冗余驱动并联机构的性能特征及应用研究进展

冗余驱动并联机构是一类包含冗余驱动支链的特殊的并联机构.冗余驱动并联机构在工作空间、奇异位形以及刚度等性能方面有显著优势,但是也存在多自由度、非线性且耦合性强等缺陷.本文分析了冗余驱动并联机构的构型综合、刚度与稳定性、运动学与动力学、控制等性能特征,并探讨了冗余驱动并联机构在并联机床、医疗康复机器人以及移动机器人等领域的应用.为充分发挥冗余驱动并联机构的性能优势,需要进一步突破冗余驱动并联机构的解耦及优化等关键技术问题.     

基于免疫遗传算法的冗余并联机构多目标优化

针对电动并联机构驱动能力不足的问题,提出用3条冗余支腿来平衡负载的结构。同时,考虑到实际工况下,速度、驱动力和功率峰值过高给机构带来的负面影响,使用免疫遗传算法对该并联机构的结构参数进行多目标优化。仿真结果表明:与典型的六自由度并联机构相比,优化后电动支腿的速度峰值下降13. 83%,驱动力峰值下降24. 50%,功率峰值下降45. 68%。该冗余结构及优化方案,能够有效提高电动并联机构的驱动能力,适用于重载运动模拟试验台。     

高速绳牵引并联摄像机器人冗余驱动力优化求解

将完全约束绳牵引并联机构的冗余驱动求解问题转化为凸可行域上的多项式极值问题,提出了衡量驱动优化求解连续性和实时性的指标．通过对一个典型的摄像机器人驱动力分布优化问题的求解,对比分析了几种驱动力优化指标的实时性与连续性,并给出了指标选取的具体建议．     

新型三自由度混合冗余驱动机构运动学研究

在混合驱动理论和冗余驱动理论的基础上,提出新型的3-PSS-6R3自由度混合冗余驱动机器人机构.该机构能够实现二维平移和一维转动,由4条支链构成,其中3条为PSS(移动副-球面副-球面副)结构,对称分布于定、动平台中心,对机构的运动不产生约束;1条支链由平面混合驱动的五杆机构串联一个空间连杆组成,此支链同时对整个机构的运动产生约束.建立了该机构的位置逆解模型,在此基础上,运用数值方法对机构的运动学进行了验证.本文的研究结论为混合驱动机构向空间发展提供理论依据.     

基于机构位移模态子矩阵法的 铰接杆系机构奇异与运动分岔分析

提出通过追踪机构位移模态子矩阵行满秩与否来判断机构运动分岔点的新方法--机构位移模态子矩阵法.该方法将铰接杆系机构的自由节点分为驱动节点和从动节点,对应描述机构构型的变量分别为控制变量和状态变量.建立铰接杆系机构平衡矩阵,由奇异值分解得到整体机构位移模态,定义驱动节点对应的机构位移模态矩阵和从动节点对应的机构位移模态矩阵为机构位移模态子矩阵,当机构位移模态子矩阵出现非行满秩现象时,驱动节点或从动节点获得自由度,机构运动发生奇异.通过单自由度和两自由度机构算例分析证明了此方法的正确性与有效性.     

P-CVT并列多相传动机构运动弹性动力学分析

在考虑脉动无级变速器（P-CVT）传动机构弹性和机构之间动力弹性耦合的基础上,提出多相传动机构并联工作的新观点,给出了传动机构工作状态的判断方法．基于精确KED方法,建立并列多相传动机构的运动弹性动力学模型．以典型P-CVT作为算例,对输出速度、脉动率和工作状态等动态特性进行分析．结果表明:过渡时间和脉动率随着输出轴的转动惯量增加而分别增加和减少;出现单相工作、多相工作或零相工作等多种工作状态,并联工作机构数目及历时随传动比增加而分别增加．与传统模型相比,提出的数学模型较精确地反映了P-CVT真实运动规律．     

雷达天线举升机构液压驱动系统的设计

为了在一定高度范围内平稳地举升大中型雷达天线，提出了以液压为动力的驱动系统的设计．通过对液压驱动系统中一些关键参数的计算，确定了油缸的缸径尺寸和驱动电机的功率．经过样机调试，该液压驱动机构的举升过程平稳，可推广应用到其他需要架高工作的设备中．     

纳米电路交叉冗余容错技术研究

提出了一种针对纳米电路的数字电路容错设计新方法．该方法基于交叉冗余原理,利用两种二进制错误的不对称性,采用模块化方法对纳米电路进行容错设计．以阵列乘法器为例,采用新方法对电路进行设计和仿真,并结合实验结果与传统的可重构和三模冗余容错方法进行比较．交叉冗余方法无需检测模块及表决器,不会增加系统延时,并且在资源消耗方面远低于传统方法,对纳米电路尤其适用．     

庆祝白师贤先生九十华诞专刊

<正>白师贤先生是北京工业大学机械学科的创始人和奠基人。他长期从事机械学与机械动力学领域的研究工作,学术造诣颇深。在机构动力平衡、考虑弹性与间隙的机构动力学以及机器人机构学等领域,取得了突破性进展。发表论文60多篇,并出版了专著《高等机构学》,在全同产生了重要影响。1978年,     

