可重构机器人单元组合的自同构研究

可重构机器人利用单元组合结构,可以提高环境适应性,改善机器人的使用性能,本文首先提出了一种新的可重构机器人单元结构模型,然后针对可重构机器人拓扑构形中所存在自同构问题,根据单元组合拓扑构形的邻接矩阵,提出了拓扑结点的关联属性及其关联度码的概念,在此基础上,提出了单元组合自同构的列举算法,以及同一拓扑构形特征下所有非同构单元组合状态的计算方法。最后对一拓扑构形实例进行了计算,计算结果表明,本文提出的自同构算法简便有效,使用灵活,可用于可重构机器人的单元组合结构设计。     

一种机器人第七轴系统的优化设计方案

针对机器人竖直加工范围较小以及机器人第七轴的弯扭复合变形问题，将响应面法与结构拓扑相结合，提出一种抬高式重载机器人第七轴全局优化设计方案。该方案根据轨道交通车体表面打磨产线的设计需求进行第七轴结构设计，由机器人加工极限位姿建立七轴系统几何模型，并根据单元理论选定单元，建立基于虚位移的线性有限元方程，进行静力分析求解。根据分析结果，将第七轴系统划分为基座与加高座结构件两个模块，分别将其关键尺寸参数化，并通过Box-Behnken方法设计试验采样，建立基于多元二次线性回归方程的二阶响应面模型，结合输出的灵敏度分析结果建立强响应因素3D响应云图，采用遗传算法分别对各模块响应面求最优Pareto解，根据易加工原则，确定关键尺寸，完成尺寸优化。最后对加高座结构件模型进行拓扑优化分析，去除设计域冗余材料，结合实际加工情况，对拓扑结果进行模型重构，得到最优设计方案。     

基于逆向工程技术实现修边线回弹后形状变化的预测

在有限元方法无法准确计算回弹的情况下,通过逆向工程技术对回弹后的型面进行测量和重构,利用弹性变形的特点,以冲压件典型特征为基准进行强制变形,从而找到变形前后单元和节点的拓扑映射关系。根据修边线在单元上的投影关系计算出变形后投影点和投影线交点的位置,并利用三次参数样条函数重构出修边线。     

考虑输出耦合时柔顺机构拓扑与压电驱动单元的优化设计

研究了柔顺机构拓扑优化与压电驱动单元位置和尺寸的最优设计问题,首先给出了多目标优化设计模型。在优化设计模型中不仅考虑了机构与驱动器的耦合,同时还考虑了机构柔度与刚度之间的协调问题和输出耦合的抑制策略与方法,在此基础上给出了机构拓扑、驱动单元的位置和尺寸的优化算法。最后,通过算例说明了该方法的正确性和有效性。     

基于网格边拓扑的曲面法向规一化算法

提出基于曲面网格重构拓扑关系的自动翻法线算法,该算法的设计思想源于ACIS曲面缝合和拓扑重构中有向边的概念,通过调整相邻单元公共边的节点,使相邻单元公共边所属的有向边方向相反,实现曲面单元法向快速、准确一致化。通过对曲面上的裂纹、孤立单元、孤立单元群和重叠单元等缺陷进行有效处理,具有很好的适应性。这种算法能够准确完成冲压工具单元法向的一致操作,可为后续板料成形数值模拟中的接触算法提供前提条件。应用算法对复杂汽车覆盖件进行自动翻法线操作,结果验证了算法的有效性。     

塔式起重机起升齿轮箱行星单元的等强度设计

以80 t塔式起重机的起升齿轮箱行星传动单元为研究对象,提出行星单元等强度设计思想。将轮齿啮合过程划分为若干区域并计算对应啮合线长度,根据啮合线长度对行星轮齿间载荷进行精确分配,在此基础上建立行星轮轮辐厚度与行星架销轴直径的协调优化关系,通过交互式计确定两者最佳几何尺寸以及强度匹配条件,从而实现行星传动单元的等强设计。研究结果表明:该方法可快速指导回转类齿轮箱行星单元等的强度设计,具有减重和降噪的实际意义。     

