电动车存取停放传输装置设计

为解决电动车停放不合理问题,在研究机械传动的基础上,设计了电动车存取停放传输装置。该装置包括车辆存取单元、传动系统和控制单元三部分。传动系统由蜗杆带动蜗轮实现传动系统绕Z轴旋转,由齿轮齿条传动实现Z轴方向升降运动,在控制单元的控制下,车辆存取单元在传动系统的带动下将电动车运送到指定车位,实现电动车自动存取停放功能。     

衣物整理收纳一体化装置设计

为解决当前快节奏的生活方式下衣物堆积如山、衣柜杂乱无章等问题.在分析机构传动原理的基础上,结合用户需求,设计了一款衣物整理收纳一体化装置.该装置包括衣物整理系统、衣物收纳系统、衣物搭配系统和衣物防护系统四部分.整理系统接收到衣物后由机械手夹持衣物,沿水平方向运动拉平衣物,传送装置沿Y轴方向送至折叠装置,折叠装置通过两个Y方向轴和一个X方向轴的绕轴180°旋转运动完成衣物整理;整理好的衣物通过传送装置沿X轴、Y轴、Z轴运动将衣物送至收纳区或旋转收纳区;装置整体运用ROBO Pro编程软件、蓝牙、PLC进行控制,实现衣物的整理、收纳、搭配、防护等工作.     

基于神经网络滑模的采摘机械臂控制设计

针对二自由度采摘机械臂的位置跟踪控制问题,设计了一种基于神经网络的滑模控制器。其中,神经网络控制器用来估计含有不确定性的滑模控制的等效控制律;鲁棒控制器用来使动态系统始终保持在滑模面上,保证了系统的渐近稳定性,进而实现了采摘机械臂的高精度位置跟踪控制。基于李亚普诺夫稳定性理论设计了自适应律来在线估计系统的不确定性。仿真结果表明:设计的控制器能够实现采摘机械臂对期望位置的精确跟踪,可以满足实际工程的需要。     

铣刀在旋转合成中求旋转角的向量法

铣床加工时,铣刀绕两个轴旋转实现绕理想轴旋转一定角度的旋转合成.本文用向量代数的方法从理论上分析该运动,得出:已知旋转角求出铣刀可能达到的位置的计算公式和由铣刀最终可能位置反求旋转角的计算公式     

基于平行四边形环链的旋转开合板式结构

为提高开合结构在开启过程中的安全稳定性,提出一种绕定点旋转开合的板式结构,内部的定点可作为结构的支撑约束点. 运用欧式几何分析方法研究平行四边形环链的运动规律,发现平行四边形环链的一组角梁单元具有绕定点旋转的运动特性;据此提出以板单元替换旋转角梁单元来构造旋转开合板式结构,给出板单元分割时需满足的几何协调条件以及板单元分割线的可调整范围;阐述旋转开合板式结构开启角度、开口面积和板单元分割线倾斜方向、布置位置、形状间的内在关系,得出增加旋转开合板式结构开启角度和开口面积的方法. 研究结果可为绕定点旋转开合板式结构的设计提供参考.     

基于OpenGL实现的三维物体绕任意轴旋转

通过鼠标的拖动来实现三维物体的旋转,通常的做法是使场景绕X,Y,Z轴旋转,其不能达到图形可以随着鼠标的拖动绕任意方向旋转的预期效果,旋转有停滞、逆转和卡动现象.本文通过在屏幕外虚拟构建一个单位球体,将鼠标点击的屏幕上的二维点映射到球面上用以产生虚拟的Z坐标来计算旋转参数,并根据四元数计算方法实现鼠标拖动下三维物体绕任意方向的流畅旋转.彻底消除停滞逆转和卡动.     

微/纳传动平台的位移耦合分析

根据机械设计、机械原理、有限元法及线性分析理论,建立微/纳传动平台的有限元模型,推导该平台的位移耦合计算公式,得到该平台沿各方向运动的解耦方程.结合耦合分析图,分析微/纳传动平台多尺度的位移耦合影响,获得该平台沿X、Y、Z轴移动以及绕X、Y轴转动的位移耦合规律,其中沿Z向运动引起的位移耦合最小,定位精度最高;沿X、Y向运动引起的位移耦合最大,对位移耦合影响较大的运动分支进行位移补偿.通过搭建的实验平台进行测试,将实验结果与有限元仿真和理论计算结果进行对比分析,结果基本一致,验证了该平台位移耦合分析方法的正确性.     

