码垛机器人运动精度可靠性及其灵敏度分析

运动精度是评价机构质量的重要考核指标.针对码垛机器人四杆机构,运用矩阵法建立了机构输入,输出关系的运动精度分析模型.在考虑了基本尺寸误差和运动副间隙误差的基础上,运用二阶矩和摄动法给出了码垛机器人四杆机构运动精度可靠性的设计方法,并结合算例求出了不同间隙误差情况下机构位置精度的可靠性指标,并计算出其可靠度.结合可靠性的分析结果,运用可靠性灵敏度技术在算例中给出了码垛机器人四杆机构各随机参数可靠性灵敏度的变化规律.     

2-DOF并联行程放大机构结构参数优化

为研制一种能实现快速行走、运动灵活性好的仿生四足机器人,对一种能够实现机构末端位置行程放大的2自由度并联机构进行运动性能分析与结构参数优化,并将优化结果应用到仿生四足机器人的腿部机构,研制出样机。首先,推导2自由度并联行程放大机构位置反解,建立机构的线速度雅克比矩阵,对机构的工作空间进行分析。其次,建立机构运动灵活性能评价指标,揭示主要结构参数对灵活性能指标的影响规律。然后,采用容限加权法确定一组合理的结构参数,使运动灵活性能指标达到最优。最后,根据优化的结构参数设计出仿生四足机器人腿部机构和整体的虚拟样机,并进行虚拟样机运动仿真。仿真结果表明:并联行程放大机构各驱动参数变化平稳,理论速度和仿真速度误差在±1.6×10~(-6)m/s范围内,验证仿生四足机器人腿部机构设计方案和结构参数的合理性及理论推导的正确性,为该仿生四足机器人的进一步研究奠定了基础。     

基于Monte Carlo法的改进型Delta并联机构运动可靠性分析

建立了改进型Delta并联机构的运动位置误差模型,模型不仅考虑构件几何误差,而且在机构动力学研究基础上考虑了的机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差因素。结合MATLAB软件生成伪随机变量作为机构可靠性分析的随机抽样试验参数。当机构按某运动规则运动时,利用Monte Carlo法采用点评价方式,得到不同运动时刻机构的运动位置可靠度和机构末端误差的均值和方差。通过对不同误差模型可靠度数据对比,发现机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差对机构可靠性的影响不可忽视。     

温固耦合下轴对称推力矢量喷管驱动机构的运动精度分析

基于空间AVEN驱动机构的运动学方程,利用全微分理论建立了该机构运动精度分析的数学模型,研究了输入误差、构件加工误差、运动副间隙对机构输出的矢量角和喷口面积的影响;基于ANSYS软件,分析了主要构件收敛调节片、扩张调节片和拉杆在高温高压下的变形对机构输出的矢量角和喷口面积的影响,最后对各影响因素进行综合分析。得出机构的定位参数误差、A9转向环转动角误差及温固耦合作用是影响AVEN驱动机构运动精度的主要因素。     

基于非概率区间理论的工业机器人运动可靠性研究

由于受到制造误差、装配误差、工作磨损以及关节间隙等因素的影响,机器人连杆参数通常表现出非概率性,导致无法预测其真实的概率分布.文中采用区间理论对机器人连杆参数进行分析;然后,基于非概率区间理论建立了工业机器人末端位姿误差模型以及机器人运动可靠度评估模型;最后,引入实例进行分析,得到在设定运动轨迹下机器人末端执行器的运动...     

加工中心精度可靠性分析

五轴车铣复合加工中心是军工、航天、汽车、医疗机械等机械制造领域中重要的高档数控机床。通过分析五轴车铣复合加工中心的结构,基于D-H方法,建立了运动学方程。基于广义的工作空间,结合精度可靠性,提出了精度工作空间的概念,给出了精度工作空间的定义,并基于蒙特卡洛方法分析了车铣复合加工中心的精度工作空间。不同运动参数对加工中心精度可靠性的影响是不同的,为了分析各运动参数对精度可靠性的影响程度,建立了机构精度可靠性数学模型,应用解析法进行了精度可靠性灵敏度分析,得出运动可靠度对各运动参数误差均值和方差的灵敏度。     

基于物理模型的舰船设备可靠性分析

饱和蒸汽压力调节系统是某型舰船动力装置的典型控制系统.基于其物理模型,在建立数学模型的基础上,考虑可能影响机构运动可靠度的两种因素,利用可靠度经典模型对该型调节系统的输出误差进行了定量的分析,并采用蒙特卡罗仿真模拟对可靠度模型进行了验证.     

