棒材卷取的运动学分析

针对棒材卷取设备,通过在ADAMS中建立结构运动的简化模型、定义约束、施加动力,进行了虚拟样机的运动学仿真,以验证运动机构的简化以及理论计算的正确性.对装置机构利用ADAMS虚拟样机技术进行了运动仿真,以验证摆动机构的油缸速度、位移曲线与数值理论计算的结果是否吻合,并且验证了卷取设备在工作中的系统稳定性,为国内盘卷生产线的技术提供了理论依据.     

齿轮参数激光测量系统运动学分析与仿真

齿轮参数激光测量系统的运动平稳性和可靠性是保证测量精度的重要因素。为了了解该测量机构的运动特性,通过使用Solidworks软件对齿轮参数激光测量系统进行实体建模,采用D-H法对该测量系统各个运动关节建立了坐标系并进行了正运动学分析。利用MATLAB中Robotics Toolbox工具箱,对该测量机构建立了运动学模型并对其进行了运动学仿真,对运动关节进行了轨迹规划仿真。通过运动仿真结果,可以更加清楚地了解测量系统在测量过程中的运动过程,对轨迹规划的仿真验证了运动机构的可靠性和平稳性。     

搬运机器人运动学分析与仿真

对搬运机器人的运动进行研究,采用D-H法建立机器人运动学方程,对运动学的正问题和逆问题进行求解。在Matlab环境下建立机器人的运动学模型,利用RoboticsToolbox模块进行运动仿真。结果表明:通过模拟机器人的动态特性,得到机器人运动的位移、速度、加速度曲线,验证设计的正确性。     

SIMUUNK环境下双曲柄滑块机构的运动学分析

利用MATLAB平台中的SIMULINK工具对双曲柄滑块机构的运动学进行了仿真分析.将机构作为一个系统,通过其运动学方程来构造仿真模型,以机构的初始位置来设定模型中的相关参数后,得到了机构的运动参数仿真分析结果.最后以一个平台印刷机的主传动机构作为算例验证了该方法的正确性和有效性.     

空间喷气移动装置的姿态控制建模与仿真

喷气移动装置是宇航员在太空中进行舱外活动时的辅助移动装置,通过坐标变换和刚体动力学知识建立了喷气移动装置在空间运动中的运动学模型和动力学模型,利用MATLAB对其在空间中的运动进行模拟仿真,给出运动轨迹、三轴角速度变化曲线和三轴力矩变化曲线,并对其进行分析,验证了模型的正确性.     

下肢康复训练机器人步态规划及运动学仿真

为满足神经受损患者步行康复训练需要,设计了一种具有四自由度步态机构的下肢康复训练机器人,建立了步态机构正逆运动学解析模型;为使机器人能模拟不同步态为患者提供多种训练模式,根据步行运动特征,给出了以步长,步态周期及步态时相为参数的可调步态规划方法.通过基于Matlab＼Simulink＼SiMMechanics环境下的机构运动学仿真分析,验证了运动学模型的正确性以及步态规划的可行性,说明该四自由度步态训练机器人可以模拟正常人步行时的步态和脚踝运动姿态,满足患者步态训练需要.仿真结果还可用于步态机构的参数优化设计,并为后续人机控制系统研究提供必要数据和研究基础.     

基于Matlab的拉伸机上下料机械手运动学仿真分析

运用D-H方法建立了拉伸机上下料机械手的运动学模型,运用Matlab的Robotics Toolbox对机械手进行运动学仿真,得出机械手末端执行器运动轨迹曲线、关节运动曲线和速度曲线,从而验证机械手结构参数设计的合理性,也为机械手的控制系统设计和动力学、轨迹规划等研究提供了理论分析的依据。     

全地形铰接式履带车辆俯仰运动性能

为了准确求解全地形铰接式履带车辆俯仰运动过程中的运动学和力学相关参数,在深入研究全地形铰接式履带车辆俯仰运动机理的基础上,采用数学建模的方法建立了全地形铰接式履带车辆俯仰运动过程中的运动学和力学模型,理论上推导出用于求解前后车体最大俯仰角度、俯仰高度、重心运动轨迹半径以及车辆顺利完成俯仰运动时铰接机构所需要提供的最小拉力等的理论计算公式,并以某一具体铰接式履带车辆为例进行了数值求解。最后,采用虚拟样机技术对所建立的理论模型进行了验证,结果表明:理论计算值与虚拟样机仿真得到的结果较为接近,其相对误差均没有超过15%,满足工程实践的要求,进而验证了理论模型的正确性。该研究成果可为全地形铰接式履带车辆的结构设计和优化以及俯仰液压缸的选型等问题提供理论依据。     

