遥操作插管手术机器人灵活度分析

提出一种双臂各六自由度插管手术机械人结构,通过对其进行运动学正解算和逆解算,进行机构灵活度分析.通过Matlab仿真灵活度曲线,确定机器人结构参数,并给出机器人工作的灵活工作空间.     

3-PPR平面并联机构的工作空间分析

对3-PPR平面并联机构利用闭环矢量方法进行了位置正解和位置逆解的分析,建立了该机构的位置正、逆解方程,求出了简单位置正解和逆解的结果。采用MATLAB编程得出了该机构的工作空间,发现输入量的伸长范围和中间杆的伸长范围是影响工作空间形状和大小的主要因素。该研究为3-PPR平面并联机构的动力学研究、优化设计等进一步研究奠定了一定的理论基础。     

3-PRP平面并联机构运动学分析

介绍了一种具有两平动和一转动的平面三自由度并联机构。首先,对该并联机构进行位姿分析,并且建立位姿正解和逆解方程,求解出其位姿正、逆解;其次,利用MATLAB软件编程对一组实验数据进行计算,求出位姿正解和逆解的结果进一步验证方程的正确性;最后,根据位姿正解和逆解方程分别求解出机构输入和输出的速度和加速度。研究结果表明3-PRP机构结构简单,易于控制和驱动,是对3-RRR类平面并联机构的重要补充与深化。为该机构的工作空间、轨迹规划、优化设计等性能的研究提供了理论基础。     

一种三维移动并联机器人机构及其运动学分析

根据方位特征集理论和并联机器人机构组成原理,提出一种能实现空间三维纯移动的并联机器人机构,对其进行了结构特性和运动学的分析,给出了该机构位置正解和逆解的分析方法以及相应的数值算例;对该机构的速度、加速度进行了分析;最后进行了机构工作空间的分析,建立了工作空间模型。该机构结构简单,易于控制,有较好的应用前景。     

Exechon混联机器人的三自由度并联机构模块位置分析

以一种组成五自由度混联机器人Exechon的三自由度并联机构模块2-UPRSPR为研究对象,利用解析法对其位置正/逆解进行分析。针对位置正解,得到了只含一个未知量的24阶多项式方程,给出了该机构位置正解的所有可能解的解析表达式,对于位置逆解,得到了其显式表达。算例表明,由正解方程得到的8个实数解对应4组镜像位形,逆解方程存在2个实数解,对应2种位形,从而得到该机构位置正/逆解的全部解析解。     

并联机构六维控制器的运动学性能分析及尺度优化

针对一种含子闭环3-5RUU并联机构的六维控制器进行运动学性能分析和尺度参数优化。首先用附加传感器的方法计算3-5RUU并联机构运动学正解,并求得了唯一解;其次建立了运动学逆解模型,根据运动学逆解,建立了工作空间的约束条件,通过MATLAB编程对机构进行了定姿态的工作空间分析;然后采用单一变量分析法得到了并联机构尺度参数与定姿态工作空间的关系;最后以工作空间最大为优化目标,利用遗传算法优化了机构杆长参数,使六维控制器的有效工作空间更大。结果表明:六维控制器的工作空间提高到原来的3倍以上。     

3-RRS球面并联机构的位置解及工作空间研究

利用螺旋理论对3-RRS球面并联机构进行了运动分析。利用牛顿迭代法求解了3-RRS球面并联机构的运动学正解,应用闭环矢量法建立了3-RRS球面并联机构的位置逆解模型并推导出了相应的位置逆解算式,得到了3-RRS球面并联机构的8组逆解。实例分析验证了3-RRS球面并联机构位置解的正确性。利用数值搜索法求解了机构的可达工作空间,利用MATLAB编程绘制了机构在不同结构参数下的可达工作空间图,分析了工作空间的变化规律,为3-RRS球面并联机构的应用奠定了基础。     

六足农业机器人并联腿结构设计与位置分析

基于方位特征集理论(POC),设计并研究了一种1平移2转动(1T2R)六足农业机器人并联腿机构。首先,基于方位特征集方法,综合得到一批满足功能要求的并联腿机构;然后,根据农业实际应用需求,优选得到一种性能优越的机构,该机构具有结构简单、工作空间大、控制方便等优点;最后,对优选的机构进行了位置正逆解分析。分析结果表明,该机构正逆解简单,正逆解均可进行解析求解,且正解方程最多具有4组解。     

2T1R并联机构的运动学及工作空间分析

针对并联机构兼具误差小、精度高的特点,提出一种含1条冗余支链的新型2T1R双层并联机构。首先,构建坐标系,基于螺旋理论对机构的自由度进行分析,得出该机构具有3个自由度的结论,其中一条支链为冗余支链。其次,根据机构的运动特性,建立机构的运动学正解和逆解模型。通过具体的数值算例得出运动学正解模型的变化曲线和逆解的数值结果。将理论计算结果与ADAMS仿真结果进行对比分析,验证了所构建运动学模型的正确性。最后,进行机构的工作空间分析,得到动平台Ⅱ能显著扩大z向的工作空间和姿态角大小。该研究为机构的构型设计及实际应用提供理论依据。     

新型三平移并联机构的运动分析和工作空间分析

分析了一种新型三平移并联机构,求出其运动学正解和反解,在运动学反解的基础上系统讨论了该机构的工作空间的约束条件.提出了运用Matcom将Matlab和VC 结合起来进行混合编程的方法,得到了并联机构工作空间的形状,分析结果表明该机构具有较好的工作空间.该并联机构可广泛应用于工业装配机器人、虚拟轴并联机床和多维减振平台等领域.     

