基于V-REP的主动柔顺式机器人轴孔装配仿真

将机器人应用于轴孔装配作业中可大大提高生产效率,降低生产成本,但同时也带来了一定的风险,当装配过程遇到卡阻现象时会对装配工件甚至机器人造成损害。本文设计了一种主动柔顺装配系统,将六维力传感器安装于机械臂末端,可实时监测安装过程中的力矩大小,当装配过程中出现卡阻现象时,通过一种主动柔顺装配方案进行去卡阻,使轴孔装配作业可以平稳顺利地进行。论文对卡阻现象进行了力学分析,得出六维力传感器反馈值与轴孔接触状态之间的对应关系,并提出了基于工件旋转中心的去卡阻方案,并在V-REP平台下编写程序对该轴孔装配方案进行验证,设置工件以不同倾斜角进行入孔作业,并对实验数据进行了详细的分析。     

柔性装配系统转位机构总体设计

设计了一种可用于多种小型机电产品装配的四工位回转式机器人柔性装配工作站,主要对其结构、功能和控制系统做了一个总体设计.可适应一定范围内不同型号、不同工艺要求、不同批量的不同产品自动装配的需要.     

面向骨折手术的三支链六自由度并联机构设计

随着微创技术和生物学固定技术的发展,创伤骨折手术中愈加需要术中精准定位,以确保内固定物能够精确和微创地固定骨折断端.其中,利用六自由度并联机构进行骨折断端的复位和固定是实现微创精准骨折手术的重要手段,也是未来骨折手术的发展趋势.现有的由6条支链构成的六自由度并联机构存在质量大、医学影像设备扫描后伪影严重等系列问题,提出和设计少支链六自由度并联机构成为研究热点.本文借助有限旋量理论构型综合出一类三支链六自由度并联机构,并进行了其拓扑结构和运动学性能设计.首先,利用有限旋量描述六自由度并联机构及其支链末端的运动,通过有限旋量理论的结合定律和交换定律获得可行支链的标准型和衍生型,通过定义支链装配条件和配置驱动关节,综合出一类三支链六自由度并联机构;然后,定义了优选准则,借助瞬时旋量理论对优选出的5种三支链六自由度并联机构进行了位置逆解、工作空间和速度分析;最后,以运动/力传递率在给定工作空间内的均值与方差为目标函数,考虑并联机构的拓扑结构对运动学性能的影响因素,开展了三支链六自由度并联机构的拓扑结构与运动学性能的一体化设计.上述工作为后续三支链六自由度并联机构的物理样机建造与实验研究提供了理...     

利用分形理论的3T1R混联机构型综合

为综合得到三移动一转动(3T1R)混联机构,利用分形理论和机构拓扑图,提出了一种全新有效的混联机构型综合方法,主要思想是将混联构型转化为连杆机构,机构拓扑图作为连杆机构的主体,运动副作为杆件的组成元素。根据分形理论,对机构拓扑图进行有序分形,并通过输出位移子集的排列组合和适配运动副,实现了混联机构构型的多样化。提出了可用于求解复杂机构拓扑图的多路径输出的路径法则,并且规定了用于推导运动副位移子集的串并联计算方法。根据机构拓扑图和分形方式,将混联机构按有、无横向支链分为2种类型。建立了分形与混联机构的关系模型,在数理逻辑关系上使机构设计与分形理论得到了统一。采用Matlab编程的形式综合出了3T1R四自由度混联机构,实现了其中一个混联机构的构型设计,并验证了构型设计方法的正确性。     

指定瞬时几何和运动参量的机构综合

本文提出一种新的解决指定瞬时几何和运动参量机构综合问题的方法,可用于指定动点轨迹的曲率、曲率变化率以及动平面和动点直至三阶运动参量的综合问题。     

基于旋量的机器人双轴孑L装配接触分析

利用旋量法对机器人装配过程的点接触、面接触的力约束进行理论分析．以双轴孔装配为例,分析了接触状态,计算了接触力,从而确定装配策略．旋量法比常规的几何方法简洁．该方法为今后研究复杂件的自动装配提供一定的理论基础．     

考虑多公差耦合的几何要素误差建模及产品装配精度预测

为了准确有效地实现零件几何要素误差建模,提出了一种基于多公差耦合作用下的几何要素误差建模方法.该方法采用小位移旋量(SDT,small displacement torsor)描述公差,针对平动公差与固定公差耦合建立几何要素误差模型,通过利用约束方程的不合格率p,推导各个误差分量参数的实际的分布规律,建立几何要素误差模型.采用雅可比旋量模型将该方法扩展应用于复杂装配体的装配误差建模中,实现了装配精度的预测.以顶尖尾座装配精度预测为例,验证了该方法的合理性及可行性.     

