移动机器人运动轨迹控制算法研究

为减少轮式移动机器人运动中相邻电机的耦合误差,提高整体运动的协调性和同步性,结合轮式机器人运动学模型,提出一种位置式PID反馈控制算法。根据轮式控制原理,在经典PID控制算法的基础上,引入级联反馈控制算法,对左右两轮的反馈增量进行修正,从而调整左右两轮电机转速。最后通过实验对上述算法进行验证,并与传统PID控制算法进行比较。实验结果表明,在对左右两轮控制方面,位置式PID控制算法更稳定。     

两轮式随动支撑装置控制系统设计

根据两轮式随动支撑装置的工作原理和控制要求,设计了以运动控制器、编码器和工业触摸屏为主要元件的控制系统,给出了各元件的具体型号。在软件设计中,采用了PID复合前馈控制的策略,并对伺服驱动器的主要参数进行了优化调整,给出了运动控制器的主要运动控制指令和触摸屏人机界面。经实验验证,该系统响应迅速,控制误差合理,能够满足工业生产的实际需求。     

基于两杆三索张拉整体结构的可变径柔性步行轮设计

为发挥轮式机器人移动速度快和腿式机器人机动性能强的优势,提出一种可实现轮式和腿式切换的新型张拉变径步行轮。通过对两杆三索平面张拉整体结构中拉压构件的等效替换,提出了一种新型张拉整体结构。在此基础上,给出了张拉变径步行轮的基本单元结构、单元连接方法和最优轮毂数。为克服由于自由度多导致刚性差的缺点,给出了张拉变径步行轮自由度约束的方法和弹性构件等效集成方式,从而使得张拉变径步行轮装配简单、运动平稳以及可负载支撑。结合最小势能原理对张拉变径步行轮张拉单元进行运动学分析,得到了张拉变径步行轮的结构参数和展收比。通过实验,对张拉变径步行轮各项功能的可实现性进行了验证。     

非圆旋转工件随动支撑装置及其运动分析

针对非圆弱刚性工件旋转加工必须安装中间随动支撑的要求,设计了一种"V"型支撑装置,研究了带有负曲率的非圆截面CAD图形驱动自动生成支撑臂瞬态位移的计算方法,并据此编写了支撑装置运动控制程序,搭建了试验系统。实验证明该系统完全能够保证对任意非圆工件旋转随动支撑的连续性、实时性与平稳性。     

碳纤维自由曲面铺放设备的设计与研究

先进制造和高端装备行业对复杂自由曲面的碳纤维制品的需求量不断提高,然而现阶段碳纤维铺放技术存在低效率、低精度、低可靠性的问题.依据碳纤维铺放工艺特点,研发了一种模块化的二丝束自动铺放装置,其具备创新型丝束夹紧-重送-剪断功能的自动铺丝机构.在铺放装置三维模型的基础上,根据仿真结果验证并优化了铺放装置结构,保证了装置的结构强度稳定性.采用随机概率法分析装置的可达空间,检验运动空间是否满足运动范围要求;构建了碳纤维铺放装置样机平台,使用双频激光干涉仪测量铺放定位误差,并依此采用粒子群算法对铺放进行精度补偿,从而提高了设备的铺放精度.     

多路纤维铺放控制系统的设计研究

针对目前传统的复合材料成型技术难以保证小曲率半径、凹凸不平等复杂表面构件加工的质量问题,对最新的纤维铺放技术进行了研究,设计了一种基于主流的IPC机+PMACⅡ可编程运动控制器的开放式控制系统,利用VC++6.0搭建了人机交互界面,通过PMACⅡ进行硬件/软件的设计以实现对每一路电动机的速度、位移的控制,进而达到对每一路纤维丝束的独立运动控制及整体的联合运动控制的目的,从而实现了对铺放压力的控制作用。同时还设计了压力反馈系统,以实现对铺放压力的精确控制。研究结果表明,该控制系统能够实时监测铺放过程中的各项参数,并能进行自动/手动操作;不仅能够顺利完成表面形状复杂构件的加工,而且达到铺放压力在30 N范围内误差为±3%的精度,保证了铺放质量。     

不同误差下风电齿轮箱均载与太阳轮轨迹关系研究

建立风电齿轮箱行星传动系统静力学模型,对比理论模型下的均载与实验下的均载,确定理论模型的正确性。将太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架等构件的误差分为两类误差,以不同误差构件数量为基础,分别分析在两类误差作用下的均载与太阳轮轨迹中心方位角,并与综合误差作用下的均载与太阳轮轨迹中心方位角进行对比。建立了两类误差下的均载、综合误差下的均载与太阳轮轨迹中心方位角之间的关系,发现了太阳轮轨迹中心变化的平行四边形法则。此误差对行星传动系统均载的影响提供了新的研究思路。     

