向节为研究对象,利用变密度连续体结构拓扑优化与折衷规划法相结合来建立多目标优化函数模型,利用层次分析法确定各子目标的权重,进行多目标拓扑优化,得到了材料的理想分布.优化前后的转向节静动态特性对比分析表明,采用多目标拓扑优化方法设计的汽车转向节在轻量化的基础上提高了其结构的刚度和固有频率,实现了多目标同时优化.     

基于弹性动力学仿真的码垛机器人动态优化

为提升码垛机器人全域动态性能,将有限元建模、弹性动力仿真、性能指标评价和尺寸寻优过程集成于Matlab下,实现自动尺寸优化.选取杆状零件的20项关键尺寸参数作为设计变量,构建有限元模型,在典型码垛过程中进行弹性动力仿真.综合提高基频、降低关节转矩和提升末端定位精度的设计要求,定义优化目标函数.借鉴梯度寻优思想,优化设计参数.优化后,机器人全域关节转矩均方根值由97.6kN·m降至81.9kN·m,全域基频均值由6.983Hz增至7.506Hz,全域定位误差均值由2.424mm降至2.119mm.结果表明通过优化码垛机器人杆件尺寸可有效提升系统全域动态性能.     

基于粒子群算法的四足机器人静步态优化方法

针对四足机器人机身因实现平衡稳定而进行横向调整的静步态稳定性规划问题,提出了一种新的基于粒子群算法的四足机器人机身横向调整参数优化方法.算法以运动过程中机身的横向调整参数为设计变量,其目标函数综合考虑了四足机器人躯体稳定性、行走直线性等运动性能,并利用Matlab与Adams软件对所提出的优化方法进行了一系列仿真实验验证.仿真实验结果表明:所提优化方法可以快速有效地寻求全局最优参数,使四足机器人能够实现具有良好运动性能的静步态.      

悬索管道跨越结构静动态有限元仿真

对大型悬索管道跨越结构静动态分析方法进行了系统的研究,以某悬索管道跨越结构设计方案为背景,按照实际结构特点,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型.对有限元计算模型进行静力、模态和风振反应的有限元分析.结果表明:静力计算中,悬索管道跨越结构各构件处于较低的应力状态.模态分析中,得到了结构的前二十阶固有频率.在模态分析的基础上,进一步对管桥进行风振分析.动态分析结果表明,结构加速度响应曲线与输入的数据趋势类同,主索上的应力响应峰值比较小,管桥的应力响应峰值明显增大.     

钻铆机器人静刚度建模及优化

机器人自动钻铆技术突破了飞机装配质量和灵活性瓶颈,在装配效率和成本上有巨大优势,巳成为飞机数字化、柔性化装配发展的必然选择.目前机器人钻铆系统大多以6自由度工业串联机器人为平台,此类机器人具有结构弱刚性的固有缺点,在钻铆作业过程中承受较大的压紧力和制孔力等载荷时,机器人末端和执行器会发生一定的变形甚至颤振,严重影响钻铆...     

基于有限元的转炉煤气风机叶轮静动态特性分析

针对某钢厂转炉煤气风机在运行中出现叶轮裂纹的情况,对裂纹产生的可能原因进行排查。采用有限元分析法,对离心风机进行静态分析和模态分析。静态分析运用材料力学对风机各部件的强度进行校核,结果表明其安全系数满足生产条件。模态分析结果表明,裂纹产生的实际原因为轮盘的三阶振型固有频率与激振频率发生共振。对提出的解决方案经现场运行验证,证实该方案可有效避免风机裂纹的产生。     

负荷传感全液压转向系统静动态特性研究

首先建立起负荷传感全液压转向系统的静动态数学模型，据此进行静动态特性分析和数字仿真，在专门设计的液压ＣＡＴ系统上，测出了转向系统的动态响应曲线，实测了转向死区的大小。     

基于多目标的车身结构静动态参数协同优化

文章建立了某小型休闲车(small recreation vehicle,SRV)车身结构有限元模型,通过数值计算与试验模态的对比分析验证了模型的准确性;对白车身的弯曲、扭转刚度进行分析同时关注车身的低阶模态频率,提出了一种以静态多工况结构刚度和振动频率为目标函数、基于实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法;用折衷规划法定义多目标拓扑优化和多刚度拓扑优化的目标函数,以平均频率法确定振动频率目标函数,得到了同时满足静态刚度和低阶振动频率要求的白车身的结构拓扑。该文方法实现了静态刚度和低阶振动频率的协同优化,优化结果显示车身刚度和低阶频率值均有所提高,结构更趋于合理。     

基于动态链表的混联机器人焊接编程优化

传统示教焊接编程方法具有容易导致频繁编程、示教精度取决于示教者经验、模块顺序执行特征与数据量不确定,机器人无法识别语言指令的弊端。为此,提出一种新的基于动态链表的混联机器人焊接编程优化方法。采用离线焊接编程方式。在起止点关节速度为零的情况下,利用混联机器人逆运动学原理把初始点与终止点位姿转换成对应关节角度值,通过设定各关节变量的角度运动,实现焊接路线规划。在起止点关节速度非零的情况下,将所有路径点看作初始点与终止点,按照预期焊接任务拟合三次多项式差值函数,获取规划线路。通过遗传方法对焊接线路进行优化,保证焊接精度。利用三点标定法对混联机器人坐标进行标定。针对存在顺序同时数量未知的编程执行结果,通过动态链表进行数据保存与语言指令转换,实现对传统方法的优化。实际应用结果表明,所提方法能够有效控制实际工件焊接,焊缝质量高,较为均匀,且偏差小。     

基于CATIA的管道清洁机器人设计与研究

针对管道内径为200mm-250mm的管道清洁机器人设计,提出了基于螺旋推进原理的管道机器人的设计方案,运用三维建模软件CATIA进行实体建模,并对自适应管道机器人的机械结构进行了设计与研究。同时,通过CATIA,Analysis对管道机器人关节薄弱处进行校核优化,用以提高机器人运行的可靠性及较好的完成工作目标。