自重构机器人的拓扑描述和重构策略研究

为了完整描述自重构机器人整体结构的拓扑关系,提出了一种新的拓扑空间连接矩阵SCM。该矩阵通过模块间的连接状态以及单个模块的内架转角信息,能够自动识别系统中的运动支链并生成对应的运动学方程,为重构策略提供理论支撑。然后,根据单元模块的运动特点和主、被动连接面间的连接限制,文章结合SCM提出了一种无编号的分布式重构策略。将SCM与该重构策略相结合,可实现构型间的重构变换。最后,通过仿真实验,验证了该分布式重构策略的有效性。     

基于单元材料属性更改的结构渐进拓扑优化方法

提出了一种基于单元材料特性更改的结构渐进拓扑优化方法,通过定义设计区域内单元的存在状态为设计变量,以结构的材料用量为约束条件,实现了线弹性结构拓扑优化设计。该方法采用承载能力很弱的各向同性实体单元(弹性模量和密度均很小)代替结构实体单元,实现单元的拓扑变化,即单元的删除是将实体单元改变为弹性模量和密度很小的单元。单元删除取决于由灵敏度分析得到的每个单元对结构性能的贡献。同时结合了灵敏度再分配技术控制棋盘格式,使各单元对结构性能的贡献或影响因子实现平滑过渡。算例表明,本文的单元材料特性更改的结构渐近拓扑优化方法与灵敏度再分配棋盘格式控制技术相结合的方法,可以得到边界清晰、结构合理的拓扑优化构形。     

分布式光伏阵列重构拓扑及控制方法

针对光伏系统在实际运行时,阵列受局部阴影遮挡输出功率出现多峰值导致常规最大功率跟踪(MPPT)算法失效,以及低光照度时逆变器额定功率与接入光伏阵列功率不匹配导致运行效率降低这两个问题,将光伏逆变器组群控制和阵列组态优化思想应用到光伏阵列拓扑重构上,提出了一种新的逆变器出力方案和光伏阵列,可任意自由重构开关拓扑,分析了光伏阵列重构开关拓扑的数学模型及约束条件,利用动态聚类控制将光伏阵列进行了自由串并联并接入相应功率等级逆变器中.在Matlab上建立了光伏阵列及逆变器数学模型,并仿真运行了光伏阵列在局部阴影遮挡和低光照度运行条件下的拓扑重构,得到了串并联开关最优矩阵和光伏阵列输出总功率.研究结果表明,分布式光伏阵列重构拓扑极大地提高了光伏系统的输出功率.     

基于ANSYS Workbench的激光雷达测试支架优化设计

针对航天产品轻量化与高可靠性的设计要求,使用拓扑优化和尺寸优化技术来控制航天结构部件质量.以激光雷达测试支架为例,采用ANSYS Workbench中变密度法开展拓扑优化,获得支架结构的主传力路径;针对变密度法中灰度单元与锯齿边界问题,采用多边形曲线拟合得到初始拓扑结构.在此基础上进行有限元分析选取关键结构尺寸参数,利...     

机械图尺寸标注的智能识别

在分析工程图尺寸标注特点的基础上提出一种基于标注字符理解的尺寸注识别方法，并以机械图为例在ＡｕｔｏＣＡＤ环境下实现了一个尺寸标注识别系统，该系统通过对标注字符的理解和图结构的分析，可以在矢量化的机械图纸中识别出尺寸标注。     