凸轮机构的弹性动力学研究

根据凸轮机构弹性动力学研究的一般步骤,介绍了凸轮机构弹性动力学研究中所用的线性,非线性离散数学模型和连接体数学模型,以及用傅立叶变换和振型叠加法解动力方程的方法。同时研究了凸轮机构在变速输入下的动力响应。     

柔性连杆机构的震动力优化

提出了分析柔性连杆机构纯弹性震动力的“刚性坐标轴”方法，并以此方法对柔性连杆机构震动力最小化的截面系数优化结果进行分析，揭示了柔性连杆机构平衡与刚性机构平衡方法机理上的不同。     

行星轮系传动装置平面连杆式均载机构的均载效果分析

在已研究过的平面连杆式均载机构原理的基础上，对目前已具有一定应用前景的各种平面连杆式均载机构的均载效果进行了分析研究，开发出一种既适用于同一种均载机构不同尺寸的均载效果分析，又适用于各种不同类型的均载机构之间进行均载效果比较的方法，并编制成通用程序。     

行星齿轮传动装置机械式均载机构的均载原理

介绍了行星轮系中各种均载机构的概况,并进行了分类。对机械式均载机构的均载原理进行了一一的剖析,为已具有一定的应用前景的各种平均连杆式均载机构的广泛应用打下基础。     

多自由度仿人型假手设计

为了突破目前假手功能的局限,提高使用者的认可程度,设计了集成化的多自由度假手.它的手指设计采用了两种四连杆机构,基关节和中关节之间采用欠驱动连杆传动,能进行自适应抓取;中关节和远关节之间采用耦合连杆传动.手里有三个驱动电机,食指、拇指分别由一个电机驱动,其他三个手指由一个电机驱动.手指上安装了位置和力矩传感器.控制系统由两个DSP控制板组成,不仅实现了基于两路肌电信号的假手动作识别,并且可以进行手指的位置和力矩控制.抓取实验显示这个假手具有很高的抓取能力和灵巧性.     

小卫星快速机动与高精度稳定控制分配策略

为满足灵敏小卫星大角度姿态快速机动与机动后快速高精度稳定的需求,针对具有推力器与飞轮等异构执行机构的冗余配置方案,提出了一种在轨动态选择执行机构实施机动任务的控制分配策略.基于优化方法的控制分配算法将期望控制量在冗余混合执行机构间进行动态分配,根据卫星当前状态适时改变优化目标函数中各控制指令的权重,最后通过标准化的求解过程来完成对执行机构的动态选择.最后,针对Microsim仿真平台的执行机构配置所进行的数学仿真结果表明,该策略能够完成小卫星大角度姿态快速机动与高精度稳定的控制分配任务,并满足特定时期选择特定执行机构执行任务,以及限制最大机动角速度等约束条件.     

单自由度平面连杆机构等效转动惯量计算公式

在平面连杆系统动力分析及仿真中,需要对平面连杆机构系统建立等效的动力学模型,其中等效转动惯量是一个很重要的量,因此建立平面连杆机构等效转动惯量的解析计算公式是非常必要的。在系统动能相等的条件下,以质点系动能和刚体绕质心转动动能为基础,引入多余坐标,通过平面连杆机构的非线性稳定的几何约束消去多余速度,导出了以原动件的位移为广义坐标和其他构件的位移为多余坐标表示的等效转动惯量的计算公式,并以一个实例来说明等效转动惯量公式的使用,为平面连杆机构的过渡过程动态仿真提供了理论基础。     

RPR-RRP平面连杆机构等效转动惯量及其神经网络模型

在系统动能相等的条件下,以质点系动能和刚体绕质心转动动能为基础,引入多余坐标,通过平面连杆机构的非线性稳定的几何约束消去多余速度,导出了以原动件的位移为广义坐标和其他活动构件的位移为多余坐标表示的等效转动惯量的计算公式.为消去多余坐标引入了BP神经网络,建立了以广义坐标为自变量的等效转动惯量的数学模型.并以RPR-RRP平面六杆机构为例说明了等效转动惯量的计算过程.     

RS'SR空间四杆机构的输入扭矩波动平衡实验

本文通过实验研究,验证了文[8]的RS'SR空间四杆机构输入扭矩波动平衡理论,为空间机构输入扭矩波动平衡提供了实验研究方法。     

冗余驱动的平面并联操作手的输入力优化

介绍了带冗余驱动器的平面并联操作手的两种结构,基于动力学方程分析了它们对不同的优化目标的输入力最优化问题.结果表明,加入冗余驱动,可明显降低并联操作手的驱动力     

欠驱动机械臂Acrobot的模糊控制

欠驱动系统是一类控制器少于系统自由度的二阶非完整系统,在工程技术领域有着广泛的应用背景.针对欠驱动Acrobot机械臂系统,提出一种简单可行的摇起和平衡控制策略.运用部分反馈线性化的状态反馈控制设计摇起控制器,利用模糊控制技术设计平衡控制器,两个控制器通过切换装置实现转换.通过与T-S型的模糊控制器仿真结果进行比较,验证了该方法的有效性.