基于2-CPR/UPS三平移并联机构的移印机运动学分析

目的提出一种基于2-CPR/UPS并联机构的三平移移印机,以扩展并联机构的应用领域,提高移印印刷质量。方法应用螺旋理论求解机构的自由度,并用修正的Kutzbach-Grübler公式进行验证。建立该机构Jacobian矩阵的数学模型,运用极限坐标搜索法求解其工作空间。根据Jacobian矩阵对机构奇异性进行分析,获得灵巧度指标在工作空间中的分布规律。结果该机构可实现三平移运动,工作空间呈长方体形状,内部连续无空洞且无奇异位置,灵巧度指标在工作空间中分布均匀。结论该三平移移印机可满足移印时的运动及工作范围需求,研究结果表明该机构在工作空间中无奇异位置且灵巧度性能良好。     

基于改进目标检测算法的AGV避障方法研究

目的 针对食品包装的抓取和装配,利用人工成本高且容易装错等问题,基于方位特征(POC)方程的并联机构结构综合方法,提出一种以3PUPaR并联机构为主体的抓取机器人机构。方法 计算3PUPaR并联机构的自由度、方位特征集以及耦合度等拓扑特性,验证机构具有空间纯移动的运动特性,建立机构的运动学逆解方程,基于此,采用数值法得到机构的工作空间与运动灵巧度。并研究参数尺寸大小对工作空间与全局灵巧度的影响,以全局灵巧度和工作空间为优化目标,选择具有Pareto解的NSGA-II算法完成多目标参数优化。结果 结果表明,机构具有较大且连续的工作空间。结论 该新型三自由度并联机器人能够满足食品包装的抓取和装配时运动范围。     

低耦合度2PaUU–PPaP并联机构的运动学分析与多目标优化

目的 针对三平移并联机构结构复杂、耦合度高而引起的运动学分析、动力学分析、误差分析等十分烦琐的问题,提出一种低耦合度三平移空间并联机构。方法 分析得到机构的自由度、耦合度、方位特征集等拓扑参数,建立运动学位置方程推导正、逆解的解析式并对其进行算例验证。根据计算雅可比矩阵推导出位置正解奇异、位置逆解奇异存在条件。进一步研究机构的操作空间,并得到操作空间三维形状图。此外,建立以运动灵巧度与操作空间体积为目标的数学模型,给定目标函数表达式,选择NSGA–Ⅱ算法完成具有Pareto解的多目标参数优化。结果 分析表明,搜索得到工作空间外部边界光滑,呈半球形状结构,内部不连续分布的特点。结论 在较为均衡平缓的区域选择参数的设计,能够同时兼顾体积和全局灵巧度的较佳值,以期为该类型机构在分拣、包装等应用领域提供参考。     

基于三转动并联机构的茶叶筛分装置运动学性能研究

 根据片状茶叶筛分的功能需求,引入三维转动并联机构作为茶叶筛分机构．首先建立3-UPS-S型并联机构运动学模型,进行工作空间、灵巧性及奇异性分析．根据该机构在筛分工作空间存在的奇异位形,通过添加冗余驱动方式消除机构奇异性,改进原机构得到4-UPS-S茶叶筛分并联机构,并对其灵巧性及筛分运动轨迹进行求解．分析表明,基于4-UPS-S冗余驱动并联机构的片状茶叶筛分装置具有良好的运动性能,并能实现茶叶分层、分散及透筛的功能,可以满足实际工作需求．     

新型单支链含球铰闭环并联机构的位置分析

目的 鉴于4S闭环结构的优良运动性能,设计一种带球铰闭环的新型并联机构,并对其位置解及工作空间进行分析。方法 针对所设计的闭环并联机构,首先建立机构模型,然后用约束螺旋计算其自由度,其次基于数值法求解位置正反解,并通过相应运动算例验证其正确性,最后利用数值搜索法求解工作空间并进行分析。结果 动平台能够实现绕y轴转动、沿y方向移动和沿z方向移动的3自由度;闭环并联机构在约束参数范围内的工作空间连续稳定且没有出现空洞。结论 3条支链和4S闭环并联结构减少了过约束和奇异位型,且运动性能优良、运动空间大,在并联机床和工业机器人领域有可观的应用前景。     