绳牵引刚柔式波浪补偿并联机构的设计与建模

为了减少海上集装箱货物运输中风浪造成的损坏,提出刚柔混合驱动主动式波浪补偿并联机构. 基于刚柔混合并联机构的动定平台的矩阵旋转原理和几何封闭法建立位置逆解数学模型;利用空间几何原理构建机构位置正解数学模型;利用求导法则对位置逆解进行求导,建立速度雅可比矩阵与加速度的二阶影响矩阵;基于绳子是柔性变形体推导出系统刚度矩阵,探究影响系统刚度的因素和增加系统刚度的原则. 利用数值模拟仿真对运动学和系统刚度进行验证,结果表明位置正逆解的输入输出误差不超过实际误差的2.25%;发现理论仿真曲线和样机仿真曲线较吻合,误差不超过7.4%,验证了运动学模型的正确性;根据刚度矩阵发现刚度影响因素对系统刚度的影响规律. 通过对绳驱动刚柔混合驱动波浪补偿并联机构的实验验证,发现该机构的补偿效果均高于90%. 证明研究结果为刚柔混合主动式波浪补偿并联机构的运动和机构设计提供了理论支持.     

三自由度转载机械臂运动学建模及逆运动学求解

针对三自由度转载机械臂各关节的运动特点建立连杆坐标系。采用D-H方法建立了以关节为变量的机械臂运动学模型。采用齐次变换矩阵推导出系统的正运动学方程;采用反变换法求取运动学的逆解。通过运用Matlab软件中Robotics Toolbox进行仿真实验,验证了三自由度机械臂运动学模型及逆解计算的正确性。     

两轮并列式月球车的性能及其稳定性分析

随着国内外新一轮探月高潮的掀起,新型的月球车越来越受到人们的关注.文章提出了一种两轮并列式月球车结构以适应月球探测的特点和要求,并对两轮车的驱动原理和性能进行分析,为月球车的应用提供理论基础和参考依据.两轮车行走中箱体平台的稳定性是其在视觉导航及多车对接应用中的关键环节,针对箱体平台的稳定性对两轮车系统进行建模仿真并提出了两轮车系统的模拟控制方案.仿真结果表明采用状态反馈控制可以有效的实现两轮车系统的稳定性控制.两轮并列式月球车的特点和稳定性分析为新型探月车的研究提供新思路.     

基于摇杆—转向架机构月球车机构运动学原理

基于摇杆-转向架机构月球车机构原理图建立相应的正向运动学坐标变换方程,得出各相应关节相对参考坐标原点的位姿,依此求出车体中心速度;再在各轮和铰相对右后轮高度差已知的情况下建立逆向运动学方程,给出求解相应关节相关参数的方法。     

Numerical method for estimation of kinematical parameters for articulated rovers on loose rough terrain

Based on the study of passive articulated rover,a complete suspension kinematics model from wheel to inertial reference frame is presented,which uses D-H method of manipulator and presentation with Euler angle of pitch,roll and yaw.An improved contact model is adopted aimed at the loose and rough lunar terrain.Using this kinematics model and numerical continuous and discrete Newton’s method with iterative factor,the numerical method for estimation of kinematical parameters of articulated rovers on loose and rough terrain is constructed.To demonstrate this numerical method,an example of two torsion bar rocker-bogie lunar rover with eight wheels is presented.Simulation results show that the numerical method for estimation of kinematical parameters of articulated rovers based on improved contact model can improve the precision of kinematical estimation on loose and rough terrain and decrease errors caused by contact models established based on general hypothesis.     

Calculation on the pitch angle of rocker of a rocker lunar rover in uneven terrain and path planning

For the concerted motion of rocker lunar rover, the pitch angle of rocker of a rocker lunar rover in uneven terrain must be calculated. According to the character of passive shape-shifting adaptive suspension of rocker lunar rover, the model of rocker lunar rover and the model of terrain were both simplified. The pitch angle of rocker was calculated using forward solving, reverse solving and the method of offsetting the curve of terrain re- spectively. Because of the banishment of the nonlinearity of equation sets of calculation by reverse solving, the calculation of the pitch angle based on reverse solving was programmed by means of MATLAB. Simulations were carried out by means of ADAMS. The result verified the validity of the calculation based on reverse solving. It provides the theoretical foundation for motion planning and path planning of rocker lunar rover. As applications of the calculation of pitch angle of rocker, the multi-attribute decision making of path based on the concerted motion planning and the predictive control on lunar rover based on the Markov prediction model were introduced.     

