基于ADAMS和ANSYS的刚柔耦合模型分析

结合机械动力学分析软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS进行联合仿真．利用动力学仿真得到的载荷谱读入到ANSYS中,得到更为准确的结果;另一方面,考虑到实际机械系统中柔性体的影响,构建了一个刚柔耦合模型,从而可以更加真实地模拟机构的动态性能,提高了计算精度,结果表明柔性体对机构运动精度的影响不容忽视．     

变速器齿轮传动刚柔耦合建模与疲劳寿命预测

齿轮轴系的疲劳寿命预测是变速器设计开发过程中的重要环节。文章考虑变速器总成各零部件之间的动力学关联及其约束特征,在ADAMS中建立了变速器总成的多体动力学模型;结合变速器总成的台架试验工况,应用ANSYS软件进行齿轮副的静力学分析,通过弯曲应力和接触应力对所建有限元模型进行了校验;提取变速器齿轮副的模态中性文件,在ADAMS中建立其柔性体模型,进而建立变速器总成的刚柔耦合模型;基于模态叠加法进行瞬态动力学分析,并与在ANSYS中进行的有限元分析结果进行对比,验证了柔性体模型的有效性;得到变速器一挡齿轮危险点的应力谱,利用名义应力法和Miner损伤累计理论,对其进行疲劳预测,并利用台架试验进行了验证。验证试验表明,仿真结果与试验结果基本吻合,该文方法有效。     

基于ADAMS的柔性机械系统理论分析与研究

在机械系统动力学分析中,柔性体的仿真分析是一大难点。简要介绍了ADAMS软件及ADAMS柔性体基本理论,着重研究了在油管移运自动化系统中机械臂的柔性体仿真。发现柔性系统的仿真结果能更真实、准确地反映起升系统的实际运动特性。     

基于绳驱动的多段柔性连续体机械臂的运动学与实验研究

经自然腔道手术机器人要求具有良好的灵巧性,但灵巧性的提高会产生运动学模型复杂且难以建模的问题。针对绳驱动的多段柔性连续体机械臂进行了运动学分析和实验研究。首先,以双段柔性连续体机械臂为原型,基于分段常曲率和神经网络的方法,建立了任务空间和驱动空间的正逆运动学映射模型。以任务空间变量连续体机械臂末端位置为神经网络的输入量,驱动空间变量驱动绳的拉伸量为神经网络的输出量,拟合出了连续体机械臂末端位置和驱动绳拉伸量的映射关系。最后,进行了连续体机械臂的弯曲运动和轨迹跟踪实验。实验结果表明：双段连续体机械臂弯曲角度可达180°,验证了连续体机械臂具有大角度弯曲能力;在连续体机械臂末端的圆轨迹跟踪实验中,连续体机械臂的末端在x轴、y轴、z轴方向的平均绝对位置误差为1.743、1.334和1.172 mm,验证了连续体机械臂的运动学模型的有效性。     

受限双连杆柔性臂力/位置鲁棒控制

研究了受约束双连杆柔性臂的力／位置鲁棒控制。基于假设模态法导出受约束双连杆柔性臂系统的动力学方程，利用奇异摄动理论将其分解为慢变和快变两个子系统。针对慢子系统，基于力反馈设计了动态混合控制器；针对快子系统，设计带低通特性的最优控制器。由此得到的组合控制使柔性臂的末端轨迹和接触力得到精确控制。仿真结果表明该方法的有效性。     

筒节夹钳钳臂强度的有限元分析

筒节夹钳在厂矿中用于搬运钢筒,由于钢筒质量大,夹钳夹持的可靠性及其本身的强度在设计中很关键,因此对夹钳的重要部件钳臂的研究具有重要的意义。利用有限元分析软件对钳臂进行静力学分析,得到了应力和位移的主要数据,确定了钳臂的最大应力小于材料许用应力,钳臂在工作过程中是安全可靠的。     

基于ROS平台的六自由度机械臂运动规划

在SolidWorks环境中建立六自由度机械臂模型,使用sw2urdf插件导出简化机械臂模型URDF文件.在ROS平台下,通过MoveIt!功能包得到机械臂运动规划需要的配置及启动文件等,在RViz可视化环境中利用MotionPlanning插件完成运动规划,其规划算法基于随机采样原理的OMPL完成,并着重分析了其中用于复杂动力学系统的KPIECE算法.针对复杂环境下的机械臂运动规划问题,基于ROS利用机械臂3D模型实现其虚拟控制,通过ROS工具导出机械臂运动过程中各关节位置、速度等信息,可为进一步分析和改进规划算法提供更加直观的方法.     

