机床整机动态特性的预测解析建模方法

应用均质梁、集中质量及结合部单元对机床进行整机动态建模,然后基于结合面的动态基础特性参数,应用于结合合成的思想建立了整机系统的动力学方程,编制了相应的整机动态性能预测解析软件。通过实例测试,证明该方法及软件是正确的。     

灌胶结合面对数控机床动态性能影响研究

为了定量研究灌胶结合面对数控机床整机动态特性的影响,该文根据试验测得的小面积灌胶结合面特性参数,建立预测灌胶结合面参数的神经网络模型.建立弹簧单元,将结合面参数应用在整机有限元模型中,分析整机动态性能.结果表明:灌胶情况下的整机动态性能比无介质情况下提高约20％.以机床动柔度为评价目标,研究了灌胶厚度对整机动态性能的影响,得出灌胶的最优厚度区间是1.5 ～2 mm.     

三角平台并联机器人奇异位形研究

介绍一种并联机器人奇异位形分析计算的新方法，该方法以动平台瞬时运动为基础，建立奇异位形条件，从而获得简化的奇异位形判别方程式，以三自由度三角平台并联机器人为例对这一问题进行研究。     

基于机电建模的加工中心轴间耦合问题

加工中心加工精度与其整机结构特性和各轴控制特性密切相关。考虑进给轴间的动态激励响应,研究加工中心整机在特定频率范围内的各向动柔度,对辅助机床设计具有重要意义。该文结合有限元建模和相关实验方法,分析了某双驱进给平台的结构动柔度,重点研究其机械系统的轴间耦合问题。提出了一种用传递函数组等效机械结构特性的整机机电联合仿真建模方法,并以此研究了某卧式加工中心机电系统的轴间耦合问题。研究结果表明:当加工中心存在某些模态振型同时影响刀具或工件在多方向的变形时,其机械系统和机电系统的轴间耦合在整机动柔度研究和控制环参数选择时必须予以考虑。     

三角平台并联机器人奇异位形研究

介绍一种并联机器人奇异位形分析计算的新方法 .该方法以动平台瞬时运动为基础 ,建立奇异位形条件 ,从而获得简化的奇异位形判别方程式 ,以三自由度三角平台并联机器人为例对这一问题进行研究 .     

罗茨鼓风机模态综合法动态特性分析

基于有限元模态综合方法分析了罗茨鼓风机整体动态特性,推导了子结构固定界面模态综合计算公式。以SSR125H型三叶转子罗茨鼓风机为例,采用SolidWorks软件绘制子结构与整机实体模型,建立了ANSYS四面体单元模型,通过数值仿真得到了固有频率与固有振型。通过整机模态分析,能够全面了解风机的动态特性,预知结构设计的薄弱环节,为减振降噪与结构改型提供理论依据。     

机器人研磨加工系统仿真分析

针对一种由RV—M1机器人、超声电火花复合研磨机和计算机等组成的机器人研磨加工系统，推导了五自由度机器人终端执行器的齐次变换矩阵，运用Pro／E和ADAMS软件建立了动态仿真模型，结合该模型对机器人运动学和动力学进行了分析，为实现机器人研磨加工的最优控制提供了新的方法。     

损伤梁单元等效节点荷载的计算及应用

分析了基于有限元刚度法形成单元等效节点荷载的局限性,通过引入截面割线柔度,研究了基于有限元柔度法理论计算损伤梁单元等效节点荷载的方法.由于不需要迭代,该方法能与经典结构非线性分析体系完全兼容.采用自主开发的结构非线性分析软件,对钢筋混凝土框架结构进行非线性全过程分析.研究表明,考虑了损伤的梁单元等效节点荷载,可更准确地反映结构在强非线性阶段的实际受力情况,提高计算效率,改善结构非线性分析的收敛性和稳定性.     

运动结合部的非线性对大型数控机床动力学特性的影响

为了提高大型数控机床的加工性能,从非线性动力学的角度考察运动结合部对机床动态特性的影响.针对某大型数控铣齿机床样机,建立包含运动结合部非线性的简化动力学模型,采用数值仿真算法求解模型的时域响应,通过快速傅里叶变换得到了关于动柔度的频域响应,并比较线性和非线性模型的响应差异,最后给出计算值和在机床样机上试验测量值的比较.结果表明,运动结合部的非线性显著影响了机床结构的共振行为和动柔度.     

并联机器人多柔体系统协同建模与动力学仿真

基于协同的思想,提出了一种对机构的多柔体动力学进行建模和仿真的方法.以多体系统动力学为基础,建立了柔性机构的空间动力学方程.利用多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS建立了3-TPT型并联机器人的多柔体动力学仿真模型,并对所建立的模型进行了动力学仿真研究.为了更加准确地说明分析结果,分别将刚性体和柔性体仿真结果进行对比,结果表明:由于杆件的柔性特点,其受力表现出了高度的非线性,这与实际相符.多柔体系统的仿真结果能更真实、准确地反映出并联机器人的实际运动特性,能够更准确地预测机构性能.这种方法为并联机器人的设计和优化提供了一种有效的分析方法.     

移动机器人行驶动力学及最优参数匹配

通过对移动机器人武器系统纵向平面内的动力学分析,建立了移动机器人纵向动力学方程,分析了其行驶的附着条件,提出了动力参数的最优匹配方法.行驶方程的Matlab仿真图形表示了机器人在行驶电机最大输出扭矩下,可以达到的坡度角和加速度.该研究为移动机器人的构形设计和功率匹配提供了理论依据.     