基于刚柔耦合模型的月球车振动特性仿真

为了分析月球车在月表环境下的振动特性,将其作为一个刚柔耦合多体系统,基于三维实体造型和多体动力学分析软件建立了刚柔耦合动力学模型。根据美国国家航空航天局的研究,建立了月球表面位移功率谱数学模型,结合谐波叠加法获得了月表不平度。以六轮月球车样机JLUIV-6为研究对象,通过典型越障工况试验验证了所建模型的可靠性。以月面不平度作为振动激励对所建立的动力学模型进行了仿真,分析了月球车车体的振动响应及振动加速度幅频特性。结果表明,月球车在0.8～1.8Hz处存在明显的共振区域,为月球车系统设计及优化提供了依据。     

基于模糊逻辑的六轮月球车路径跟踪控制

以六轮差速转向月球车样机JLUIV-6为研究对象,推导了三维环境下月球车速度运动学模型,进而得出逆运动学模型。在路径跟踪阶层,根据横向偏差和角度偏差设计了车体的偏航角速度模糊控制器,并基于路径曲率和地形崎岖程度,引入模糊修正模块来控制车体的期望速度。在执行阶层,根据控制器输出的车体期望速度和角速度,用逆运动学模型给定车轮相应的转速指令,使其跟踪车体的期望速度和角速度。最后通过ADAMS/Simulink联合仿真验证了所提方法的有效性。     

Calculation on the pitch angle of rocker of a rocker lunar rover on uneven terrain and path planning

Forthe concertedmotion of rockerlunar rover,the pitch angle of rocker of a rocker lunar rover in uneven terrain must be calculated.According to the character of passive shape-shifting adaptive suspension of rocker lunar rover,the model of rocker lunar rover and the model of terrain were both simplified.The pitch angle of rocker was calculated using forward solving,reverse solving and the method of offsetting the curve of terrain respectively.Because of the banishment of the nonlinearity of equation sets of calculation by reverse solving,the calculation of the pitch angle based on reverse solving was programmed by means of MATLAB.Simulations were carried out by means of ADAMS.The result verified the validity of the calculation based on reverse solving.It provides the theoretical foundation for motion planning and path planning of rocker lunar rover.As applications of the calculation of pitch angle of rocker,the multi-attribute decision making of path based on the concerted motion planning and the predictive control on lunar rover based on the Markov prediction model were introduced.     

基于 PID 控制的月面巡视探测器坡度行驶仿真分析

通过月面巡视探测器爬坡轮与地面的相互作用分析,建立月面巡视探测器坡度行驶地面力学模型。根据双闭环直流调速系统工作原理,采用位置式PID控制算法编写了电机驱动仿真模块,并将电机驱动仿真模块融合到月面巡视探测器多体动力学仿真体系中,构建了完整的月面巡视探测器动力学仿真系统。对月面巡视探测器坡度行驶工况进行仿真分析,初步实现了对月面巡视探测器动力学模型的验证,为月面巡视探测器驱动控制算法、运动规划和路径规划仿真提供技术支持。     

Configuration and kinematics analysis of locking-releasing mechanism for side-loaded lunar rover

In order to save space for storing precision equipments,lower the center of mass of Lander and reduce lunar rover’s dimension constraint limited by mechanism of Lander,the locking-releasing mechanism of side-loaded lunar rover loaded outside Lander is presented,which is a kind of metamorphic mechanism.To ensure the working of this mechanism as the metamorphic process designed,configuration analysis of the locking-releasing mechanism is carried out,and topological structures are described by Huston lower numbered arrays.A kinematic mathematical model of the mechanism is established through homogeneous transformation matrix.The kinematic simulation validates the feasibility of the locking-releasing mechanism when the configurations are shifted from one to the other.     

基于ADAMS的六轮月球车动力学建模与仿真

针对月球的复杂地形环境,利用ADAMS软件建立六轮摇臂-转向架式月球车的三维仿真模型,对其进行动力学仿真分析,获得了月球车各部件和整车的动力学特性曲线,为月球车控制系统的设计与数值计算提供了理论依据.