用微型机实现数字校正

本文阐述了用DJS—040微计算机对随动系统进行数字校正及有关控制问题.按照误差大小,自动选择线性和非线性两种不同校正算法,从而大大改进了系统的动态性能。     

轮毂电机行星传动系统传递误差研究

以轮毂电机中行星传动系统为研究对象,考虑时变啮合刚度、啮合相位和当量啮合误差等影响因素,建立了系统的运动微分方程,并运用Runge-Kutta法求解得到系统传递误差。基于传递误差曲线,分析了各类误差和支撑刚度变化对系统传递误差幅值的影响,并对误差初相位进行优化。结果表明,误差值的大小与系统传递误差幅值呈正比,误差初相位的变化可以在不改变构件精度的条件下减小系统传递误差幅值,支撑刚度的大小与系统传递误差幅值成反比。研究工作为行星传动系统的设计提供指导作用,降低了制造难度和安装成本。     

PLC梯形图中内嵌C语言编程的实现

针对现有梯形图语言适合实现逻辑控制而不适合实现复杂算法这一问题,从基于构件技术的梯形图实现原理出发,对构件的属性定义以及编译方法进行了分析,提出了一种PLC梯形图内嵌C语言实现混合编程的方法,并在CASS(computer assist specialsystem)梯形图算法生成平台上进行了验证。实验结果表明,提出的方法适于复杂算法的实现,并且能够减少程序的代码量。     

基于异形Stewart平台的电动并联式六轮足机器人

针对现有的机器人承载能力不足、复杂环境下适应能力弱以及运行速度慢等特点,创新性地提出了一种基于异形Stewart平台的电动并联式六轮足机器人,该机器人集成了轮式运动与足式运动的优点,可实现轮式、足式以及轮足复合式运动。首先,对机器人的机械结构与控制系统进行设计,然后,为了实现在复杂环境下稳定的行走,足式上设计三足"对角步态"、"两足步态"和"单足步态"的稳定行走算法,实现了机器人稳定且匀速行走;设计了一种在足式步态中调整"支撑项"与"腾空项"占空比的控制算法,克服了足端与地面接触瞬间对机身整体速度带来的影响。轮式运动设计了6轮协同控制,具备6轮独立驱动、独立转向等功能。轮足复合式运动模式下具有变高度、变支撑面、变轮距等功能。通过对电动并联式六轮足机器人多种运动模式进行试验,结果验证了电动并联式六轮足机器人性能的优越性以及控制算法的有效性。     

工业机器人可视化运动仿真的研究

为实现工业机器人运动过程的可视化仿真,以Open GL技术作为图形支撑,在VC++环境下进行编程,对机器人的运动仿真展开研究。详细研究了仿真系统中轨迹生成的步骤及其具体实现方法,并重点对轨迹规划算法进行了分析。为消除机器人运动过程中连续轨迹的连接点对运动平滑性的影响,探讨了通过Bezier曲线均匀插值实现笛卡尔空间中连续轨迹平滑过渡的轨迹规划算法,并通过仿真与实验对可视化运动仿真系统进行了验证。     

起重机后轮对中检测原理及准确性影响因素

<正>某轮式起重机具有两轮和四轮2种转向模式,当该机从四轮转向切换为两轮(前轮)转向时,要求后轮回到中位。为了便于检测后轮是否回到中位,需在该起重机后轮安装对中检测装置,本文针对影响对中检测装置准确性的因素进行分析。1.对中检测装置工作原理该对中检测装置主要由对中杆、对中支架和行程开关组成,如图1所示。其中对中杆安装在     

多级行星齿轮传动静力学均载研究

建立了NGW型行星齿轮传动系统的计算模型,针对行星齿轮的制造及安装误差,运用了当量啮合误差原理,计算了系统的均载系数,并分析了不同浮动构件类型及误差对均载的影响。分析结果表明,构件的浮动可以实现均载,两个构件的联合浮动比单独浮动更有利于改善均载;齿轮的制造和装配误差对行星轮均载性能起作用,其中太阳轮误差对均载影响最大。     