锁底式纸盒结构的进一步探讨

目的 为了提高工作效率,减少劳动力,提出一种3-URPR并联机构,用于包装生产线上对灌装瓶子的压盖工序。方法 首先利用SolidWorks画出3-URPR并联机构的三维模型,然后对该并联机构建立坐标系,基于螺旋理论求解该并联机构的自由度,最后采用空间封闭矢量法求解3-URPR并联机构的位置逆解,利用Matlab编程求解出3-URPR机构的可达工作空间,并且对该机构在灌装机上对已经灌装好的瓶子进行压盖工序了实例分析。结果 求解得到3-URPR并联机构具有3个自由度(沿x轴和y轴的转动,沿z轴的移动),且该机构的工作空间内部是连续的,没有出现空洞的情况,给出了瓶子压盖工序的实例。结论 该机构工作性能良好,可以应用于生产线上对已灌装完毕的瓶子进行压盖工序,既可以实现对没有倾角的瓶口进行压盖,也可以实现对有倾角的瓶口进行压盖。     

2-SPR/UPU新型并联机构运动性能分析

目的 针对流水线中对安全质量有要求的产品分拣过程,提出一种2-SPR/UPU并联机构为主体的机器人,用于产品的分拣与装箱,便于减少人力,提高效率.方法 首先用螺旋理论和修正的G-K公式对并联机构进行自由度的分析;其次采用封闭矢量法求解机构的位置反解;最后利用SolidWorks软件求解机构的工作空间,并在Matlab中进行编程绘制出机构的空间图.结果 该并联机构具有3个自由度(两转一移),在X,Y,Z 3个方向的空间运动范围分别是-35°～35°,-35°～35°,290～380 mm.机构的工作空间呈蜘蛛网状,内部连续无空洞,说明其工作空间没有奇异点的出现,运动性能良好.结论 2-SPR/UPU并联机构结构简单、平稳性良好且工作空间范围大,其具有的两转一移特性可以提高产品的检测分拣与装箱的效率.     

基于并联机构铣床工作台的设计

 基于并联机器人机构的运动输出理论, 考虑结构的对称性和解耦性, 构造出一种新型的具有二平移一转动的三自由度并联机器人机构，给出了机构的运动学反解模型,并用MATLAB计算出其位置正解。以图解形式描绘该机构的可达工作空间，找出影响定姿态工作空间的因素，并提供了该机构在铣床上的具体应用实例。该机构良好的对称性和解耦性，为系统控制带来了方便。     

5R平面机构在不同装配、工作模式下的工作空间

目的研究5R并联机构工作空间在不同装配模式和工作模式下的工作空间,对与5R平面机构类似的机构工作空间分析、路径规划等问题提供理论支持。方法对约束方程求导,得到运动学奇异矩阵。建立工作空间边界约束方程,根据装配模式和工作模式的定义,建立不等式约束方程。使用Cylindrical Decomposition对约束方程进行求解。结果得到了5R并联机构工作空间在不同装配模式和工作模式下工作空间的图像,装配模式"+-"对应的工作空间的并集为机构的可达工作空间,根据装配模式和工作模式的组合,可得到8种不同的工作空间。结论 Cylindrical Decomposition在解决工作空间问题方面有着一定的应用价值,使用Mathematica对不等式组进行求解得到的结果较直观,容易理解。     

基于2-RCU/CUR并联机构的运动学分析

目的随着产品的种类的丰富,出现了各类产品喷码方式不同的问题。为使得喷码机适用于不同产品,文中提出一种转动幅度较大的2-RCU/CUR机构,用于多种类产品喷码。方法应用螺旋理论对2-RCU/CUR机构进行自由度分析,并用改进的G-K公式进行验证,用闭环矢量法对机构的位置分析进行反解,在SolidWorks软件中绘制出机构模型,最后用Matlab软件对机构工作空间编程求解并绘制出工作空间。结果 2-RCU/CUR并联机构具有3个自由度,分别为2个转动自由度和1个移动自由度,在机构的工作空间内,动平台绕y轴的转动可达90°,且在工作空间内没有奇异位型。结论 2-RCU/CUR并联机构结构简单且稳定,工作精度高,工作空间较大,可以适用于多种产品喷码流程,可以提高经济效益。     