综合模块化航空电子系统的构型索引要求

综合模块化航空电子系统(Integrated Modular Avionics,IMA)已成为当今国际航空电子系统发展的主要趋势,也是我国未来大型客机航空电子系统发展的方向.在民机上使用之前,IMA系统必需获得适航认可,而IMA系统构型索引是适航认可IMA系统所要求的重要证据之一.由于IMA系统高度综合、高度复杂、多方参与研发,如何组织各参与方的各类信息以便有效的、系统性的表达IMA系统的构型索引,成为一个难点.针对这一难点,该文基于IMA系统可增量式获得适航认可这一特点,明确了IMA系统构型索引的组织方式,以及在该组织方式下构型索引应包含的主要信息,为我国大型客机IMA系统取证中准备构型索引提供了一种思路.     

单行星排混联式混合动力构型设计及性能验证

针对现有单行星排混联式混合动力汽车存在的功率循环问题,以提高整车动力性和经济性为目标,提出了一种结合自动离合器、自动制动器和减速齿轮副的新型单行星排混联式混合动力构型。对关键总成参数进行匹配和对行星排齿轮结构进行设计,基于ANSYS进行强度分析;以发动机燃油经济性最佳为目标控制策略,基于AVL Cruise和MATLAB/Simulink/Stateflow搭建联合仿真平台,对整车动力性和经济性进行验证。结果表明,与现有行星排混联式混合动力构型相比,采用新构型汽车的最高车速提高了3.8%,0~100 km/h加速时间缩短了7.64%,最大爬坡度提高了18.09%,WLTC工况下100 km综合油耗降低了14.88%。使用新构型能消除功率循环,有效提高整车动力性和经济性,可为其他混合动力构型设计提供参考。     

两移动三转动完全解耦混联机器人机构型综合

为综合得到两移动三转动(2T3R)完全解耦混联机器人机构,基于GF集理论提出了一种简单而有效的解耦混联机构型综合方法,并且给出了完全解耦混联机构型综合的具体设计步骤。首先分析了GF集的运算法则;接着通过GF集元素组合公式和混联机构数综合方程构造了混联拓扑结构,并结合机构输入运动副选择原则和解耦分支设计准则,确保了混联机构运动的解耦性;然后根据该构型综合方法,完成了完全解耦2T3R五自由度混联机构的型综合过程。运用该型综合方法,得到了构成2T3R解耦混联机构各模块单元的组合形式,再以其中一种组合形式为例,综合出了2T3R五自由度完全解耦混联机构,并得到了大量新构型。针对该完全解耦混联机构,求解了机构位置的正解解析表达式,推导出了机构的雅可比矩阵,进而依据此雅可比矩阵表达式,验证了混联机构的完全解耦特性,进一步证明了该构型方法的正确性。基于GF集的完全解耦混联机构型综合方法可用于具有确定运动特征的解耦串联、并联以及混联机构的构型设计。     

面向过程的多工位薄板装配公差综合

针对多工位薄板装配过程,建立了一种新的公差综合方法.通过分析夹具定位偏差与公差的关系,利用偏差流传递的状态空间模型建立了公差综合的约束函数,以制造成本为目标函数,利用Matlab实现了优化的公差综合方法,同时研究了过程损失对产品质量的影响.结果表明,该方法在确保装配质量的前提下,显著降低了制造成本.     

一类非线性系统综合自适应模糊控制

针对一类非线性系统把模糊控制、模糊逻辑逼近及模糊滑模控制相结合,提出一种综合自适应模糊控制方法.基于李亚普诺夫函数系统参数的自适应律,不需要最小逼近误差平方可积条件,而且利用模糊滑模控制补偿模糊系统的逼近误差及外部干扰对输出跟踪误差的影响.理论证明了闭环系统稳定,跟踪误差收敛到零或零的一个小邻域内.仿真表明了算法的有效性.     