仿生拱泥机器人运动数学模型研究

介绍了基于蠕动原理仿生拱泥机器人的用途和基本工作原理。对基于蠕动原理仿生拱泥机器人的运动路线进行了分析,并推导出运动路线的表达公式。在此基础上,分段建立了基于蠕动原理仿生拱泥机器人整体运动的数学模型。这些数学模型可以用作基于蠕动原理仿生拱泥机器人运动过程计算机仿真研究的仿真模型,同时也为改进基于蠕动原理仿生拱泥机器人试验样机的设计打下了一定的数学基础,并为设计基于蠕动原理仿生拱泥机器人工作用机和进行仿生拱泥机器人的应用分析打下了一定的理论基础。     

3SPS+1PS髋关节并联仿生试验系统工作空间优化

为使人工髋关节试验系统具有仿生模拟人体髋关节运动特性的能力,不但要使其能模拟髋关节各种运动形式,而且其运动输出空间应完全覆盖实际人体髋关节的运动范围,这也使得对其运动空间进行深入分析成为必要。针对作为髋关节并联仿生试验系统核心运动模块的3SPS+1PS并联机构,利用四元数法建立其逆/正解运动学模型,基于动平台三点构造法构建了3SPS+1PS并联机构的量纲统一速度Jacobian矩阵,分别比较了该矩阵条件数在不同运动空间及结构参数下的取值变化情况,得到条件数平均值与机构定、动平台上球副中心连线长度比值、球副许用转角及动平台中心位置高度等参数之间关系,优化了机构结构参数,进而得到了运动性能良好的运动空间区域。髋关节并联仿生试验系统运动空间的研究对其运动路径规划、动态特性分析及控制系统设计具有重要的意义。     

可重构机器人误差旋量建模与灵敏度分析

针对可重构机器人模块结构设计制造与构型变化引起的尺寸及几何参数等静态误差,将可重构机器人静态几何参数误差等效为机器人关节上的结构误差和传动误差,并将其看成是一种假想广义运动副微小旋量运动的结果,从而建立可重构机器人含误差旋量的运动学指数积模型。基于可重构机器人输入误差与输出误差的关系,建立了误差参数灵敏度系数模型。基于MATLAB仿真分析了可重构机器人各误差参数的灵敏度系数以及误差参数对机器人末端位置的影响规律,有利于对可重构机器人轨迹精度进一步分析和优化,以及为不同精度要求的工业机器人设计与装配提供有效的理论支持。一种6自由度可重构机器人的仿真实验验证了误差旋量建模方法以及误差参数灵敏度分析方法是有效的。     

一种铆接机械手的运动精度可靠性分析

介绍了一种六自由度工业机器人的运动精度可靠性分析方法。通过分析一种铆接机械手的结构,基于D-H坐标法,建立运动数学模型,并考虑加工和装配过程中尺寸误差和间隙误差的随机性,将结构参数和运动变量误差视为随机变量,建立运动误差模型,结合机构运动学和可靠性理论,构建机械手运动精度可靠性模型。通过算例,验证了该方法的可行性,为该类型工业机器人的可靠性设计和结构优化提供了一定的理论参考。     

仿生虎鲸负载特性数值模拟及可靠性灵敏度分析

仿生虎鲸作为仿生机器鱼的一种,在海洋开发和科学考察研究中具有重要的作用.基于扑翼运动原理,对仿生虎鲸的运动机理进行分析,利用Matlab对其瞬时负载进行了数值模拟.基于应力-强度干涉理论,建立了仿生虎鲸直行和转弯运动负载可靠性分析的状态函数,计算得到了仿生虎鲸直行和转弯运动负载的可靠性指标和可靠度,结合可靠性灵敏度分析理论,得到了仿生虎鲸运动负载的设计参数的无量纲化灵敏度,分析了设计参数对可靠性的影响程度.为在以扑翼理论为推进器的仿生水下机器人设计研究和优化设计领域提供了理论基础、准确的数据支撑和一种有效的数值计算方法,具有重要的实际工程意义.     

基于连续接触“有效长度模型”及Archard磨损的运动可靠性分析

以某装卸机械中的铰链四杆机构为例,提出了一种运动可靠性的计算方法。将原始杆长尺寸误差、铰链间隙误差及磨损量误差均视为随机变量,基于诸影响因素均服从正态分布的假设,对机构进行了运动可靠性分析数学模型及计算机编程计算。对"有效长度模型"理论进行改进,建立了连续接触的"有效长度模型"。根据Archard磨损理论,对机构进行运动及受力分析,建立新的运动副磨损模型。使用Matlab软件对实例进行编程计算,定量对比分析了上述因素对机构装卸手臂输出位移可靠度的影响程度。此方法不仅结果更加精确且更接近工程实际。     

四足仿生机器人单腿机构工作空间的优化设计

四足仿生机器人工作空间的形状和大小对其优化设计具有重要的作用.因此,对设计的四足仿生机器人单腿机构进行了简化,根据其髋关节、膝关节的运动参数范围,采用蒙特卡洛方法在Matlab软件上画出了其工作空间的形状,利用数值积分的思想求出了工作空间的面积大小并对几何误差进行了分析.最后,以足端工作空间面积最大为优化目标,确定了大腿和小腿的最优比例,实现了四足仿生机器人单腿机构工作空间的优化设计.     

