机床冷却系统六自由度机械臂控制机构设计

六自由度机械臂控制机构包括吸附底座、主体架、机械臂和摆动头。其主体架与吸附底座相连,机械臂一端可转动地设于主体架下端,另一端与摆动头相连;摆动头包括电机支架、摆动伺服舵机、喷头和摆动机构,喷头通过摆动机构与摆动伺服舵机的输出轴相连。该机构能围绕主轴实现360°旋转,避免喷射死角、盲区;同时利用具有多自由度的机械臂,能准确定位喷头位置,提高灵活性和通用性。     

基于并联机构多自由度减振平台仿真与测试研究

为了解决许多重大工程领域中的多自由度减振问题,本文针对橡胶具有多自由度弹性阻尼减振特性,但容易老化,失去弹性的特点,采用并联机构作为组合弹性阻尼减振装置主体结构,在机构原动件处辅以弹性阻尼装置,运用反向自适应原理,模拟橡胶实现减振;同时按照给定减振要求,用ADAMS软件建立系统模型和仿真,并制作了试验样机.将仿真和试验结果进行分析比较,结果表明动态模拟与试验结果一致,从而说明了基于并联机构组合弹性阻尼减振装置设计理论的正确性和可行性,可推广解决其它多自由度减振问题.     

基于螺旋理论的Delta并联机器人自由度分析

螺旋理论以其几何概念清楚,物理意义明确,表达形式简单等优势,常被用于分析机构的自由度。按照传统的G-K(Grubler-Kutzbach)公式,能较容易地计算出串联机构的自由度,而对于一些特殊机构,尤其是含有闭环子链的复杂并联机构,往往无法便捷、正确地求解其自由度。为解决以上问题,以一种拓扑结构为[3-R(4S)1-RUPU]+R型的Delta并联机器人为研究对象,对其4S闭环子链进行了等效运动副螺旋系的求解,并判别了机构的局部自由度以及公共约束;利用修正的G-K公式,分别对原机构和等效后的机构进行了自由度的验证。结果表明:两种情形下的自由度数均为4,且自由度的性质为3平移1旋转,与实际设计相符。     

一种新型混联机构设计及位置逆解分析

以一种新型2T2R大摆角(3-RPR+R)UPS混联机构构型为基础进行研究,介绍机构组成。通过螺旋理论推导了机构的自由度,且通过G-K公式验证了所得自由度。利用空间坐标变换法建立位置逆解方程,用MATLAB求解方程,计算出并联机构的位置逆解。将建好的三维模型导入ADAMS中添加运动副、添加点运动激励使其实现假定的运动形式,并进行运动仿真。结果表明可实现给定运动,验证了该混联机构的合理性。     

新型三自由度多连杆混合驱动机构的运动学分析和工作空间数值求解

可控机构是指单自由度机构中的某些结构运动参数或机构输入运动,和多自由度闭链机构中的某些运动可由微机进行实时控制,或以人工方式进行多个固定位置的控制,以达到柔性输出、改善机构的运动学和动力学特性的目的。基于可控机构理论提出了一种新型三自由度多连杆混合驱动可控机构,并使用Newton-Raphson法对该混合驱动机构进行运动学建模,得到该混合驱动机构的正逆解,然后对该可控机构正解进行了数值求解,最后利用运动学正解和奇异性判断条件在MATLAB软件中进行程序编写,得到该可控机构主要工作空间参数,并且绘制了工作空间示意图。其结果显示该混合驱动机构不仅具有灵活度高、微机实时控制、柔性化输出的优点,而且工作空间符合挖掘作业要求,在工程上具有一定的实用性。本研究为该混合驱动机构后续的动力学分析和控制系统设计提供了基础。     

一种新型混联机构的设计与位置分析

结合并联机构与串联机构的优势,设计了一种新型混联机构,该机构由3-UPU并联机构和2自由度旋转机构串联而成。对该机构进行了自由度分析。分步分析其位置正解,先运用封闭解法对3-UPU并联机构分析,得到3-UPU并联机构的位置正解;然后采用坐标变换分析在2自由度旋转机构作用下,3-UPU并联机构位置正解的变化,最终得出了该混联机构的位置正解。     

