刚度控制机器人的机构稳定性设计

刚度控制机器人需要提高与任意环境接触或交互的稳定性,使机构末端可在较小位移下实现较大输出力。从机构参数模型出发,以任意环境下可稳定达到的最大控制刚度来衡量机构的稳定性或稳定范围,并考虑各向同性,研究机器人参数设计理论与方法。以一种2自由度机构设计为例,首先建立动力学模型并分析其耦合特性;然后对各解耦运动链的等效单自由度模型作稳定性分析,给出机构最大稳定控制刚度的定量表示;最后对两组具体参数进行校核和对比分析。结果说明:电机输出轴径、传动比和关节杆长等参数对机构稳定性影响较大,可通过调整这些参数来改善机构刚度控制的性能。     

基于阿苏尔杆组的混合驱动机构动力学建模分析

通过对定轴转动的刚体构件、II级杆组和RR-RR-RR型III级杆组进行动力学分析,建立了一种新的机构动力学分析计算模型,根据模型对混合驱动机构进行拆分,并对得到的相应杆组模块进行计算.最后,运用该计算模型对一种混合驱动九杆机构进行实例分析,得到常速电机和伺服电机的平衡力矩,证实此建模计算分析方法可用于简化混合驱动机构动力学参数的计算.     

HEV再生制动过程中CVT速比控制策略

考虑混合动力汽车制动安全性和燃油经济性,提出了一种基于电池SOC值和制动强度的再生制动力控制策略.提出了通过调节CVT的速比及控制电机工作在高效区来提高电机发电效率的再生制动控制方法.进行了整车再生制动系统建模和典型城市驱动循环工况下的仿真,结果表明,提出的CVT速比控制策略能使以CVT为变速器的混合动力汽车比以MT为变速器的混合动力汽车在ECE EUDC驱动循环工况下的再生制动能量回收率提高2.86%.     

基于平面连杆机构的主动平衡器

提出一种结构独立的主动平衡器的设计构想,旨在不改变待平衡机构原有结构和运动规律的情况下,通过引入控制系统来实现机构的柔性平衡.该平衡器由两自由度机构和控制电机组成,两自由度机构的一个输入轴兼做输出轴,与待平衡机构的输入轴或输出轴相联并与其以相同的速度转动,另一个输入轴由控制电机驱动.这种特殊的结构使主动平衡器成为具有一个外伸轴的智能平衡箱,既可以方便地安装在待平衡机构上,又可以通过结构参数和控制参数的调整来满足其不同的平衡要求.对主动平衡器进行概念设计,确定了基于平面连杆机构的4种可行研究方案,并以其中的1种为例,介绍了主动平衡器的设计方法.最后,以曲柄摇杆机构为待平衡机构给出了算例,对不同平衡目标下主动平衡器各种研究方案和附加杆组法的平衡效果进行了比较.结果表明：由于控制系统的引入使主动平衡器具有更大的柔性,故对不同平衡目标,均可通过其执行机构结构参数和控制输入运动规律的优化设计获得较好的平衡效果,并可通过控制输入的再设计有效地补偿因工况改变而造成的机构动力性能的变化.     

混合驱动二自由度九杆压力机实验平台设计与分析

混合驱动机械式压力机主要由伺服电机和常速电机通过二自由度机构进行驱动,其具有功率大、刚度大、可调控等特点。基于二自由度九杆机构,设计了一种150 kN的混合驱动压力机实验平台。采用Solidworks完成混合驱动压力机实验平台的结构设计;利用ADAMS对实验平台进行运动学和动力学仿真分析,据此对实验平台的常速电机和伺服电机进行选型设计;运用Ansys对机架、偏心轮、曲轴和摆杆轴等主要零部件进行应力和应变分析。该研究为压力机实验平台工作的稳定性和安全性提供了保证,也为设计人员及本科学生提供一种应用工程软件完成机械装备设计的方法。     

精确实现给定轨迹的混合驱动五杆机构

建立了混合驱动五杆机构实现轨迹的数学模型,并对该混合驱动五杆机构进行了逆运动学分析;以可控原动件加速度波动最小为目标函数,运用最优化方法,综合得到了混合驱动五杆机构的各杆长尺寸和伺服电机的转角函数.     

