一种模块化机器人的拓扑构型优化

采用遗传算法对一种关节型模块化机器人系统面向任务的拓扑构型优化设计问题进行了研究。对任意机械臂拓扑构型组成模块的类型、参数、数量及模块间连接顺序和装配方位等信息进行了二进制编码。按照性质不同将设计要求划分为刚性要求、柔性要求及刚性+柔性要求,对不满足刚性要求的拓扑结构通过过滤器处理以提高效率,对其他拓扑结构进行构型评价并以评价结果的加权和的形式建立构型评价函数。以自由度最小为主要优化目标,结合遍历法和遗传算法给出一种拓扑构型优化设计方法。构型优化实验验证了该方法的有效性。     

自重构仿生四足机器人运动学分析及仿真

自重构模块化机器人是由多个相同的单元模块构成,可以在复杂环境中独自完成各种构型和工作姿态.在分析自重构模块化机器人单元模块机构的基础上,提出一种由10个相同单元模块构成的自重构仿生四足机器人,建立其运动学模型,运用D-H法推导出该机器人的正运动学和逆运动学方程,将设计出的机器人三维模型导入Adams/view中进行运动仿真分析,验证该机器人运动的可行性与设计的合理性.     

多种构型正逆运动学统一求解方法研究

改良新型旋转液压伺服关节,设计了基于此关节的回转及摆动模块,为了便于分析,由这两种模块组成六自由度旋转液压伺服机器人构型,并针对六自由度旋转液压伺服机器人多种构型正逆运动学统一求解难,利用局部指数积方法和遗传算法相结合建立六自由度旋转液压伺服机器人多种构型正逆运动学统一求解方法,绘出适应度函数、最优末端位置和姿态差函数曲线图,并列出数据和表格,证明此种方法对六自由度旋转液压伺服机器人多种构型正逆运动学统一求解具有可行性,同时能为其他可重构模块化机器人提供借鉴。     

模块化机器人几何误差分析及参数辨识研究

为解决模块化机器人重构后误差的快速补偿问题,对模块化机器人几何误差来源进行分析,将其划分为模块参数误差和模块间装配参数误差.基于指数积公式和齐次变换对关节模块、连杆模块及模块间装配位姿进行数学描述,建立关节-连杆子装配体的实际运动学模型.给出一种基于精密球和外部测量的模块参数及模块间装配参数辨识方法,完成子装配体运动学...     

基于层序列数组的可重构机器人动力学建模方法

可重构模块化机器人系统具有单元模块种类多、结构复杂且构型种类多样等特点,由于每次重构其动力学方程随构型变化而发生改变,使得传统建模方法不适合直接应用到其建模过程中。针对这一问题,文章提出一种具有模块化思想的动力学模型自动生成方法。首先根据各模块的特点采用旋量理论建立单元模块运动学、动力学模型,然后利用层序列数组(Layer Sequence Array)对系统拓扑结构及构型信息进行表达,确定各模块之间的相互作用关系,并结合牛顿-欧拉公式给出了可重构机器人动力学自动生成算法。最后通过仿真计算验证建模方法的可行性和有效性。     

M~2SBot新型自重构机器人拓扑构型描述及运动学研究

介绍了一种新型自重构机器人系统,研究了基于旋量理论的自重构机器人正、逆运动学算法。在分析M2SBot机器人模块拓扑结构的基础上,建立描述自重构机器人拓扑构型的三元组矩阵;利用拓扑结构信息和模块坐标系间的齐次变换,获得各个模块的运动旋量并自动生成自重构机器人正运动学方程。采用遗传算法求运动学的逆解,在传统遗传算法的基础上提出了"移民"策略和局部优化的改进方案。最后,以双支链构型为例,给出了正运动学方程自动生成的具体步骤,并在MATLAB平台上进行逆运动学仿真,验证了改进遗传算法的有效性。     