振动载荷下鸡蛋缓冲包装有限元分析

目的 利用发明问题解决理论(TRIZ)对高速套袋机的移外袋装置进行优化，使移外袋装置能够将外袋准确地移动到指定位置。方法 首先利用TRIZ理论对移外袋装置的系统进行组件分析，并确定他们之间的相互关系，建立组件模型图;再根据因果链分析对初始问题进行全面深入的分析，找到隐藏于初始问题背后的深层次的缺点，最后利用TRIZ理论中的技术矛盾、技术系统进化和物场模型寻找解题思路。结果 利用TRIZ理论中的矛盾矩阵、标准解工具为移外袋装置获得了5种新的解决方案。 结论 利用TRIZ理论为移外袋装置的优化提供了新的思路，并且将获得的方案运用到实际样机中，解决了移外袋装置不能将外袋准确移动到指定位置的问题。     

基于TRIZ理论的套袋机套袋装置优化设计

目的解决现有套袋机套袋装置在套袋过程中薄膜内袋容易产生折角的问题。方法利用TRZI理论中功能模型及因果链分析对初始问题进行全面分析,找到根本问题后,再将根本问题转化为TRIZ问题模型,然后利用TRIZ中解决问题的工具找到多个解决方案模型,并对方案模型进行可用性评估。结果将评估所得的最优方案进行实施,薄膜内袋折角的问题被解决,双层袋合格率达到99.5%。结论利用TRIZ理论中的一系列工具对薄膜内袋折角问题进行转化,建立了解决方案模型,选取了最优方案进行实施,成功解决了薄膜内袋折角问题。     

基于TRIZ理论的文件袋密封涂胶装置设计

目的设计出一种文件袋密封涂胶装置,其涂胶机构能够适应不同尺寸的文件袋密封的涂胶,使机构更易于适应复杂的工况环境。方法基于TRIZ理论的动态化原理和机械系统的替代原理,创新设计一种文件袋密封涂胶机构。结果该文件袋密封涂胶装置能够对不同尺寸的文件袋进行精准涂胶,消除了人为涂胶可能产生的的泄密问题,极大地提高了生产效率和安全性。结论运用TRIZ理论,成功地解决了现有涂胶装置对不同尺寸文件袋施胶存在的成本高、生产效率低以及封口不准确等问题。     

基于TRIZ理论的微欧计创新设计

目的从微欧计的结构和工作原理出发,采用先进的TRIZ创新方法理论,对现有的微欧计进行创新设计,达到提高精度和自动化程度、降低控制系统的复杂性的目的。方法采用TRIZ工具的技术矛盾工具,通过查找矛盾矩阵表和应用发明原理解决测量控制方案复杂的技术矛盾。采用物场分析的工具,建立物场模型,找到对应的标准解法,得出自动化程度不高的解决方案。结果通过TRIZ理论的技术矛盾和物场分析理论,实现了微欧计自动量程切换且保证相对误差在±0.1%读数±5个字的标准。结论利用TRIZ理论的矛盾分析理论和物场分析理论能找到产品创新设计方案,使微欧计精度更高,控制系统更简单,制作成本更低,自动化程度更高。     

基于TRIZ理论的公共扶手消毒装置设计

目的 解决目前公共扶手消毒设备自动化程度低且需要人力操作的问题.方法 首先对现有公共扶手消毒设备进行调研分析,找出存在的缺陷与问题;然后利用TRIZ理论中的功能分析、因果分析法进行分析,归纳出根本问题;最后利用物理矛盾、物场分析法、ARIZ算法工具找到问题的最终解,并形成最优解决方案.结果 运用TRIZ工具解决问题,设计出一款能够自主通过公共扶手上的障碍部分,实现无接触式全自动公共扶手消毒设备.结论 方案解决了目前公共扶手消毒设备存在的诸多问题,为TRIZ理论在解决实际问题中的应用提供思路和参考.     

