磁流变阻尼器在多维减振平台上的应用

 自行设计并制作了一款磁流变阻尼器，通过对实验数据和特征曲线的分析，研究了该阻尼器的磁场强度和阻尼性能，验证了该阻尼器应用于半主动控制的优越性。根据减振平台主体机构的并联机构机型的选择原则，以三平移减振平台为例，提出了将磁流变阻尼器应用于多维减振平台上的设想，并构思了初步方案，为此类阻尼器应用于多维减振平台提供了数据基础和技术支持。     

两平移两转动四自由度减振平台设计、仿真与测试

应用两平移两转动四自由度并联机构为组合弹性阻尼减振装鬣主体结构，在机构原动件处辅以弹性阻尼装置，运用反向自适应原理，模拟橡胶，实现多自由度减振。按照给定减振要求，对减振平台进行理论设计和分析，用AD-AMS软件建立系统模型和仿真，并制作样机试验。由动态模拟及试验结果一致，从而说明该减振平台设计的正确性和可行性。     

基于并联机构及MR阻尼器的多维减振平台半主动控制研究

分析了磁流变阻尼器的力学特性,将其应用于多维减振系统中。采用经典的三平移并联机构作为多维减振平台的主体机构,推导出其位置逆解公式;建立了系统动力学状态方程模型,以运动学方程得到的支路加速度作为输入信号,控制器采用了基于线性二次型最优控制理论的半主动控制算法。考虑到动态过程中机构动力学方程的复杂性,采用稳态方法对并联机构处于某一运动姿态的支路移动副振动进行控制,从而控制了整个平台的振动。仿真结果表明,所采取的控制算法有较好的控制效果。     

基于自适应遗传算法弹簧刚度优化的可调频多维减振平台设计

依据特定工况下的振动激励频率设计得到的多维减振平台,不能满足多场所、多工况下减振的要求。通过改变弹簧刚度值调节减振平台的固有频率可实现其不同工况下多维减振的目标。给出了基于空间对称3-PRC并联机构设计的多维减振平台模型;采用闭环矢量方法建立其运动学、动力学理论模型;采用自适应遗传算法对满足特定要求固有频率的弹簧刚度值进行优化,得到了满足误差要求的弹簧刚度值,实现了多维减振平台的调频目标。为设计工作于变激励工况下的多维减振平台提供了一种新的思路。     

考虑球面副间隙的并联机构动力学模型

基于连续接触模型研究空间球面副间隙对新型减振平台(4-SPS/CU并联机构)动力学性能影响。将4-SPS/CU并联机构中一条驱动支链与下平台相连球面副间隙视为一刚性无质量杆。建立球面副间隙数学模型及该并联机构含关节间隙的位置方程;利用达朗贝尔原理建立理想4-SPS/CU并联机构动态静力学平衡方程并导出该机构所有关节反力;将理想机构运动副反力位置角近似等于该机构球面副中无质量间隙杆方位角;通过对含关节间隙的驱动支链受力重新分析建立该机构含关节间隙的动力学模型。数值计算、对比分析该并联机构考虑关节间隙与理想关节条件下球面副关节反力随时间变化,分析关节间隙对该并联机构运动学特性及驱动力影响,为该并联机构间隙补偿与控制策略提供理论依据。     

车载设备半主动多维减振装置设计理论研究

采用基于并联机构和磁流变阻尼器的半主动控制多维减振装置，实现对车辆行驶中面临的多维振动半主动控制。对减振装置进行结构设计、系统控制模型分析和控制算法研究，并制作样机进行实验研究。样机试验结果表明，该半主动控制多维减振装置能实现车载设备多维减振，且减振效果好、可靠性高。     

一种并联机构运动副摆放位置不同的静力学分析

目的运用螺旋理论在Matlab平台上对一种封装并联机构2-RPU/SPR,以及因其运动副摆放位置不同衍生出的3种两转一移并联机构2-UPR/SPR,2-UPR/RPS和2-RPU/RPS的静力学特性进行分析,并比较它们的优劣性。方法文中采用螺旋理论法对4种并联机构建立静力学数学模型,进而运用Matlab编程软件建立4个机构的程序模型,在Matlab中分2种情况对4个机构进行静力学分析。结果机构2-RPU/SPR的驱动力与其他3个机构相比相对较小;机构2-RPU/SPR的等效约束力和驱动力与其他3个机构相比变化波动较小。在动平台输出相同的情况下,机构2-RPU/SPR易于控制与驱动,灵活性高于其他3个机构;在动平台位姿相同的情况下,机构2-RPU/SPR抗外界干扰的能力优于其他3个机构。结论并联机构2-RPU/SPR比另外3个并联机构更好,在高精度包装工程中更具有实际应用前景。     

两自由度无角位移减振机构运动学建模和分析

在光电成像系统中,振动影响系统的成像质量,其中角位移尤为严重.为了减小振动对系统成像质量的影响,应用空间机构学原理和减振理论设计由基座平台、运动平台,空间连杆机构和减振元件组成的减振机构.在减振机构中,利用矢量法和坐标变换对空间连杆机构进行数学建模,推导出减振机构的运动学模型.在运动学模型的基础上,对减振机构的两种模型进行仿真,分析其运动特性,结果表明该机构可以有效的隔离振动、抑制角位移,对系统成像质量的提高具有重要的意义.     