基于旋量的模块化机器人运动学分析及仿真

主要研究了不依赖于构型的旋量运动学自动建模方法。基于模块库搭建出不同自由度的模块化机器人,通过此旋量运动方法可对每种构型使用公式进行正运动学分析,使用迭代算法进行逆运动学分析。在进行用户界面编程、轨迹规划和仿真后,以其中一种构型进行验证,得到了运动位姿、末端轨迹和各关节参数与时间的关系曲线,证明了这种方法的通用性和准确性。     

模块化可重构外肢体机器人

针对单人无法独立完成的操作任务,需要额外辅助的需求,提出并研制了一种模块化、可重构的外肢体机器人,该机器人由多个结构、功能相同的基本模块单元串联组成。为了实现模块化外肢体机器人的模块连接配置与变形重构能力,分析了基本模块单元的结构、功能需求,根据需求设计了基于舵机驱动的模块单元。每个模块单元由两个楔形子模块共轴相互转动构成,形成一个转动自由度。设计了基于磁铁吸附的机械连接机构,可以实现两个模块间的快速连接与分离;提出了双排金属触点间隔错位连接方法,保证两个模块单元间实现可靠的电气系统连接。划分了双模块串联条件下4种不同的连接方位,得出了外肢体机器人的构型配置种类与串联模块个数关系。面向具有任意模块个数、不同连接方位的外肢体机器人,建立了基于虚拟转轴的模块化外肢体机器人通用正向运动学模型。对基本模块的转动能力、承载能力、快速连接能力以及外肢体机器人在焊接过程中,辅助操作人员夹持导线、递送电话等能力进行了试验,验证了所提出的新型模块化外肢体机器人的辅助能力。     

一种可重构模块化机器人系统的运动学研究

介绍了一种可重构模块化机器人系统,进行了基于指数积法的模块化机器人的运动学研究。采用装配映射矩阵描述模块装配的拓扑结构信息。利用拓扑结构信息和模块坐标系间的齐次变换,获得了各个关节的旋量坐标并自动生成了基于全局指数积法的机器人运动学正解模型。通过对旋量坐标的伴随矩阵变换获得了机器人的空间雅克比矩阵,进而采用速度变换的方法得到了夹爪坐标系相对于空间坐标系的雅克比矩阵。采用Newton-Raphson迭代方法,利用雅克比矩阵的广义逆实现了运动学逆解的求解。并通过仿真实验验证了逆解求解方法的有效性。     

一种可重构模块化机器人的设计与运动学分析

设计了一种结构简单、联接方便的模块化机器人关节结构,每个模块具有统一的机械接口和电路接口,实现了接口的通用化,可以根据实际工作需求自由选择关节模块数目进行机器人的结构搭建,实现在不同工况下,满足相应的机器人所需要的自由度。用旋量理论对该模块组合的六自由度机器人进行运动学求解和工作空间分析,充分证明了模块化关节结构设计的可行性与有效性。     

一种模块化控制台的设计实现

为实现控制台的快速响应设计,达到降低成本的目的,研究了控制台的模块化设计方法,给出了控制台模块的设计思路。根据模块化设计理论,将控制台划分为柜体、台板、显示固定3大模块,同时进行了模块系列化。通过对不同系列的模块进行组合与搭配以快速满足用户提出的不同需求,有效降低了设计、生产、管理成本。     

基于PLC的智能温室环境控制系统

研究并设计一种基于PLC的温室小气候温湿度自动控制系统。该系统主要包括自行设计的输入、输出接口模块、数码管显示模块、外围驱动设备等,并说明了其硬件结构。实验证明,该方法能使PLC对多路模拟量信号进行采集,降低系统成本,结构简单,运行可靠,易于实现。     

大型齿轮齿形、齿向误差一体测量技术

提出了大型齿轮齿条刃边测头在机综合测量方案,阐述了该测量系统软件的主要功能模块,给出了对大型齿轮齿形误差和齿向误差测量与评定的实例。     

基于相关矩阵的产品配置模型和算法实现

大规模定制生产是用大规模生产的高效率和低成本来生产能满足不同用户个性化需求的生产模式 ,配置设计是大规模定制生产的重要关键技术之一。在分析产品配置模型特点的基础上 ,提出了基于相关矩阵表达模块之间配置关系的思想 ,并对配置规则的表达、相关矩阵的构建进行了研究 ,建立了基于相关矩阵的产品配置模型与确定模块选配关系的相关矩阵的搜索算法。最终 ,以定时器产品的配置设计为例 ,对以上理论进行了实践     