激光制导测量机器人几何误差分析

目的: 为了实现对工件进行自动高效地测量,建立了激光制导测量机器人系统,研制了测量机器人样机。对测量机器人的光靶自动跟踪装置旋转轴偏心误差和光靶与两轮中心连线误差进行了研究。方法:首先,介绍了基于“光束运动-光靶跟踪”理论的激光制导测量机器人技术和原理。接着,根据系统原理,研制了实验样机,并给出其理想的几何关系。然后,推出了旋转轴偏心误差和光靶与两轮中心连线误差几何误差数学模型。最后,利用三坐标测量机与激光制导测量机器人系统对样机进行了比对实验。结果：实验结果表明：光靶中心偏离理想位置的误差（x轴）为0.13mm。结论：对激光制导测量机器人移动反馈控制系统的设计和实现具有指导性作用。     

基于STL模型支撑生成算法的研究

针对快速成型制造中须对零件加支撑的需求,提出一种新的支撑生成方法。它首先提取零件待支撑区域的关键特征(如悬吊点、下棱线、待支撑下表面的轮廓线等),同时指出各种支撑的基本构件实质就是单边对应的多边形支撑面,并采用了局部斜板支撑的方案实现其生成算法,在此基础上生成零件的特征支撑;然后采用对生成的特征支撑STL模型分层后分区扫描填充加强支撑线来实现对待支撑下表面内部区域的有效支撑。应用表明：该方法实现了对成型零件关键特征的准确支撑和对待支撑面域的有效支撑,生成支撑效果良好。     

基于EEMD的曲轴随动磨削轮廓误差分析

曲轴自动生产线对随动曲轴磨床的可靠性和精度稳定性要求越来越高,基于随动磨削工艺的特点,曲轴磨削轮廓误差明显地包含了随动磨床C轴、X轴性能信息。曲轴轮廓误差是用户现场常规抽检最直观数据,因此,对曲轴磨削轮廓误差数据进行有效分析,提取出反映机床C、X轴性能的分量,对机床可靠性维护意义重大。首先给出应用聚合经验模态分解,这是对曲轴轮廓误差进行有效分解的方法,然后分析曲轴连杆颈随动磨削轮廓生成原理,给出随动磨床轴运动误差对曲轴轮廓误差影响的计算方法。最后,通过磨削实验对误差数据采集、分析,并有效准确地分离出与磨床C轴、X轴性能对应的分量,通过曲轴轮廓误差分析,使预测机床关键部件性能成为可能。     

球—轮复合可变形机器人的结构设计与分析

设计一种将球形机器人与轮式机器人运动特点相结合的可变形移动机器人。该移动机器人可以适应多种复杂的地形环境,自身几何形状发生变化以实现球形和轮式机器人互换。球—轮复合型移动机器人的机构系统由可变形球壳、球体推进装置和轮式驱动装置组成。通过对可变形球壳的拉伸和收缩实现球形和轮式机器人之间的角色交换。运用理论推导和参数优化等方法对球—轮复合型移动机器人中的变形球壳、车轮、和驱动重摆的结构尺寸进行分析,并通过仿真试验验证了机构尺寸参数选择的合理性,为该复合型移动机器人的机构设计提供了理论依据。最后通过实物试验验证,证实了该移动机器人实现的可行性。     

弹性支撑式压电骨传导听觉装置

提出一种以圆形轮式片状弹簧作为中间弹性支撑的新型压电骨传导听觉装置以提高它的低频响应性能。通过对听觉装置的动力学建模,理论分析了由支撑弹簧和压电振子组成的振动系统;选择厚度为0.9mm的片弹簧作为听觉装置的支撑元件,设计了圆形轮式片状支撑弹簧。最后,制作了弹性支撑式压电骨传导听觉装置的试验样机,搭建了试验测试系统,对样机的幅频特性、响频特性和噪频特性进行了试验测试。实验结果显示:当电源激励信号频率为550Hz时,压电振子的最大振动幅值可达22.21μm;中低频区域的响度为60~70dB,中高频区域的响度稳定在80dB左右;在离听觉装置1m远处测试到听觉装置的噪声大小为35~40dB。得到的数据表明:圆形中间弹性支撑式压电骨传导听觉装置具有较好的低频响应性能,其响度基本能够满足佩戴者的听力要求,近距离噪声也不大。     

一种轮腿式变结构移动机器人研究

提出一种新型的轮腿式变结构移动机器人.将四足哺乳动物腿式运动方式与轮式机构相结合,实现了轮式、腿式、轮腿结合等多种运动模式.在对机械本体结构分析的基础上,阐述了各种运动模式的运动学模型和步态生成方法.开发了主控计算机人机交互系统和基于ARM和DSP的嵌入式运动控制系统,采用无线以太网建立控制、反馈通道,实现了机器人的遥控/半自主运动控制.实验表明该机器人具有较强的非结构环境适应能力.