绝缘子清洁机械臂的设计与仿真

针对当前铁路线路上绝缘子清洁难以做到自动化的问题,设计了适用于瓷瓶绝缘子清洁的机械臂,阐述了机械臂的特点和实现瓷瓶绝缘子清洁的工作过程。利用Solid Works软件的绘图及设计功能,对机械的各个零件进行三维建模、装配并用ADAMS/VIEW软件对机械臂的运动进行仿真,获得机械臂中的水平臂末端法兰沿着X、Y、Z方向的运动轨迹,为机械臂的进一步优化设计提供了一定依据。     

后处理全齿轮传动机械臂的设计

针对纯齿轮传动的机械臂存在的耦合关系复杂、传动件外露、灵活度低和重复定位精度低等问题,提出新型全齿轮传动的机械臂设计方案. 该方案通过运动关系解耦,将齿轮组间2种强相关耦合关系简化为1种. 基于耦合逻辑关系简化和结构优化,实现了关节全密封与无限转动的设计理念. 通过机械臂运动学解析解公式推导与全齿轮传动耦合逻辑分析结果的结合,完成适用于全齿轮耦合传动机械臂的控制算法设计. 基于耦合控制算法进行机械臂的运动空间分析与控制程序编写,实现机械臂的灵活性验证与自动控制功能,并在机械臂测试系统上进行试验验证. 仿真和试验结果表明,该机械臂的耦合原理、设计结构和控制算法可行,满足复杂放射性环境下机械臂自动化应用的需求.     

基于CAN总线的血管造影机C臂运动控制系统

为了同时实现血管造影机运动控制系统的开放式通信和分布控制，介绍了如何将CAN总线应用到血管造影机C臂的运动控制系统当中，提出了完整的研究方案，详细地论述了CAN总线的通信机制及整个系统的结构和工作原理，设计了下位机各智能节点电路及上位机与下位机的通信接口电路.PC机作为上位机起到总体监视和控制的作用， 通过双通道的CAN卡实现与下位机各智能节点之间的通信.下位机包括C臂位置信息反馈节点和各轴运动控制执行节点，进而构成了一个完整的多轴总线分布式运动控制系统.     

核环境多关节蛇形机械臂的运动控制系统设计

以核聚变反应舱的探测和维护作业为例,设计一种具有多关节串联式结构的蛇形遥操纵机械臂系统,结构采用轨道推送加悬臂调整的复合式操控方案。针对机械臂执行全舱作业的运动需求,对机械臂运动轨迹进行仿真分析。设计包括路径规划与轨迹控制等的机械臂运动控制算法,构建各关节在运动学上能够同步运行的多轴协调控制系统。通过搭建模拟舱几何环境,对机械臂进行运动测试,完成关节旋转角度的控制精度评估。构建机械臂系统的重力补偿模块,通过柔性模型的仿真验证对机械臂系统的末端定位精度加以评估。测试结果验证了运动控制系统的有效性。     

质点在绕水平轴等速旋转一般柱面型叶片上运动的微分方程

一、前言 质点在绕水平轴等速旋转叶片上运动的分析,是许多农业机械(如旋耕机、旋转犁、铲抛机、抛掷风扇等)工作部件性能设计的理论基础。 目前关于质点在绕水平轴等速旋转平面型叶片上运动的分析比较多。但是,并非所有叶片都能简化成平面型叶片的问题来分析。对于一般柱面型叶片,当叶片的曲率比较大时;或叶片的曲率不太大,但叶片较长时;或要求比较精确的运动分析时,不宜简化成平面型叶片来处理,则必须用质点在绕水平轴等速旋转一般柱面型叶片上运动分析理论来分析。平面型叶片只是一般柱面     

闭环控制的6自由度微动工作台的设计

重点探讨了弹性板簧导轨在微动工作中的应用.其目的是获的结构简单、运动精度高的多自由度微动台.微动台的基体是各部分相互间均以两组板簧导轨联接而成的整体式结构,微动台在X、Y、Z方向的线位移和绕X、Y、Z轴的角位移是由相应的微位移器产生等值同向或等值反向的推力来实现的,而位移量的大小可通过位移传感器测得,并可进行闭环反馈控制以确保相应微位移器产生等值位移.弹性板簧结构简单,无原理误差,且导轨的几何参数误差为系统误差,可以修正补偿,从设计原理上可保证微动台在各个方向的运动独立,避免相互的耦合.     

纸机变频传动的现状与技术方案分析

介绍了变频传动系统在纸机中的应用历史及我国造纸行业的传动现状 ,讨论了纸机变频传动和发展方向 .     