齿轮耦合对转子-轴承系统固有特性的影响

计算了齿轮耦合的转子 -轴承系统及其非耦合子系统的特征值及其振型 ,并对特征值和振型进行了比较。在耦合系统中 ,子系统的某些特征值及其振型没有产生变化 ,而另一些却发生了变化。新产生的振型多为弯扭耦合振型。在大多数振型中 ,每一个子系统都有位移产生 ,因此 ,一个子系统中的不平衡质量将引起整个系统产生振动。     

Physical interpretation of independent component analysis in structural dynamics

This paper focuses on the relation between the vibration modes of mechanical systems and the modes computed through a blind source separation technique called independent component analysis (ICA). For free and random vibrations of weakly damped systems, a one-to-one relationship between the vibration modes and the ICA modes is demonstrated using the concept of virtual source. Based on this theoretical link, a time-domain structural system identification technique is proposed and is illustrated using numerical examples.     

枚举结构主要失效模式的改进分枝限界法

在对大型复杂结构进行可靠性分析时，主要失效模式的枚举对于确认结构的危险部位以及提高结构系统失效概率的计算效率具有非常重要的意义。文中对分枝限界法进行改进。改进后的分枝限界法可以删除“伪失效模式”和重复的失效模式，降低了枚举次要失效模式的可能性，提高了枚举主要失效模式的效率。     

火箭仪器舱试验与计算模态相关性分析

针对火箭仪器舱,研究了计算模态和试验模态的相关性分析问题。首先介绍模态相关性分析的一般方法。针对仪器舱结构复杂和模态密集的特点,引入整体模态和局部模态的概念,并提出一种用模态应变能比值区分整体模态和局部模态的定量的方法。进而研究了模态向量减缩、误差定位和模型修改等问题。在此基础上,得到了较高的试验和计算模态相关性结果,验证了计算模型,并为进一步的仪器舱减振设计提供了依据。     

行星齿轮传动固有频率的统计特性分析

建立了2K-H直齿行星齿轮传动平移-扭转耦合模型,分析了行星传动的固有特性。基于传动系统的三种典型的振动模式(扭转振动模式、平移振动模式和行星轮振动模式),以及有关的特征敏感度计算方法,引入随机参数,以解析形式给出了三种振动模式固有频率的统计量计算方法,并对模态跃迁造成的方差突变现象做了初步研究。指出在发生模态跃迁的参数敏感位置,参数的随机性导致了行星齿轮传动的动态特性不稳定,在动态设计中应小心避开。仿真结果证明了所得结论的正确性。     

结构应变模态辨识的特征系统实现方法

应变模态可以分析动载下结构的应力状态。文中将基于位移响应数据的特征系统实现算法应用于应力应变分析中，建立基于应变测量数据的结构动力学参数辨识方法。首先建立应变的状态空间描述方程。由于应变模态和位移模态是同一物理状态的两种不同表现方式，二者的数学表达式具有相似性，前者是后者的相似变换。在此基础上，给出应变格式的ERA识别方法。利用应变格式进行eigensystem realization algorithm(ERA)分析；不仅可以辨识出结构的频率、阻尼比等动力学参数，而且还可以辨识得到相应的结构应变模态，从而建立应力应变预测响应模型。数值仿真和实验验证表明，该方法对结构应变模态有快速准确的辨识能力。     

模态截断与简谐载荷响应的改进

利用矩阵级数展开和特征值的谱迭加原理 ,将截断模态对响应的贡献用已知模态和系统矩阵来精确表达 ,从而可以提高计算精度。本文在此基础上 ,利用特征值移位的方法使得其中载荷的频率可以高于被截断的固有模态的频率 ,给出了实用的移位值。数值例子表明本文改进方法是非常有效的     

基于状态图的自动化立体仓库存取方式的研究

在自动化立体仓库管理与控制系统软件的设计中 ,会遇到如何管理各种形式的出入库存取方式和如何有效地使用货位的问题。以状态图的方法详细分析了现有的各种存取操作方式。通过合理的扩展 ,取得了包罗所有情况的出入库存取操作的货位状态转移图 ,从而得出具有实用价值的 8种出入库操作方式。     

组合结构金刚石圆锯片的有限元模态分析

提出新型组合结构圆锯片基体,为锯切大幅面制品提供了可能的有效途径。针对金刚石圆锯片在锯切加工过程中出现的振动问题,利用有限元软件ANSYS对普通圆锯片和组合结构圆锯片进行了模态分析,得到了各自低阶固有振动频率及主振型图并进行对比。结果表明:组合结构圆锯片和普通圆锯片的低阶振型都明显有节圆和节直径的特点,且都为少节圆或无节圆振型;前12阶扩展模态分布具有一定的规律性,在初始5阶模态状态时频率波动较小,从第6阶模态以后分布波动较大,且波动幅度最大约为30Hz。     

基于经验模分解的陀螺信号去噪

陀螺随机漂移是影响寻北精度的重要因素,小波消噪方法对小波基和分解尺度等因素依赖性较强。提出了一种新的基于功率谱密度准则的经验模态分解(EMD)去噪方法,可有效解决传统EMD去噪自适应滤波器截止阶数难以确定的难题,该方法将经验模态分解得到的固有模态函数(IMF)分为信号分量起主导作用模态与噪声分量起主导作用模态,并对噪声分量起主导作用的模态进行类似小波软阈值去噪的方法进行滤波,然后与信号分量起主导作用的模态共同对信号重建实现去噪。将该方法应用于测试信号与陀螺信号的去噪,结果表明:新方法能有效地判断噪声与信号起主导作用的模态分界点,具有良好的去噪效果,且不受主观参数的影响,具有自适应性。