基于并联机构中医推拿机器人机型研究

 在对中医推拿手法运动学研究的基础上，依据中医推拿手法运动学特征并结合并联机构的特点，提出基于并联机构中医推拿机器人机型及输出矩阵。对基于三平移三转动并联机构、三平移两转动并联机构、两平移三转动并联机构、两平移两转动并联机构、两平移一转动并联机构的中医推拿机器人进行了概念设计，并利用Pro/E软件构建出各机型虚拟样机。最后从动平台输出矩阵、控制解耦性、结构对称性、工作空间及转动能力等方面对各机型进行了分析总结。为各中医推拿机器人的实际应用提供了理论依据。     

空间冗余索驱动并联机构的耦合振动特性研究

针对大型空间结构的在轨装配任务，提出了索驱动并联机构的方案，对其振动特性进行了研究。基于微分变换推导了机构的刚度矩阵，在此基础上建立了索并联机构的振动方程。通过理论计算分别分析了运动平台的位姿以及绳索拉力水平对机构振动特性的影响，并通过仿真研究了不同工况下机构的振动规律。搭建了空间冗余索并联机构的缩比样机并开展了机构的振动特性试验，进一步验证了振动模型的正确性以及仿真结果的有效性。结果表明：运动平台在中心位置处时各阶模态是解耦的，不同方向的振动相互独立；在边缘位置处，各阶模态具有强耦合性，单方向的干扰力会引起多个方向的振动，且振动频率以一、二阶固有频率为主。研究结果对于索并联机构的振动控制具有指导意义。     

3-TPT平台误差的蒙特卡洛模拟

 通过对3-TPT五自由度并联机床机构进行分析，建立了误差分析数学模型，在此基础上，利用蒙特卡洛技术模拟分析了驱动杆杆长误差、虎克铰间隙对运动平台误差的影响。结果表明，该并联机构的输出误差较小，满足精度要求。此研究为实际误差的补偿及机构设计参数的优化奠定了理论基础，同时也为并联机构的误差估计提供了一种方法。     

基于2-RPS/UPRS并联机构的自动分拣机运动分析

目的 针对目前物流行业大都采用人工分拣,耗费了大量人力成本的问题,提出一种新型2-RPS/UPRS并联机构来解决这一问题.方法 首先进行机构的自由度分析和工作空间仿真,以验证2-RPS/UPRS并联机构是否具有较大的工作空间.基于螺旋理论进行空间并联机构自由度分析,在三维软件中建模,添加合适的驱动验证其自由度.通过闭环矢量法和运动支链参数D-H矩阵表示法求解机构动平台的位置逆解.最后在Matlab程序中进行工作空间的仿真分析.结果 2-RPS/UPRS并联机构末端执行器在空间中具有2个转动自由度,2个方向的移动自由度.工作空间形状规则,无奇异位型.结论 基于2-RPS/UPRS并联机构的分拣装置结构简单,可以在生产线上实现精准控制.该并联机构两转两移的运动特性能适应不同倾斜角斜面的分拣任务.     

RxPzRy型2R1T部分解耦并联机构设计与分析

目的分析部分解耦的2R1T并联机构驱动副旋量特征,从而设计一类新型的部分解耦的RxPzRy型2R1T并联机构。方法基于完全解耦的并联机构的输入输出关系,将动平台角速度在定坐标系轴线方向的分量,变换为XYZ欧拉角角速度分量,得到角速度的完全解耦的分块雅可比矩阵,得到具有多个转动自由度机构的输出与输入部分解耦的关系。结果设计了一种新型部分解耦2R1T并联机构,分析表明该机构部分解耦。结论对于RxPzRy型2R1T并联机构在解耦设计时,使用旋量理论得到的关于角速度的雅克比矩阵不适用于具有多个转动自由度的并联机构完全解耦设计,使用文中提出的变换矩阵将其变换为关于欧拉角的角速度的雅克比矩阵,可以得到相应的对角矩阵,这种方法可以用来对具有多个转动自由度的并联机构完全解耦设计。     

基于并联空气弹簧结构的卫星运输减振系统设计及振动特性分析

随着航天科技的发展以及日益增长的性能需求,对卫星的可靠性要求越来越高,对运输过程中的振动也提出了更严格的要求,导致目前的减振系统难以满足未来的运输需求。针对这种情况,设计了基于空气弹簧并联结构的卫星包装运输减振系统,并对其振动特性进行了分析。结合卫星运输箱的结构和减振需求提出了并联空气弹簧减振系统方案。基于实测参数建立了并联空气弹簧减振系统的多体动力学仿真模型,并验证了方案的可行性,并进一步研究了不同运输工况下系统的减振效率及安全性。构建了减振系统进行不同工况下的实车运输测试。研究结果证明基于空气弹簧并联结构的运输减振系统在实车运输中具有较好的减振效率,并可以保证设备在运输过程安全。该研究结果可为大型精密设备运输减振系统的设计提供参考。     