基于TRIZ理论的手扶式旋耕机造型设计研究

目的为了满足用户对手扶式旋耕机综合品质日益提高的要求,利用发明问题解决理论(TRIZ)和产品设计理论,提出一种基于TRIZ理论的旋耕机创新设计方法。方法首先运用TRIZ理论建立手扶式旋耕机的功能模型图,阐述技术矛盾;并根据矛盾矩阵确定发明原理,确定最适合解决技术矛盾的具体解决方案;再结合人机工程学、造型语义、色彩理论对产品造型进行多方面的分析。结果提出一种基于TRIZ理论的创新设计模型,对现有的手扶式旋耕机进行创新设计。结论将TRIZ理论与相关理论相结合,对手扶式旋耕机进行设计实践,验证了应用该方法为产品设计构思提供创新思路的可行性,并为相关农机产品的开发设计提供了重要的参考。     

TOC构造过程模型驱动产品创新设计

 简要分析了产品冲突问题的约束理论(theory of constraints,TOC)思维流程，介绍了发明问题解决理论(theory of inventive problem solving,TRIZ)创新设计过程。描述了TOC中5个逻辑图表及其相互之间的关系。提出一种将TRIZ与TOC相结合的产品冲突问题解决过程构造模型的设计方法，利用所构造的产品当前实现树、逻辑图表和TRIZ的矛盾冲突解决矩阵来解决产品冲突问题。实例证明TRIZ与TOC相结合的方法用于驱动产品创新设计是切实可行的。     

基于TRIZ理论的快递电动车创新设计

目的 发现并解决现有快递电动车使用时的问题,提出创新设计方案。将多种设计方法结合,得到更加完善的解决方案。方法 首先,在iNPD理解机会阶段,引入TRIZ理论中基于专利分析的技术成熟度预测模块,运用智慧芽软件进行专利检索与分析,判定产品的生命周期,确定产品的创新方向。其次,概念化机会阶段,引入冲突矩阵分析法和40个发明原理进行产品创新设计。最后,对方案进行价值属性分析评价。结果 设计出改良版的快递电动车。优化后的快递电动车车厢分为左右两侧,内部采用可灵活移动的隔板装置,解决了之前车厢空间利用率低等问题。结论 TRIZ 理论可以很好地解决设计中的具体问题;iNPD可以获取以用户为中心的准确需求,完善TRIZ理论中该部分的不足。研究和应用 TRIZ 理论对各种产品的创新设计具有重要的理论和现实意义。     

基于TRIZ的专利群规避方法研究与应用

目前专利规避设计主要是针对单一专利进行规避设计,然而单一专利规避设计只可规避特定的专利,规避结果仍然有侵犯该专利群中其它专利的风险。因此,集成TRIZ（teorija rezhenijia inzhenernyh zadach,发明问题解决理论）创新方法与专利群规避方法,提出一种系统化的专利群规避方法,用于产品创新设计。首先,通过关键词和IPC(international patent classification,国际专利分类)的布尔运算检索确定目标专利群;然后,通过TRIZ方法中的库组件将专利群中的各个专利联系起来,并通过组件-功能分析建立专利群总功能模型图来确定需规避的问题;接着,应用组件规避、功能规避以及TRIZ创新方法来获取初步解决方案,并进行专利侵权判定及专利组合申请;最后,以某公司玉米脱粒机专利群为实例,应用提出的方法进行专利群规避设计,改进了玉米脱粒机并申请相关专利。结果表明改进后玉米从进料斗由螺旋送料装置送至脱粒辊处,脱粒辊上螺旋分布的脱粒刺使玉米边前进边旋转,达到脱粒效果,改进后玉米脱粒机具备破碎率低、脱净率高及工作效率高的优点。实例验证表明基于TRIZ的专利群规避方法有效实现了对已有专利群的创新规避设计。     

基于TRIZ理论的电饭煲防虫设计

目的结合TRIZ创新理论,围绕目前电饭煲产品中防虫这一难题进行课题攻关,探索家电领域中,工程师在有限时间内突破惯性思维得到解决方案。方法运用TRIZ中的功能分析和因果链分析对设计过程中的问题进行规范化描述;运用矛盾求解和物场分析等工具得到创新方案。结论通过将上述方法作为技术突破手段,一方面,在课题攻关过程中产生可行方案,另一方面将方案纳入点子库作为创新指引为其他产品研发提供参考。