爬楼轮椅座椅姿态调节机构的可靠度及灵敏度分析

爬楼轮椅座椅姿态调节机构为一新型两自由度交叉四连杆机构,其运动精度直接影响着爬楼轮椅运动的稳定性。针对座椅姿态调节的交叉四杆机构,利用矩阵的方法建立了机构输入、输出关系的运动精度分析模型,进而建立了机构运动精度的可靠度及灵敏度数学模型。在基本尺寸误差和运动副间隙误差的基础上,求解出了三种运动副间隙误差情况下机构运动精度的可靠度。同时,也求解出了在不考虑运动副间隙误差情况下机构中各基本参数的可靠性灵敏度,最后利用Matlab进行仿真发现机构保持了较高的可靠度及适当增加杆长可改善机构的灵敏度。     

3-R2U2S并联机器人的机构参数标定法探究

分析了并联机器人机构参数标定的一般方法,针对3-R2U2S并联机器人的特征,基于自动协作原理提出了一种新的参数标定法。其原理是把所有引起加工位置误差的影响因素均归结为机器人机构参数的变化,求出包含各种误差源的综合修正杆长影响因子,获得较为精准的机器人运动学反解方程。为校核可靠性,搭建3-R2U2S并联机器人样机标定实验中心,在机器人工作空间内,随机选取50个点进行测试,将其坐标代入修正的运动学反解方程中,求出各支链驱动转角的理论输入值。实验结果表明,理论输入值与实际输入值的偏差控制在允许范围内,验证了运用自动协作法求解修正杆长来建立3-R2U2S并联机器人运动学反解方程的准确性和可靠性。     

仿生咀嚼机器人的工作空间分析及参数优化

利用UG软件建立模拟人类咀嚼机构的仿生咀嚼机器人的6-PSS三维模型;利用齐次变换矩阵描述动平台在运动过程中的位姿状态,建立运动学模型进而进行位置逆解的分析计算;确定工作空间搜索范围及影响因素,采用边界搜索法进行工作空间的边界求解,并分析比较了不同咀嚼姿态下的工作空间;通过分析工作空间与咀嚼机构尺寸参数的相关性分析,确定了工作空间优化模型的设计变量、目标函数及约束条件,利用坐标轮换法对球副支柱向量和杆长进行了优化,进而获得了运动性能良好的工作空间区域。仿生咀嚼机器人工作空间的优化对其运动路径规划、动态特性分析及系统的精确控制都具有重要的指导意义。     

3-PCR并联机器人机构的运动学分析

对一种新型的空间三平移并联机器人机构进行了运动学研究。基于机器人机构的约束方程,求得该机构的位置反解;使用Bezout消元法得到该机构的位置正解的解析解,并通过实例验证了其正确性;建立了三个输出运动参数与三个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;通过算例及仿真对所规划的运动轨迹进行验证。     

爬楼轮椅后腿机构的运动精度可靠性分析

轮腿混合式爬楼梯轮椅的后腿可以看作是典型的五杆机构,其运动精度的高低影响着爬楼轮椅爬楼梯的能力,运用封闭矢量法建立了后腿机构运动输入、输出模型,在同时考虑了杆件尺寸制造误差和运动副间隙误差的基础上,建立了轮腿式爬楼轮椅后腿输出角度可靠性、灵敏度模型,利用MATLAB对数学模型进行仿真,得出机构在不同运动副间隙情况下可靠性的变化规律和其在不同参数下可靠性灵敏度的变化规律,为以后提高后腿机构的运动精度提供了理论依据。     

机器人机构精度综合的正交试验法

采用正交试验法综合机器人机构精度,只需要较少的计算仿真工作量就可分析出机器人定位误差,甚至不需要制造出具体的机器人物理样机。该试验方法可以缩短误差综合的计算过程,简化机器人误差综合。基于此,总结国内外有关机器人和空间机构精度研究,建立典型3R机器人的误差传递模型,利用正交设计表均衡排布各参数的误差水平,对各组试验结果进行方差分析,绘制某一复杂曲面任务下机器人末端的误差分布图和影响末端误差因素的显著程度顺序图。结果表明,正交试验法能够快速计算出当前目标点下误差因素对末端误差的影响显著程度,指导机器人精度设计和运动学参数的标定。