基于企业细胞单元的动态联盟构造方法研究

提出了一种基于企业细胞单元的动态联盟构造方法。从联盟企业与生物体以及联盟企业组织单元与生物细胞两层面的辩证关系角度,分析了动态联盟企业的生物特征。在此基础上提出了动态联盟企业细胞单元的概念,结合生物体的特征,分析了基于企业细胞单元的动态联盟企业工作流程。通过比较生物体特征与联盟企业业务实现过程的相似性,设计了基于生物体特征的软件Agent功能模块,并利用这些功能Agent模块,给出了动态联盟企业的过程建模研究。     

基于VPX的模块化综合电气互连技术

构建快速响应体系是未来航天技术的发展趋势,模块化综合电气互连技术是关键。文中研究了基于VPX的模块化综合电气互连技术,实现了各功能模块间无缆化高速快速互连功能。背板采用单星互连的拓扑结构,各功能模块统一封装,由交换板通过身份识别技术进行集中控制,实现各功能模块的无差别互换。电源管理采用数字化配电技术,实现各功能模块的到位检测、顺序上电、过流保护等健康管理功能。     

混凝土泵车的产品模块建模方法研究

针对泵车产品设计成本高和开发周期长的问题,采用模块化建模方法建立了泵车模块化产品开发平台。以泵车销轴为例,通过模块几何形状和结构参数分析,建立了销轴模块的主模型、主文档,生成了不同的销轴工程图实例。对泵车一级模块和二级模块的模块接口进行了类别划分。根据产品数据管理系统(PDM)和产品主结构,构建了订单产品模块化设计需要的模块分类树,划分出了泵车的基本模块、必选模块和可选模块,在此基础上进行了产品结构参数系列化设计和产品结构模块系列化设计。泵车模块建模方法在企业的实践结果表明:该方法减少和优化了约30%的零部件品种规格,缩短了近50%的产品研发时间,在降低生产成本的同时还提升了泵车产品的研发质量和品牌竞争力。     

IGBT模块空洞率与其温度分布特性关系研究

IGBT模块焊接层空洞会使得模块局部热阻增加、散热能力降低进而导致表面温度场畸变。本文基于红外热像仪和DSP控制单元搭建温度分布检测系统,实现IGBT模块温度场信息的采集、处理和分析。根据实验需要采用自制IGBT模块研究空洞对温度场的影响。通过对不同空洞尺寸的模块进行实验,获得空洞率与温度场分布特性之间的关系。结果表明IGBT模块温度分布特性可以用来进行空洞的定量检测,并给出了根据表面温度特性对IGBT模块性能评估的一般方法。     

桌面式微型工厂原型系统建模研究

借鉴虚拟制造的建模方法,开展了针对以准分子激光直写刻蚀加工为主要加工手段,以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模研究,规划了桌面式微型工厂的框架,确定了系统的结构组成,讨论了组成模块的功能、实现方式及不同模块间的联系与集成关系等。     

基于Web的协同设计构模系统

提出了一种建立基于 Web的协同设计系统的模块化方法。系统的设计模块结构包括中心设计模块和学科设计子模块。中心设计模块就是设计小组依据用户对产品性能的需求而建立的设计项目管理和控制模块 ;学科设计子模块则是与产品设计项目相关的各学科领域在 Web上建立的分布式模块。它们分别封装了各个学科专业领域的设计知识、应用程序和工具软件等。系统框架为设计模块提供一致性的设计表征语言 ,协同、协调工具及模块间信息交互机制 ,依靠框架支持的各设计模块通过 Web联系在一起就构成了一个开放的、协同的集成设计系统。本文还以毛化钢板的功能形貌设计为例介绍了协同设计系统的多学科设计模块结构的构造方法