3自由度冗余驱动下肢康复并联机构的运动学优化设计

研究了一种用于下肢康复的3自由度冗余驱动并联机构的概念设计和运动学优化.首先对该3自由度并联机构进行了简要介绍,然后推导了其运动学正逆解的解析解.基于螺旋理论,对该机构进行了广义雅可比分析,通过对4种非冗余驱动情形的力/运动传递性能分析,提出了一种用于评价该并联机构运动学性能的局部传递率指标.最后,借助于遗传算法,通过最大化局部传递率指标的全域平均值对该机构的设计变量进行了优化.运动学优化的结果表明,本文所提出的并联机构在其工作空间内具有较好的力/运动传递性能.     

平面并联机构正解的拥挤差分进化算法求解

平面并联机构正运动学分析需要求解非线性方程组,多解的特点使得难以同时得到它的全部解。本文将该非线性方程组求解问题转化为非线性优化问题,并利用拥挤差分进化算法进行求解。仿真结果表明,拥挤差分进化算法对选择机制的改进增加了种群的多样性,可以同时得到并联机构运动学正解问题的全部解。     

平面三自由度并联机构的正解分析

文章分析了一般结构尺度的平面三自由度并联机构的正解。首先,建立了含有移动副的平面三自由度并联机构运动分析的方程,并将其化解为只含有从动件一个运动位置参数的代数方程(一元六次方程),通过优化迭代计算出六个解;其次,介绍了全为转动副的平面三自由度并联机构的解,可在含有移动副机构解的基础上进行分析;最后,给出了一个算例,说明了求解过程的可行性。     

双“8”字无碳小车RSSR机构优化设计

基于RSSR机构的无碳小车的轨迹调节缺乏数据参考使得轨迹调节困难的问题,本文在对无碳小车结构方案分析的基础上,采用优化设计方法,提出了一种轨迹高重合度的无碳小车设计方法.首先,基于无碳小车结构方案,建立了小车四杆机构中杆长参数间的函数关系;其次,根据无碳小车运行轨迹的仿真结果,提出了一种轨迹重合度的评价方法;然后,以轨迹重合度最优为目标,以RSSR机构中曲柄、连杆和摇杆的长度为变量,建立了小车运行轨迹的优化模型;最后,利用等分区间法获得了曲柄、连杆和摇杆等参数值的最优组合解,并对优化前后小车运行轨迹进行对比分析,发现优化后的运行轨迹重合度明显优于优化前的运行轨迹.本文建立的轨迹高重合度的无碳小车设计方法对无碳小车的设计具有工程指导意义.     

变胞机器人腿部结构轻量化设计

变胞机器人作为一种新型地面移动系统,能够通过重构变形在轮式行驶与腿足式行走间自然切换,与传统车辆相比,变胞机器人具有在结构路面上快速行驶及非结构路面上高通过性的优点。文章使用ADAMS建立变胞机器人多体动力学模型,通过仿真获得变胞机器人重构过程中腿部各连接部件的载荷谱;在变胞机器人腿部机构的设计基础上,以壁厚为优化变量,以质量和应力最小为优化目标,采用最优拉丁超立方试验设计配合四阶响应面法近似模型,并基于NSGA-Ⅱ算法对其进行多目标优化;在获得Pareto前沿后,运用提出的权重选择法确定一个最优解,根据最优解对腿部机构进行优化设计,并对优化设计后的腿部各构件进行强度仿真分析,且与优化前数据进行对比;最后采用应力测试试验对优化后的腿部机构与优化后的仿真结果进行比较。仿真和试验结果验证了该有限元模型的准确性及优化设计的有效性。     

铲运机工作机构优化设计

本文提出了应用非线性规划方法设计铲运机工作机构。首先分析了反转六杆机构工作过程中的运动几何关系,推导了运动方程和力学关系方程。确立了以机构平动性能和转斗油缸最大出力为最小的双目标函数,从而建立了约束非线性优化设计数学模型。 作者用所建立的数学模型,用SUMT优化方法,在高速电子计算机上,对国产ZLD-40型铲运机工作机构进行了实例计算,验证了数学模型及程序的正确性和可靠性,并取得了满意的优化解。 计算结果表明:该机构选择双目标函数进行优化设计,较全面地提高了机构的设计质量和工作效益,这是常规设计所难以实现的。     

6-RSS并联机器人机构多目标优化设计

针对6-RSS并联机器人机构,以工作空间和速度全域性能为目标建立多目标优化模型,并使用改进的基于动态聚集距离多目标粒子群优化算法求解。为了快速有效地求解6-RSS并联机器人机构的工作空间,本文采用蒙特卡洛方法;为了求解带约束的6-RSS并联机器人机构多目标优化模型,将随机排序法引入基于动态聚集距离多目标粒子群优化算法。结果表明,该方法可以得到多个Pareto解供使用者选择,体现了多目标优化设计在并联机构设计中的有效性。     

3-PPRR并联分拣机器人机构的运动学建模与仿真

对具有空间三平移自由度的3-PPRR并联分拣机器人进行运动学分析.基于机构的运动约束方程,求得机构的位置逆解的解析表达式.使用牛顿迭代法得到该机构的位置正解的数值解,并通过算例验证了其正确性;建立了机构输出运动参数与输入运动参数之间的速度和加速度关系的数学模型,得到机构速度、加速度正反解;通过在ADAMS中的运动仿真对所规划的运动轨迹进行验证.     

棉花异性纤维分拣机器人总体结构的优化设计

针对棉花分拣的具体情况,依据机器人的机构选型原则,对棉花分拣机器人进行了机构选型设计,提出了一种具有整体升降和小臂伸缩功能的五自由度串联关节型棉花分拣机械手.基于棉花的分布空间,利用几何法对机械手末端轨迹进行模拟,得出机械手工作空间主剖面的面积组成,由此确定了机器人机构参数的取值范围,并建立优化模型,得到了机器人机构参数的优化解.     