工程图形扫描图像的自动识别

系统地介绍了一种工程图形扫描图像的识别算法,该算法以细化为核心,结合轮廓匹配和智能知识推理,较好地解决了识别中的一些关键问题,取得了较好的识别效果。     

基于编码光栅和外极线约束的曲面匹配算法研究

提出了一种新的基于编码光栅和外极线约束的三维曲面匹配算法,该算法有效解决了立体视觉中的图像匹配问题,即左右图像光栅条纹的对应关系确定问题。另外,采用外极线约束将可能的候选点限制在直线分布,即将查找范围由二维降为一维。这种算法极大地减小了图像匹配的运算量,同时减小了错误匹配的概率。实验表明,采用编码光栅投影与外极线约束的视觉测量能够准确有效地匹配出自由曲面的三维立体轮廓。     

基于Pro/E族表技术的工程图二次开发

提出了采用二次开发模板和族表技术相结合,自动生成符合国家标准的工程图的方法.运用族表技术,可以快速生成具有相似特征零件的工程图,自动生成的工程图投影关系与模板一致,图框、标题栏完整,数据准确、完整,尺寸标注无重叠、无干涉、分布清晰合理,从而大大提高了设计效率,是一个可行的二维工程图国标化解决方案.     

利用AutoLISP编制图框并结合SolidWorks绘图

论述了包括如下三个要点的工程图绘制方法：首先在AutoCAD工程图绘制过程中利用AutoLisp的编程自动生成设置有图层、线型、颜色、字体和比例等绘图环境参数的标准图框；其次结合SolidWorks构建实体快捷、生成二维图形精确的优点，由三维实体直接转化为二维的工程图；最后在AutoCAD二维图里标注尺寸、粗糙度和焊接符号等必要图形元素完成二维工程图的绘制。     

基于Pro/TOOLKIT二次开发的滚动轴承工程图自动输出

提出了采用二次开发模板自动生成符合标准的滚动轴承工程图的方法。此二次开发模板重要特点是包含了投影关系。自动生成的工程图投影关系与模板一致，图框、标题栏完整，数据准确、完整，尺寸标注无重叠、无干涉、分布清晰合理，并且生成的滚动轴承二维图形数据与三维模型是全相关联动的。本方法适应于手动建模、二次开发模型，其前提是三维模型携带完整数据源。     

参数化设计中约束的自动识别

通过分析零件图中尺寸约束和图形元素之间的拓朴关系，提出约束自动识别算法。     

形体分析法在组合体视图中的应用研究

组合体是工程制图中具有特殊性和重要地位的立体。形体分析法在组合体视图中发挥了重要作用，应用此方法可将复杂的立体分解成基本几何体和简单体，使工程立体化繁为简、化难为易。笔者研究了组合体的概念、投影规律、形体分析法及其在组合体绘图、尺寸标注、读图中的应用。     

基于稀疏编码空间金字塔匹配和GA-SVM的列车故障自动识别

针对货车运行故障动态图像中车辆挡键、集尘器和安全链锁紧螺栓的故障检测,提出一种基于稀疏编码空间金字塔匹配和遗传算法优化的支持向量机相结合的通用故障自动识别算法。首先在不同尺度空间对样本图像进行划分,对每个部分提取尺度不变特征变换特征,利用随机抽取样本的SIFT特征通过迭代学习生成字典并进行稀疏编码;其次利用主成分分析定义编码后的特征对故障识别准确率的贡献值,并据此对编码特征进行降维;然后利用编码降维后的特征结合遗传算法对线性SVM分类器进行训练;最后用训练好的分类器模型对挡键、集尘器和安全链锁紧螺栓的故障进行识别。实验结果表明,本文提出的算法能较好的应用于3种不同类型的故障识别,识别率分别为97.25%、99.00%和97.50%,同时对噪声和光照变化具有一定的鲁棒性,能满足车辆故障的实际检测需求。     

工程图形自动标注尺寸的图论方法

有效自动标注工程图形尺寸是CAD领域长期以来未较好解决的一个复杂问题。应用图论方法,从图形中提取由线段和连接点组成的路,研究路中线段和连接点的相互关系,生成关于线段的二分图,既可有效实现尺寸的自动标注,又能直观得出应标尺寸总数。