基于末端任务特征的操作机构型综合

依据锻造操作机的末端运动特征与输入和输出关联特性,将构型任务分为3组。建立机构运动输出特征矩阵,以有序单开链单元作为设计目标对主运动机构特征进行构型综合,然后基于系统整体特性与操作机极端服役环境对3组特征进行整合构造,最终得到众多操作机整机构型。分析了部分具有代表性的典型机构与新型机构的输入和输出关联特性与控制解耦性。结果表明,就控制解耦性而言,所综合出的部分新构型要优于传统构型。     

新型装配叠合式综合管廊受力性能试验研究

传统全现浇式综合管廊存在施工工序繁杂,工期长且混凝土质量控制难等问题,难以满足城市建设的需求.针对以上问题,提出一种适用于城市条件的新型装配叠合式综合管廊.以实际工程为背景,制作新型装配叠合式综合管廊足尺模型,采用单调静力试验方法研究该管廊力学性能及破坏形态.试验研究结果表明:构件在集中力作用下,先后经历了弹性变形、开裂、破坏三个阶段;破坏形态有别于全现浇式综合管廊,为其中一块侧墙的底部发生叠合面受损,新、旧混凝土协同工作性能下降,进而导致剪切破坏;极限承载力为设计极限荷载的1.69倍左右.     

基于李群理论的2R1T并联机构构型综合

应用李群理论,对2R1T(两转动—移动)并联机构的型综合问题进行了系统地研究. 通过分析满足2R1T自由度性质的动平台的李群代数结构,并依据李群代数结构与刚体运动的对应关系,确定出各支链的李群代数结构和它们的等效运动链,最终综合出4394种2R1T并联机构新构型,并绘制了支链机构简图和部分机构简图. 研究结果表明,该方法简单、规范、有效,可作为构型评价及优化的基础,也适用于其他类型并联机构的型综合研究.      

雅可比旋量的装配体并联结构公差分析方法研究

针对使用雅可比旋量模型进行公差分析时,装配体局部并联结构累积公差难以计算的问题,提出了一种考虑配合表面接触状态的分步计算方法。该方法构建了局部并联结构的功能要求形成连接图,对装配结果的形成过程进行了描述,进一步建立了零部件的雅可比旋量模型,计算了配合表面在零部件坐标系下的变动旋量。设计了配合平面空间位置关系检测算法,保证了配合平面间正确的物理接触;使用差分进化算法,以正确装配后被装配零部件重心最低为优化目标,计算了局部并联结构的公差累积结果。在充分利用设计信息的基础上,完成了含局部并联链的装配连接关系图向单一串联链的转化。以汽轮机通流间隙的建模和计算为例,验证所提方法的可行性。结果表明：所提方法对相关公差和配合信息进行了合理的平衡,能够显著提高模型的精确性和可靠性。     

大型柔性航天器的高精度结构化综合控制

携带柔性结构的大型航天器具有多个弱阻尼谐振模态,这些弱阻尼模态和高空环境固有的低频扰动对航天器的稳定性和性能造成了干扰,同时复杂空间任务对航天器提出了高指向精度要求。针对大型柔性航天器的振荡抑制和高精度控制问题,提出了多控制模块协同的结构化综合控制策略,根据系统特定的谐振模态,在控制器结构中加入内模控制器、陷波滤波器、串联比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation, PID)控制器,以低阶的结构化控制器来满足系统的多重性能要求,减小传统鲁棒控制因控制器阶次高带来的工程造价和实施难度。构建多重性能加权解耦输出的结构化综合性能矩阵,根据控制目标通过加权函数限制输出性能,给出满足综合性能要求的结构化控制器。仿真结果表明,相较传统的鲁棒控制,所设计的结构化控制器具有较低的复杂度,并同时满足姿态稳定性和高指向精度要求,能够有效地抑制柔性附件在局部频率的振动问题。研究结果为大型柔性系统的结构化综合控制提供一定的理论方法和参考设计实例。     

打火机综合参数测试仪产品输送机构设计

针对打火机检测仪器的工作方式，工作效率和精度无法满足流水线上产量大的特点，研制了基于伺服控制的双通道产品输送机构，保证了打火机平稳输送和精准定位，提高了打火机综合参数测试仪的检测效率和精度。本文介绍了打火机输送机构的机械及软件设计，并进行了实验分析，实验表明：打火机输送机构的定位精度可达1mm。     

一类LQ问题的最优控制和次优控制的综合方法

针对有某些限制的一类ＬＱ问题，给出了最优控制的一种闭合形式算式，讨论了相 应的最优控制系统的基本性质。同时讨论了限制较弱的一类较宽的ＬＱ问题．得到了次 优控制的闭合形式算式，分析了次优性能值的界限估计和相应的次优控制系统的鲁棒性。 所提出的新综合方法的特点是避免了对Ｒｉｃｃａｔｉ代数方程进行数值求解。文中还给出了 算例以说明其计算步骤。     

机床热变形误差综合

本文作者提出一种新方法和方程式来综合按热变形规律变化的尺寸对机床精度的影响,并建议采用机床的精度失控时间来评价机床的热态精度。