双足机器人动态步行仿人智能控制

针对双足机器人动态步行中存在的控制器复杂问题,提出了一种基于仿人智能控制的动态步行运动控制器.建立了平面五杆双足机器人动力学模型,通过模仿人类步行运动并根据动态步行过程中双腿的姿态变化,将动态步行复杂任务分解为顺序执行的4个过程,结合相平面法定性定量的分析,设计了步行运动控制模态及相应阶段的动觉智能图式群.仿真实验表明,该方法实现了双足机器人连续动态步行运动,控制方式简单易实现.     

高桩承台桥梁船撞动力需求的时程分析法

船撞桥问题涉及到材料、几何和边界条件的非线性,造成了整船碰撞有限元模型不但计算效率低下,而且较难为工程师所接受。鉴于此,提出采用简化的时程分析法来帮助设计者快速准确地掌握桥梁结构在船撞作用下的动力需求。在构建时程分析法过程中,首先基于两自由度碰撞分析模型,建立了基本的能量守恒方程和动量守恒方程以能量守恒方程和构建的动力撞击力和撞深曲线(Pd-a曲线)为依据,确定了船艏的最大撞深,并对结构弹性变形能的考虑进行了讨论。根据假定的加载时撞深与时间的关系和卸载时撞击力与时间的关系,推导了船撞作用加载和卸载的持时计算公式。总结形成了基于时程分析法计算高桩承台桥梁船撞动力需求的一般性程序,并将其运用工程实例中。工程实例计算结果表明:时程分析法计算所得的结构动力响应与整船碰撞模型结果基本一致,且计算效率较高。     

Stewart平台6-DOF并联机器人完整动力学模型的建立

采用RPY角描述方法，基于拉格朗日方程建立了Stewart平台6-DOF并联机器人完整动力学模型。此模型具有与一般机器人相同的结构，同时给出了模型所具有的基本性质。     

水下自重构机器人Kane动力学建模方法

针对水下自重构机器人构形多变且外部环境复杂等特点,提出了一种通用的、基于构形描述及Kane动力学的建模方法.利用图论中关于拓扑结构的描述方法,建立水下自重构机器人多种拓扑构形的统一数学表达,再结合Kane方法,在模型中加入水下各种外部环境作用力,最终建立封闭的水下自重构机器人运动方程.通过典型构形的建模实例,证明了该方法的可应用性和有效性.
     

间隙式单吸盘爬壁机器人动力特性分析

研究了带有新型吸盘结构的具有间隙式负压吸附方式特点的爬壁机器人的动力学问题。采用间隙吸附方式的爬壁机器人,其运动性能(可操作性、驱动性能等)主要由轮式移动结构决定,因此对爬壁机器人运动结构进行动力学分析是合理和必要的。基于拉格朗日乘子方程建立了机器人的动力学模型。利用Matlab/Simulink的动力学仿真,分析了吸盘吸附力和机器人方位角变化对爬壁机器人运动特性的影响,为改善和提高机器人的运动性能并为其结构优化设计与运动控制提供了理论研究基础。     

矿井提升系统动态仿真及与井塔结构的耦合振动分析

基于动力学仿真软件ADAMS和有限元软件ANSYS,建立了井塔结构与提升系统的动力耦合模型。对煤矿提升系统的一个运行周期(加速、匀速、减速)进行了动态仿真,分析了提升设备的运行对井塔结构动力响应的影响。在加速阶段,井塔结构的振动响应有增大的趋势,匀速阶段响应逐渐趋于稳定,减速阶段振动响应逐渐衰减。总体上振动幅值不大,且较为均匀。软件仿真和现场测试的结果进行对比发现,其速度时程图变化是一致的。在得到一些测试数据验证的基础上,提供的耦合振动分析方法对于评价提升系统和井塔结构的振动水平有一定的参考价值。     

输电线巡检机器人动力学建模与DME评价

以新设计的输电线巡检机器人为具体研究对象，采用D-H法推导出机器人的雅可比矩阵；然后建立输电线巡检机器人的Lagrange动力学模型，进而依据机器人动力学模型求得输电线巡检机器人的操作臂惯性矩阵，提出了基于操作臂惯性矩阵所建立的机器人动力学评价指标:动态可操作性椭球(DME:dynamic operability ellipsoid)评价指标；最后结合逆运动学的反解，建立了不同空间轨迹坐标下的动态可操作性衡量指标，获得机器人动力学性能最佳的越障轨迹.通过机器人跨越绝缘子障碍的实验证明了所提动力学评价方法的有效性.     

Design and implementation of an IPC-based control system for mobile robots

This paper introduces an autonomous mobile robot system applicable under dynamic environment.Every robot contains a muhi-sensor system, a differential-drive vehicle and a wireless LAN. A real-time on-board control system makes decision autonomously according to the perception from the multi-sensor system. Under the Windows operation system (OS), inter-process communication (IPC) mechanism of Linux OS is introduced into control system design. A distributed software architecture based on IPC,which can be used for multiple mobile robots system, is proposed. The architecture can make the system more flexible and scalable. The expansion of robot‘ s function and cooperation between robots can be. easily realized. The experiments and robot soccer game show the validity of the architectnre.