精确实现给定轨迹的混合驱动五杆机构

建立了混合驱动五杆机构实现轨迹的数学模型,并对该混合驱动五杆机构进行了逆运动学分析;以可控原动件加速度波动最小为目标函数,运用最优化方法,综合得到了混合驱动五杆机构的各杆长尺寸和伺服电机的转角函数.     

单自由度可调下肢康复机器人机构优化设计

为帮助下肢功能障碍患者完成步态康复训练,设计了一种新型下肢康复机器人机构,提出了机构尺度优化综合方法.首先,以一个两自由度平面五杆机构为基本机构,通过逆运动学分析建立五杆机构两个输入之间的函数关系,并以曲柄匀速转动为优化目标进行机构尺度综合;然后,在此机构的基础上引入一凸轮-连杆函数生成机构,通过逆运动学分析与机构尺度综合求解并优化凸轮廓线,实现了五杆机构两个输入之间的函数关系,并减少了机构自由度;最后,在此基础上引入一缩放机构,实现机构轨迹可调.以运动捕捉实验获取的正常人体步态轨迹为目标轨迹,进行机构优化设计,结果表明:优化所得机构在匀速电机驱动下能够很好地模拟正常人体步态轨迹与髋、膝关节运动规律,从而验证了机构与优化方法的有效性.     

混合动力七杆机构的最优设计

从运动学角度研究混合动力七杆机构的设计准则与设计方法．首先,将变输入机构的理念加以扩展,提出了混合动力机器输入运动函数的设计准则;然后,以控制并改善输出运动特性为设计目标,以输入运动的限制为设计约束,基于最优控制理论建立了混合动力七杆机构输入运动函数的优化模型,转化成一个两点边值问题,应用梯度法进行求解;最后,给出了设计算例演示所提设计方法的程序,并验证其可行性．结果表明,基于最优控制理论的最优设计方法适合处理非线性优化问题,能够有效地平衡输入运动约束与输出运动要求之间的矛盾．     

平面轨迹机构多目标的运动精度可靠性评价

提出了一种多尺寸概率综合法,对考虑构件杆长公差和运动副间隙的平面轨迹机构进行了运动学设计.构建轨迹点运动误差的概率模型,以运动精度最大失效概率最小化为目标,将可靠性和运动无缺陷作为性能概率约束,建立了机构运动精度可靠性概率优化设计数学模型,并验证了模型的有效性.在满足给定运动输入输出关系的前提下,优化出了各配合方案的最优杆长及允差等设计参数.根据铰点配合方案及优化获得的杆长尺寸公差均值,得到了不同铰点配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度;结合预估制造成本,进行方案综合评价.研究结果表明铰点B,C,A和D的配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度依次增大.兼顾成本和可靠度,给出了最优设计方案.     

非圆齿轮驱动变输入转速机构的运动反求设计

运用变输入转速机构的设计理念，提出一种非圆齿轮驱动变输入转速机构的运动反求设计方法．该方法的第1步以B样条曲线描述执行机构输出构件的期望运动特性；第2步以逆运动学方法反求执行机构输入构件的转速函数；第3步设计非圆齿轮传动机构来实现执行机构输入构件所需的转速函数．最后，给出两组算例来展示该方法的应用程序．     

构件相似性判定的关系码方法

针对运动链中各构件之间存在相似问题,以赋权拓扑图为基础,寻求到一咱简便易行的判别构件相似的方法－关系码方法,该方法避免了运动链再生为机构的发散过程中大量相似机构型的产生,提高了机构创新设计的可靠性和效率,解决了机构型综合自动化过程中相似机构型的产生,提高了机构创新设计的可靠性和效率,解决了机构型综合自动化过程中的关键技术难题。     

混合输入型五杆轨迹机构的分析与设计

混合输入型机构有两种类型的输入,一种由实时不可调速（ＲｅａｌＴｉｍｅＮｏｎ－Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ,ＲＴＮＡ）马达供给;另一种由实时可调速马达（ＲＴＡ马达）供给．ＲＴＮＡ马达提供主要的动力,ＲＴＡ马达则起运动调节作用．这样一种构型能实现可编程的输出运动且具有高的运行速度、承载能力和能效．文中以机构不产生死点位置为依据,对混合输入型五杆机构进行分类,并对每种类型机构的轨迹实现范围进行了研究．在混合五杆机构优化设计时,以实现一组轨迹输出时所需的最大ＲＴＡ马达的功率作为最小化求优的目标函数．举例验证了所提出的设计方法．     