6 SPS并联机构的运动学仿真与分析

位置正解求解是6-SPS并联机构运动学计算的难点,为方便确定位置正解,在ADAMS环境中为6-SPS并联机构的动平台添加一个初始多自由度驱动,进行运动学仿真。得出仿真位置逆解,并在MATLAB环境中求得理论位置逆解,验证了仿真位置逆解的正确性。将仿真位置逆解作为输入参数驱动此并联机构,得到其位置正解,结果表明:位置正解与初始多自由度驱动的值吻合,说明所得位置正解正确。表明运用上述方法可简单方便地计算出6-SPS并联机构所需的正解,可为此类机构位置正解的求解与控制提供参考。     

一种柔顺机构结构模型与自由度计算

在分析柔顺机构基本结构的基础上,针对柔性铰链的复杂性,给出了柔顺机构结构模型的表示方法及基本准则,基于结构模型提出了柔顺机构结构拓扑图和邻接矩阵的表示方法。针对柔顺机构在有效运动范围内具有确定运动的特点,提出了有效自由度的概念并给出了计算方法,避免了可变自由度的产生。以柔顺捕鱼钳为例分别验证了结构模型、拓扑图、邻接矩阵及自由度计算对于柔顺机构分析是有效的。     

一种新型2T3R并联机器人的研究

理想的少自由度并联机构的所有分支最好具有完全相同的结构,保持结构的对称,以满足各向同性的要求.本文以单开链支路为单元,提出了一种新型的对称的少自由度的并联机器人机构.研究结果表明,该机构的运动平台具有二维移动和三维转动的5个自由度.     

遥控焊接力觉临场感仿人智能控制

通过对遥控焊接过程力觉误差目标轨迹分析,在力觉临场感PID控制模型基础上,提出了遥控焊接力觉临场感仿人智能控制策略,实现了遥控焊接力觉仿人智能控制特征模型、特征辨识、特征记忆、多模态控制和多目标决策。试验表明,和常规PID控制器比较,采用仿人智能控制,更能使焊接操作者具有良好“手感”,增加对遥控焊接复杂任务操作能力,提高遥控焊接质量。     

全液压直推式土壤取样钻机设计与实验研究

环境污染场地调查及风险评估对保障用地安全尤为重要。为了向土壤修复与污染治理工作提供准确的科学依据,针对勘察取样工作研发了全液压直推式土壤取样钻机。该钻机动力头设计为冲击、回转一体式的多功能冲旋机构,较传统冲击、回转分离式动力头结构更加紧凑。机架可实现多角度倾斜作业,集成式操作台实现可视化控制,施工作业更加便捷;液压系统采用电液控制的开式负载敏感回路,钻机工作时马达的转速和冲击锤的冲击速度、冲击力可随地层变化、工艺要求实时调节。该钻机整体结构紧凑,操控可视化,是集智能化、模块化、轻便化于一体的技术集成,能够满足国内土壤环境调查日益严格的技术要求,具有广阔的应用前景。     

圆锥形零件拉深过程分析及工艺参数的影响

建立了包括板料、凸凹模和压边圈在内的整体分析模型,对锥形件拉深成形过程进行了数值模拟。还将分析结果同实验数据进行比较,揭示了锥形件成形的机理。根据多组工艺参数的对比和分析,得出了板料破裂和起皱的原因,这对于拉深过程的智能控制具有重要的意义。     

基于Adam优化算法的双目机器人手眼标定方法

在智能制造领域,视觉机器人应用前景十分广阔。视觉机器人的手眼标定精度直接关系到机器人的后续作业精度。为了进一步提高机器人的手眼标定精度,现提出一种基于Adam优化算法的双目Eye-to-Hand型机器人的手眼标定方法。根据多体运动学理论,建立了6DOF机器人手眼标定数学模型,以Halcon输出的手眼标定矩阵为初始值,采用Adam优化算法对目标函数进行迭代求解,将由优化前后手眼矩阵得到的两组机器人末端坐标系的位姿分别与从示教器得到的位姿作差值,并取Frobenius范数。结果表明:相机标定误差为0.089个像素,优化后的Frobenius范数平均值小于优化前,且一致性好。     