平面连杆间歇机构的综合方法与研究

本文根据间歇机构的基本设计要求,利用优化方法、图解法及解析法对间歇机构进行分级综合,简化了复杂的六杆间歇机构,编制了实用的优化程序,得到一种八杆间歇机构。该机构可利用四杆机构轨迹重合使间歇角大于180°。     

基于参数化设计的一种新型锻造操作机机构尺度优化

为了实现一种新型锻造操作机主运动机构的尺度优化,首先求解了该锻造操作机机构的位置及静力学反解。提出了一种采用ADAMS软件的几何线条建立该新型锻造操作机参数化模型的新方法,这种方法建模简单快捷,添加运动副方便,易于实现参数化。定义了升降缸驱动力效率和俯仰缸驱动力效率,然后基于升降缸驱动力效率及所需行程指标对升降驱动机构进行了尺度优化,以俯仰缸驱动力效率及所需行程为优化目标对俯仰驱动机构进行了尺度优化。最后基于解耦性指标对缓冲机构进行了尺度优化,结果使钳杆升降过程中其水平位移接近为零,极大地简化了锻造加工控制过程。     

新型多臂开口机构动力学

本文对新型多臂开口机构进行了动力分析。作者取摆动滑块为动参考系,导出了凸轮-导杆机构的相对运动关系式,并用间接法找到该高次方程的解。对于六连杆机构的非线性方程组求得其数值解。对整套机构建立动力学方程,并得到相应的结果。     

绳牵引并联机构拉力分布的优化研究

从理论上解决了应用于飞行器风洞试验的绳牵引并联机构拉力分布的优化问题。由于绳只能承受拉力,因此机构的运动控制必须实时计算各绳的拉力。以往学者将绳拉力的优化归结为一个线性规划问题并采用迭代法进行求解,而迭代法不仅计算速度慢,且无确定的优化解。为此,建立了基于影响系数的协调方程和能量最优解析方程,使拉力分布的最优解呈显式表示。     

连续挖坑机主运动四杆机构的优化综合

本文根据连续挖坑机作业的工艺要求和钻头理论,首先对连杆曲线进行了优化选择,然后根据优化后的连杆曲线进行了挖坑机主运动四杆机构的优化综合。本文在进行四杆机构优化综合时采用了简便而实用的初值选取法——四杆机构分析图谱法。     

平面连杆机构最优综合的一种新方法

本文提出了一种平面连杆机构新的综合方法——“最小圆心差法”。对于四连杆机构,综合分为两个步骤,可求得全部9个未知机构参数,即四连杆机构的全参数综合;对于六连杆机构,可求得13个未知机构参数。本方法不需要解非线性方程组,不需要使用通常的优化程序,设计点的数目多少不受限制,计算速度快,适于在微型计算机上计算,优化综合时无需事先给变量的初值。文中给出了几个算例并编制出了微型计算机的通用程序。     

机构系统概念设计中行为到机构的映射方法

基于功能一行为一结构映射的机构系统概念设计模型,在已知行为结构前提下,通过机构方案解的综合和优选,实现行为到机构的转换;基于输出构件基本动作进行机构分类,建立行为一机构形态学映射矩阵;建立执行机构系统方案评价准则和量化指标;基于遗传算法构建行为一机构映射优化求解数学模型和方法,并给出实例.     

基于小波三次样条插值的柔顺机构拓扑图提取

针对拓扑优化结果中普遍存在的棋盘格现象,采用小波变换与三次样条插值相结合的方法,对柔顺机构的拓扑图提取进行了研究.首先将拓扑优化解非线性变换到中间变量,以保证算法处理结果满足拓扑变量的约束条件;然后通过小波变换,将中间变量分解为近似系数和细节系数,并利用三次样条插值对近似系数进行处理;接着,将处理后的近似系数进行小波重构,再对重构结果进行非线性逆变换,得到相应的拓扑图;最后,基于拓扑优化的体积约束,评价算法处理结果及确定小波分解尺度.实验结果表明,该算法能有效消除拓扑优化结果中的棋盘格,提取出所希望的柔顺机构拓扑图.     

3-RRRT并联机器人位置分析

本文旨在研究和分析3-RRRT并联机器人位置的正、反解问题．运用了齐次坐标系法和空间矢量法对3-RRRT并联机器人机构进行了分析，用解析的方法给出了该并联机器人的8组位置反解，采用数值方法给出了该并联机器人的位置正解．并基于I-deas系统下的实体模型，应用MATLAB语言及其优化工具箱，实例验证了该数学模型的正确性．     

平面综合铰链四杆机构运动分析及其优化设计

将刚体的平面运动分析用于平面综合铰链四杆机构的运动分析中,讨论了已知连杆上一点的起始位置、连架杆的对应转角及机架长度等,平面四杆机构的解析解,并对其进行了优化设计。     

多目标优化问题近似解的一类组合标量化方法

根据多目标优化问题近似解的定义,对它的性质进行讨论;借助Ehrgott和Ruzika基于传统的标量化方法结合剩余变量提出的一类改进的ε-约束法组合标量化模型对多目标优化问题的近似解性质进行了研究;建立了多目标优化问题的近似有效解与标量化问题的最优解之间的关系,得到了近似真有效解与对应标量优化问题最优解的等价关系,并提出反例对部分结论进行了解释说明,指出若不满足所给定的条件,其结论不一定成立;所提出的主要结果是对一些已有标量化结果的改进与推广,为设计和求解多目标优化问题近似解的最优算法提供理论与方法基础。