利用杆型码和相似矩阵判定构件的相似性问题

在利用计算机进行运动链再生为机构的发散过程中,由于运动链中各构件之间存在着相似问题,从而产生了大量机构同构现象.为此提出了一种叫做杆型码和相似矩阵的判定方法,可以提高机构创新设计的可靠性和效率,解决了机构型综合自动化过程中的     

插秧机偏置椭圆齿轮后插旋转式分插机构优化设计

为了减少水稻秧块横向的挤压和撕扯,提高取秧精度,将农用插秧机偏置椭圆齿轮后插旋转式分插机构简化成椭圆齿轮曲柄连杆滑块机构.对曲柄连杆滑块机构进行运动学分析,建立其速度运算数学模型,并针对简化模型进行优化设计.实验证明,简化模型为农用插秧机提供了一种优化设计方法.     

铰链夹紧机构的创新设计

本文采用一套系统的综合新机构的设计程序,对铰链夹紧机构进行了创新设计,目的在于创造出与原始铰链夹紧机构类型相同的所有可行的新的铰链夹紧机构。文中,将一种现有的饺链夹紧机构作为原始机构,创造出20种新的铰链夹紧机构。这些机构可供工程技术人员在生产中选用。     

Structural Synthesis of 3T2R Five-Degree-of-Freedom Hybrid Mechanism

The structural synthesis of mechanisms is a prerequisite of mechanical design,thereby,it is necessary to pay attention to the structural synthesis of mechanisms,especially for the type synthesis of hybrid mechanisms.A very simple yet very effective method was presented for the structural synthesis of hybrid mechanisms based on the set theory.The basic concept and mathematical operation of G_F set were firstly introduced.Based on the G_F set,a type synthesis principle for serial mechanisms,parallel mechanisms and hybrid mechanisms was presented,especially,a detailed algorithm of type synthesis for hybrid mechanisms was proposed as well.It is shown that type synthesis of hybrid mechanisms can be developed by the combination of elements of G_F set and rotation axis transfer theorem.Further investigation shows that structures of 3T2R fivedegree-of-fteedom(DoF) hybrid mechanism only have one category,i.e.,G_F~I.Finally structural synthesis of 3T2R hybrid mechanism for this category is illustrated with example to demonstrate the applicability of the type synthesis principle.     

混合驱动平面2自由度七杆机构的奇异性分析

基于机构输入输出的速度Jacobian矩阵，提出了求解平面多环多自由度机构奇异位形的一般方法．利用这种方法详细分析了用于混合驱动器的平面2自由度七杆机构的4类奇异位形，得出了平面2自由度七杆机构的5种奇异位形，并讨论了它们各自的特点．提出了平面多环多自由度机构造免奇异位形出现的3种方法；基于平面单环N杆机构的可装配性，分析得出了避免这些奇异位形的几何条件．设计算例及仿真结果验证了上述结论．     

曲线同源连杆机构构成特性分析

针对同源连杆机构构成特性存在的问题,采用数学建模方法,并用Matlab编程实现,研究结果表明,至少有九个平面铰链连杆机构描绘相同的连杆曲线,包括三个四杆机构,三个齿轮五杆机构,三个六杆机构,还提出:同源机构与原始机构的对应构件有相同的角速度:在通常使用情况下,同源四杆机构与原始四杆机构具有相同的传动角。该成果对机构学应用具有一定的参考价值和指导意义     

高速织机四杆打纬机构的优化平衡

本文探讨一种高速织机四连杆打纬机构的平衡分析和计算机辅助设计方法。无梭织机高速运转时的打纬过程引起机架的振荡和经纱张力的波动。本方法提出通过各杆件质量和几何位置的分布设计达到振荡力、振荡力矩、轴承力和输入力矩的平衡来探索在设计过程中的连杆的最优动态响应。优化过程涉及选择设计参数、制定优化准则、运动学平衡和减少振荡力和振荡力矩。通过对实例动态特性能得到明显改善的优化结果,说明了打纬机构的动态设计是无梭织机筘运动设计的一个极重要部分。