自行火炮行进间刚柔耦合多体系统动力学分析

为了研究自行火炮行进间炮口振动频率特性,建立了某自行火炮刚柔耦合多体系统动力学方程。考虑到身管柔性对炮口扰动的影响,在HyperMesh有限元软件中计算获得柔性身管约束模态并生成中性文件,利用ADAMS/ATV履带工具箱建立了该自行火炮刚柔耦合动力学模型。针对实际行驶工况,运用谐波叠加法编写路面谱程序并生成路面文件,对E、F、G级道路进行了模拟,获得了自行火炮在不同等级道路上以不同速度行驶时的炮口动态响应。利用快速傅里叶变换得到炮口角加速度功率谱密度曲线。通过分析对比,确定了柔性身管炮口在不同行驶工况下的振动频域范围。     

预压叠层柔性机械臂弯曲试验及有限元数值仿真

为抑制柔性机械臂的振颤，该文提出利用组合构件的滞迟特性来改善机械臂的动力学品质以达到减振的作用；介绍了预压叠层柔性机械臂力-变形本构关系的试验研究及有限元数值仿真。研究了其滞迟特性随预压力、载荷及工作点的变化；分析了叠层结合面的作用机理；表明组合柔性机械臂抑振效果好，结构简单。在用ANSYS进行有限元数值仿真时考虑了几何非线性与叠层之间接触状态非线性的影响，数值仿真结果与试验接近，该方法为组合柔性机械臂的静力学、动力学的研究及设计计算提供了有效手段。     

套索驱动柔性机械臂设计与研究

针对刚性机械臂在狭小环境下运行困难、操作难度较大等问题,提出一种仿生象鼻的柔性机械臂.采用分段常曲率的假设对连续体进行分段处理,搭建连续体动力学模型;代入每段套索长度、弯曲角度等变量数据进行动力学仿真,绘制连续体三维模型;改变弹簧长度、弹簧刚度、套索协调方式,对柔性机械臂的机构进行仿真,确定模型的材料要求;搭建样机进行弯曲缠绕试验.仿真与试验结果表明,以弹簧、套索为核心的柔性机械臂可在较短时间内实现360°弯曲,完成弯曲缠绕动作.     

一种新型折臂攻丝机

该实用新型公开的一种新型折臂攻丝机,涉及攻丝机械设备技术领域。一种新型折臂攻丝机,包括平台框架,平台框架上方设置工作台板,工作台板上方设置台钳,台钳包括钳体,钳体上设置移动钳口和锁紧钳座,锁紧钳座上设置锁紧钳口,锁紧钳口上设置锁紧柱,锁紧柱与锁紧钳口转动连接,锁紧钳体上设置凹槽,钳体一端设置机座,机座通过连接轴连接下摇杆,下摇杆上设置U型连接件,U型连接件上铰接上摇杆,上摇杆铰接连接板,连接板上设置永磁直流电机、扭力控制器和丝锥。该实用新型的有益效果在于:台钳通过固定孔安装在工作台板上,便于安装、拆卸台钳,采用控制永磁直流电机实现攻丝扭力控制,缩小设备体积,降低制造成本。     

计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型及其控制策略

为了实现柔性机械臂主动柔性控制，基于Kane方程推导建立在惯性参考坐标系中的刚-柔机械臂的非线性动力学模型，并利用假设模态的方法对方程进行离散．在对刚-柔机械臂进行主动柔顺控制时，柔性机械臂要受到未确定外部环境的约束，因此，建立了计及环境特征的一般柔性多体系统动力学模型以及计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型，并分析研究了刚-柔机械臂主动柔顺控制策略．     

柔性多体机械臂动力学仿真

本文介绍基于Ｊｏｕｒｄａｉｎ变分原理的柔性多体机械臂动力学方程的单向递推组集方法，并根据该方法开发了柔性多体系统动力学仿真软件ＦＭＳ，文末对空间四连杆机械臂机器人操作手进行了动力学仿真．     