基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置设计及性能分析

目的针对生产线上的旋盖工序,提出一种基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置,解决生产线上不同倾角斜面上的旋盖问题。方法建立2-PSR/UPU并联机构模型;根据定杆长约束条件求解机构的位置反解,并通过相应的运动算例验证其反解位姿,通过对多个反解位姿进行对比,从中得出有效解;利用三维坐标搜索法求解工作空间。结果该并联机构动平台下方10 mm参考点工作空间连续且没有出现空洞,能适应0~35°范围斜面上的旋盖问题,给出了该并联机构在25°,30°,35°斜面情况下旋盖的实例。结论基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置结构简单,机构具有可调性,可以在生产线上实现精准控制。该并联机构一移两转的特性能适应不同倾斜角斜面的旋盖任务。     

2-RPU/UPR并联机构的自由度与工作空间分析

目的 针对目前快递行业需要对大量物品进行分拣、包装,需耗费大量的劳动力,提出一种2-RPU/UPR并联机构进行运动学分析,得到其自由度和工作空间,考虑是否可以取代人工操作。方法 首先利用SolidWorks软件对2-RPU/UPR并联机构进行三维建模,然后利用螺旋理论进行分析,得到其自由度;接着通过运动链参数D-H表示法和欧拉角表示结合求解位置反解;最后,借助Matlab软件求出其工作空间,并改变动定平台半径比,分析工作空间变化情况。结果 2-RPU/UPR并联机构的工作空间范围比较广,形状规则,呈对称分布,动定平台半径比增大,工作空间也会随之增大。结论 2-RPU/UPR并联机构具有xy等2个转动方向和1个移动方向z,通过添加对应的控制程序,可以代替人工进行分拣、包装工作。     

六自由度并联机构工作空间实验与研究

本文通过在Matlab程序环境下编写并联机构在定姿态下位置工作空间的搜索算法,并以此为条件研究了6-UPS Stewart并联机构并联杆杆长约束,铰链约束,并联杆干涉及动定平台外接圆半径比等约束因素对机构工作空间的影响,为并联机构工作空间研究以及其在工程项目中的应用提供了理论依据。     

基于2-UPR/UPRR并联机构装盒装置的运动性能分析

目的针对生产线上一类小包装84消毒液的装盒工序,提出一种基于2-UPR/UPRR并联机构的简易装盒装置,对该并联机构进行运动性能分析。方法基于螺旋理论对2-UPR/UPRR并联机构的自由度进行分析,并利用闭环矢量法算出该机构的位姿逆解;然后利用一阶影响系数法求解出该机构的速度关系式及雅可比矩阵,并利用ADAMS软件对其运动性能进行仿真分析;最后应用数值搜索法求解出该机构的工作空间。结果该机构的自由度为2R1T,动平台质心速度变化曲线光滑平稳,且始终保持在600 mm/s以内,实际装盒工作空间为一个尺寸为400 mm×400 mm的规则矩形。结论该并联机构的运动性能优异,能满足生产线上对小包装84消毒液的装盒要求,提高了生产效率。     

2-UPR-SPR并联机构的刚度与谐响应分析

目的针对一种两转一移三自由度封装并联机构2-RPU-SPR自动化包装过程中高工作精度的特殊应用要求,运用有限元法对其进行刚度与谐响应分析,从而研究机构的刚度和抗振性能。方法运用Solid Works建立三维实体模型,然后导入Ansys Workbench软件进行分析。结果得到机构在外力作用下3种不同姿态的位移变形云图,并通过模态分析,得知2-RPU-SPR并联机构1—6阶固有频率分别为130.39,133.42,218.35,760.36,768.07,776.96 Hz,以及各阶频率下的振型。在此基础上进行谐响应分析,得出动平台在x,y,z轴方向的位移响应曲线。结论找出了机构刚度的薄弱部位,得出了刚度随位姿变化的规律;通过谐响应分析验证了该并联机构的抗振性能,得出机构应避免的敏感频率,这为该封装并联机构的进一步动态设计与优化奠定了基础。     

应用于药品包装生产线的2-UPR/RSPR并联机构的工作空间分析

目的针对药品包装生产线后端对工人数量需求多、劳动强度大等问题,提出一种具有较大工作空间的2-UPR/RSPR并联机构,可应用于药品包装生产线的装箱和码垛环节。方法建立2-UPR/RSPR并联机构的螺旋矩阵,并应用G-K公式进行机构自由度的求解和验证,综合应用闭环矢量法和D-H法求解机构的运动学逆解。通过三维模型进行运动仿真获得机构的可达工作空间,联合使用SolidWorks和Matlab软件验证机构的工作空间。给出该机构在药品包装生产线上的应用实例。结果2-UPR/RSPR并联机构具有4个自由度,机构工作空间为双伞形,动平台最大执行角度可达90°,能满足药品包装的需求。结论2-UPR/RSPR并联机构应用于药品包装生产线的后端,不仅提高了包装效率,也提升了药品包装的智能化程度。