球面手腕康复机构逆运动学解新方法及应用

针对球面手腕康复机器人的末端执行机构——共轴3RRR球面并联机构(CSPM)存在逆运动学解不完整性或无解析解的问题，提出基于欧拉角的逆运动学分步求解方法.根据共轴球面并联机构的特性，可以将CSPM姿态欧拉角分解为绕Z轴和绕X、Y轴旋转的2个子姿态，求解绕X、Y轴旋转子姿态逆运动学解的集合.选取每个关节逆运动学解集合中的较小值，与绕Z轴旋转的角度相加作为CSPM逆运动学解，利用CSPM正运动学验证了所提方法的正确性.在真实手腕运动范围的基础上，以无连杆碰撞点和无奇异位形为约束条件，使用所提方法求解手腕康复装置的实际姿态空间.在实际的姿态空间内，将提出的逆运动学求解方法与单位四元数相互转换，将单位四元数插补应用于CSPM运动规划中，理论计算结果与试验结果均为光滑的轨迹曲线，两者误差的最大值不超过2.5°.     

3SPS-1S并联机构的仿人机械臂系统设计

针对传统仿人机械手臂体积庞大、刚度低等问题,设计了一个实现三自由度球面运动的3SPS-1S并联机构,并对该并联机构进行了建模和运动学分析,搭建了基于串并联构型的仿人机械臂平台。同时,提出了一种电机液压复合传动系统,减小传动装置体积,提高传动性能。设计了一套基于混合PID控制算法的直流伺服控制系统,提高了系统的响应速度和控制精度。通过实验,验证了仿人机械手臂系统具有良好的活动度,灵活性均符合人上肢的运动。     

列车移动荷载在地基中引起的主应力轴旋转

利用移动荷载作用下地基的应力解答,计算列车移动荷载在弹性半空间地基内产生的动应力.根据计算土单元与列车的相对位置,将动应力曲线分为3个阶段,分别对这3个阶段的土单元应力路径和主应力轴旋转进行分析.在每一个循环中,土单元应力路径变化规律和主应力轴旋转规律与单个轮轴荷载引起的主应力轴旋转相似,但轮轴荷载的相互叠加使得应力路径变化和主应力轴旋转都更加复杂.单个轮轴荷载引起的主应力轴旋转一直为顺时针方向,而在一个循环中由列车引起的主应力轴旋转则会发生摆动,尤其是大主应力旋转到z轴附近时.     

压电柔性机械臂的轨迹跟踪控制

提出一种利用压电材料对柔性机械臂进行末端轨迹跟踪控制的方法．利用假设模态法,采用压电作动器和传感器同位配置,根据Lagrange方程建立了单连杆柔性机械臂的动力学模型;针对柔性机械臂的非最小相位特点,以刚性旋转关节的转角为控制输出、以压电作动器抑制柔性机械臂的末端振动,基于Lyapunov函数,采用PD(proportional-differential)控制策略实现了对柔性机械臂进行末端轨迹跟踪控制．仿真结果表明,压电作动器很好地抑制了柔性机械臂末端的振动,末端的轨迹跟踪由关节驱动和压电作动共同完成,PD控制算法简单,易于工程实现．     

在轨服务飞行器机械臂系统运动规划

为了研究在轨服务飞行器机械臂系统的运动特点,控制和规划其运行轨迹,文中将系统运动守恒模型转化为以关节角速度为控制输入变量的非线性控制系统状态方程,确定以能耗最小为主要目标,同时满足初末位置、角速度等约束条件的多种目标函数,运用实数编码的遗传算法求解最优控制变量.利用机械臂从初始位形运动至指定终端位形的过程为仿真算例,验证了这种规划算法的可行性,同时分析了机械臂系统运动对基座的扰动情况.仿真结果表明,该算法能够用于控制和规划在轨服务飞行器机械臂系统的运行轨迹,为优化OSV的在轨服务操作提供理论参考.     

五自由度机械臂系统设计与控制方式研究

针对机械臂在智能制造领域越来越大的需求，本文主要对五自由度机械臂系统进行设计，设计制作了一款具有人机交互功能的机械臂。通过对系统总体方案的设计，建立机械臂模型，选取关节连接件、电机、主控芯片和电源等部件，编写角度控制、姿态解算和用于解决冲击问题的比例-积分-微分(process identification, PID)控制程序，并结合模拟数字转换器(analog-to-digital converter, ADC)角度反馈，实现机械臂误差补偿，确定PID参数，通过拟合控制函数提高控制精度。同时，开发了实现人机交互的上位控制系统，并对泡沫块、小木块和方块纸3种不同物体在不同的位置分别进行抓取实验。实验结果表明，3种物体抓取成功率分别为100%,96%和98%,实验过程稳定可靠，满足设计系统可行性要求。该研究扩大了机械臂在工业领域的应用范围，对改善传统工业结构具有重要意义。