混合驱动机构研究进展与发展趋势

混合驱动机构是可控机构的一种,其适度柔性以及降低驱动与控制成本的特性与优势使其成为现代机构学的重要研究分支之一。随着对混合驱动机构研究的深入,混合驱动机构理论和应用也不断地发展和创新。对现有的研究成果加以分析和总结将有利于促进混合驱动机构理论和应用的进一步发展。分析混合驱动机构的内涵,分别论述双自由度和多自由度混合驱动机构的研究进展,主要包括:混合驱动机构的构型设计与可动性、混合驱动机构的轨迹特征、混合驱动机构的运动学、混合驱动机构的动力学及混合驱动机构的应用等方面的研究进展。提出混合驱动机构研究的关键问题,总结了混合驱动机构的未来发展趋势。研究成果对拓展混合驱动机构的设计空间、开辟混合驱动机构新的应用领域具有重要意义。     

含闭环球铰的三自由度并联机构工作空间分析

目的 提出一种SPR+UPS+UPR非对称并联机构,用于不同类型产品的贴标与喷码。方法 首先用SolidWorks对机构进行三维建模;然后用螺旋理论和修正的G-K公式计算机构的自由度;并用封闭矢量环法求出机构的位置逆解;最后用三维动态法和Matlab编程求出该机构的可达工作空间。结果 SPR+ UPS+UPR并联机构共有两转一移3个自由度,且运动性能良好。结论 该机构可用于不同类型产品的贴标与喷码,降低了成本,提高了效率。     

2-RPS/UCR并联机构的构型设计与位置分析

目的针对口罩包装线中,操作简单且重复性高的装盒工序采用人工成本过高情况,提出一种2-RPS/UCR并联机构用于口罩装盒工序。方法建立2-RPS/UCR并联机构的模型;采用螺旋理论的方法以及修正的G-K公式分析此机构所具有的自由度;机构的位置逆解可以采用闭环矢量法结合杆长的约束条件求出;该机构的工作空间通过Matlab软件求出。结果该机构可以实现两转一移的运动,其工作空间形状规则,范围较广,可以运用于口罩装盒。结论2-RPS/UCR并联机构工作稳定,具有良好的工作性能和连续无空洞的工作空间,可以满足口罩包装线中口罩装盒所需的运动和工作范围。     

3-CRS-S并联机构的运动学分析及仿真

目的 对3-CRS-S并联机构进行运动学分析及仿真,验证该机构是否具有优良的运动学性能.方法 运用修正的Kutzbach-Grübler公式对机构进行自由度计算,并分别采用D-H法和数值算法中的粒子群优化算法(PSO)对该3-CRS-S并联机构的位置正逆解进行分析,运用Adams软件对3-CRS-S并联机构进行角度和角速度分析.结果 得出该机构的位置逆解和正解,以及运动学仿真后的角度、角速度图像,该图像曲线均呈现为有规律、周期性的变化,且曲线没有出现有任何断点和突变点,运动范围相对稳定,说明该机构在运行过程中运行平稳.结论 该机构在运动过程中运行平稳,具有良好的运动学性能,在自动化包装机械领域具有广阔的应用前景.     

采用学习向量量化神经网络法研究机构的选型

利用学习向量量化(LVQ)神经网络具有的强大的非线性运算和相似特征聚类功能,提出了一种机构选型的决策方法。设计者只需将设计要求模糊量化,转换为特征因素集输入训练好的神经网络,即可从一组机构中决策出较为满意的一种机构。采用LVQ完成评价决策的推理过程,可以有效解决专家知识表达和积累问题,提高选型结果的合理性,并在一定程度上简化了机构的选型决策过程。实例表明,采用LVQ网络进行机构选型是合适的,相对于BP网络具有更好的模式分类识别特性。     

可控机构的分类及应用

论述了可控机构是现代机构学的重要分支。对可控机构进行分类研究 ,以可控机构的输出柔性为特征将可控机构分为可调机构、变输入转速机构、混合驱动机构、电子凸轮机构等四大类。对每一类型的可控机构给出定义、应用研究现状分析、对较成熟的可控机构分支给出应用实例     

机构学10年来主要研究成果和发展展望

1990年以来,中国机构学学术研讨会举行了7次。12年来中国机构学经历了一个较大发展。概括起来主要为加强了传统机构的基础研究,机构学与产品创新设计密切结合,融合高新技术开拓现代机构研究,推动机构学现代化。具体表现在深入开展传统机构的分析和综合理论研究;努力实现机构计算机辅助设计;大力推行机构系统和机械产品概念设计;深入开展机器人机构学及其工业应用研究;大力进行可控机构的分析和综合的研究;努力开展机构和机械动力学研究;大力推进机构学教学内容和体系改革等等。通过上述多方面的理论研究和实际应用,使中国机构学的理论水平和学术水平总体上说已处于世界先进水平。但是,基础研究的独创性和突破性研究成果还不够多。同时在实际应用方面与国际先进国家相比还有不小的差距。     

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。     

2-RPU/UPS并联机构自由度和位置分析

目的 针对目前包装流水线末端需要对大量物品进行码垛和搬运,而生产线末端自动化程度不高等问题,提出一种2-RPU/UPS并联机构,并应用于包装流水线上后期物品拾取和码垛来提高工作效率.方法 首先用SolidWorks软件画出机构的三维图,然后用螺旋理论对该机构进行自由度分析,并用修正的K-G公式对该机构的自由度进行验证.用封闭矢量法求出该机构的位置逆解,并根据位置逆解和该机构之间的相互约束条件,运用Matlab软件编程求出该机构的可达工作空间.结果 2-RPU/UPS并联机构具有两转(绕x轴y轴的转动)一移(沿z轴方向的移动)3个自由度,拥有较大的工作空间,并且在运动过程中没有出现奇异点.结论 该机构具有较大的工作空间,自由度多,运动灵活,运动性能良好,可以应用于包装领域的码垛与搬运.     

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.