球罐全位置焊接机器人智能控制系统

研制了一种用于球罐全位置焊接机器人的智能控制系统。采用两点视觉伺服反馈系统,以预先画出的坡口平行线为机器人的目标运动轨迹,实现机器人在多层多道焊接时在重复自动跟踪。系统选用工业控制级可编程控制器作为核心控制器件,外加自制的电机驱动等辅助电路,实现了对五自由度球罐焊接机器人的柔性磁轮的控制、跟踪机构的控制和摆动机构的控制,并使之协调联动,满足焊接过程的要求。此系统控制下的球罐焊接机器人的主要创新点是,实现了无导轨自动焊接全位置焊缝与多层多道焊接的自动跟踪。焊接工艺评定试验结果表明,此焊接机器人自动跟踪精度高,焊缝质量好,工作稳定可靠,已实现小批量试生产,产品也已用于实际焊接生产。     

FDM多喷头3D打印机结构设计及运动研究

为实现FDM(熔融沉积成型法)多喷头3D打印多材料、多颜色增量制造,在完成多喷头3D打印机结构设计的基础上,通过分析单喷头3D打印机成型运动模式,研究多头3D打印机各运动部件成型轨迹及运动特征。并据此确定其控制方式、控制对象及控制流程,设计基于开放式分层软件+多轴联动控制通信的控制系统。最后,利用三维设计软件构建了彩色三维数据模型并对其成型过程实施仿真。经验证,该多喷头3D打印机可实现多彩色三维模型制作。     

液压加载试验台设计

在主轴高速旋转的情况下,为了测量主轴负载条件下的回转精度及动刚度,利用液压缸推力大的原理,设计一种多自由度液压加载实验台。该试验台有多个自由度,能够实现在多个方向加载,利用液压泵和溢流阀方便调节力的大小。该实验台可广泛应用于车床等机床的性能检测。     

基于多智能主体的级进模并行设计过程的管理与控制

针对级进模设计的特点,通过对级进模设计过程的分解和重构,提出了基于多智能主体的冲压工艺与装配结构并行设计的方案,以及以任务为基本调度单位的并行设计过程的控制与协调方法。     

数字孪生技术在智能轧钢车间的应用与探索

针对当前我国钢铁生产智能化建设,对数字孪生技术在轧钢车间的应用进行了探索,分析了智能轧钢过程的数字孪生系统体系架构;提出了建立基于数字孪生的智能轧钢车间参考模型、设备互联信息模型、工艺流程信息模型及组织性能控制模型。介绍了智能轧钢车间可以达到的效果:实现工艺智能设计,使生产成本降低5%~10%,订单交付速度提升10%~15%;实现生产计划智能管理,解决客户个性化小批量需求与大生产之间的矛盾;实现轧材质量智能管控,使成材率提升3%~6%;实现设备在线智能诊断,使设备有效作业率达5%~10%。最后指出:构建轧钢车间数字孪生模型存在很多难点,各轧钢企业智能感知、智能装备及智能物流等技术的发展水平不同,企业要从自身实际出发,认真梳理企业经营、生产计划,工艺控制,设备运维,质量检测,物流配送等各个环节智能化体系方面的问题,确定可行的数字孪生项目,才能实现轧钢车间各工序智能化、精细化的业务管理,提升劳动生产率。     

一种五轴曲面在线质量检测与优化实验平台设计

介绍了曲面数据反向优化全局刀路的实验方法,分析数控系统与曲面几何形状数据相融合的控制关系,构建多数据融合的曲面加工质量检测优化实验平台。结果表明:利用该实验平台对五轴曲面的几何特性进行智能多方位的数据处理,将得到的插补路径反馈至伺服控制系统与数字化测试系统,进行动态的刀路优化与质量检测,实现五轴曲面的在线高速加工与高质量优化。     

热处理过程智能信息化生产调度技术

热处理是制造业中至关重要的一环,针对热处理企业的多品种变批量生产模式,合理协调车间生产资源、保障产品的质量,提高生产效率、降低生产能耗、提升企业智能化管理水平,是热处理企业亟待解决的难题。基于热处理的实际生产过程,利用物联网信息采集、异构信息数据融合、生产流程信息化管控等技术,结合生产调度遗传算法,构建了一套热处理智能化管控系统平台。通过系统平台,实现了热处理过程的生产实时调度,提高生产效率,提升热处理产品质量一致性的管控能力。