柔性机械臂动力学的模态综合法

运用模态综合方法,导出柔性机械臂系统的动力学方程,并指出这种方法的优点,对单臂模型的数值计算结果验证了本文的方法。     

柔性机械臂控制方法的研究

针对柔性机械臂的控制难点,在纵观柔性机械臂控制现状的基础上,提出了利用广义预测控制方法对柔性机械臂进行控制。实验结果表明,广义预测控制方法对柔性机械臂的控制是有效的。为柔性机械臂的进一步研究提供了理论指导及重要的前提条件。     

柔性电热镍微夹钳结构设计及加工测试研究

把柔性机构的设计方法--伪刚体法应用于柔性微夹钳的设计中,得到一种新结构形式的电热微夹钳,用UV-LIGA方法进行加工制作,并进行动态性能测试. 从对称的平面十杆刚性机构得到其伪刚体模型,对伪刚体模型进行优化并柔性化得到放大20倍的柔性微夹钳钳体,通过仿真验证了设计的正确性和可靠性. V形电热驱动器与柔性钳体集成到一起,形成柔性电热微夹钳. 用SU-8胶做电铸铸模,钛和二氧化硅做牺牲层,铜做种子层,在氨基磺酸镍电铸液中进行电铸,加工出最小特征尺寸10 μm,厚度30 μm的电热镍微夹钳. 最后对制作的微夹钳在0～1.5 V直流电压下进行动态测试,夹持端位移最大可达24 μm.     

高压绝缘子清扫机器人的动力学建模及分析

从支柱型绝缘子带电清扫机器人的振动问题中，提取出一类由柔性臂和刚性臂组成的系统，刚性臂和柔性臂之间采用垂直移动关节连接，构成了末端具有移动刚体的柔性臂系统．在假设模态法的基础上建立了系统的Lagrange动力学模型，建模过程考虑了重力对柔性臂振动的影响．根据模型分析了刚性臂全局运动与柔性臂柔性振动的相互影响，刚性臂的全局运动使柔性臂的振动频率降低，阻尼增加．应用该模型对绝缘子清扫机器人的振动进行了仿真．为优化清扫臂的全局运动，降低升降臂的振动提供了依据．     

四自由度柔性关节机械臂的动力学分析

关节是机械臂的核心部件,在机械臂动力学中起着重要的作用,精确的关节动力学模型是机械臂系统设计、分析和控制的基础．以四自由度机械臂为研究对象,首先给出柔性关节机械臂的简化模型,然后运用Lagrange方法建立了考虑关节柔性和电气特性动力学方程．     

挠性机械臂三维动力建模与单挠性臂数值模拟

柔性机械臂的研究具有重要的工程实际意义。本文应用虚功原理建立了柔性链式多体系统动力学微分方程。对应由－刚杆－柔杆加上刚性负载所组成的三维机械臂系统，采用 Ｇｅａｒ算法进行了三维数值计算。计算结果比较符合实际。     

采用RBF神经网络辨识的柔性机械臂抑振控制策略

针对柔性机械臂在运动过程中受到柔性因素的影响会出现剧烈振动的问题，提出一种采用径向基(RBF)神经网络辨识的柔性机械臂抑振控制策略，通过减弱机械臂转角波动的方式间接抑制振动。首先，根据拉格朗日原理和假设模态法建立柔性机械臂的动力学模型，其中的不确定项由模态坐标和转角耦合的非线性项构成；其次，在控制律的设计中采用RBF神经网络对动力学模型的不确定项进行辨识补偿，从而提高驱动力矩的精度；最后，通过调整神经网络权重自适应律的系数，使包含辨识结果的控制律满足李亚普诺夫稳定性定理，从而保证动力学系统的稳定性，其中权重自适应律由高斯函数和误差向量组成。采用柔性机械臂实物控制平台的对比实验结果表明：所提出的控制策略能够有效减小柔性机械臂的转角误差和振动幅值；当柔性机械臂长度为1.5 m时，相比常规比例微分控制策略，采用RBF神经网络辨识的控制策略使机械臂末端振动敏感方向的加速度的方差下降了5.8%。该控制策略为柔性机械臂的振动抑制提供了新思路。