工程机械柔性机械臂振动的混合可靠性分析

基于概率-区间混合不确定性模型及结构可靠性分析方法,针对工程机械多关节柔性机械臂的振动可靠性进行研究。根据机械臂不确定参数的信息完备程度,通过概率变量和区间变量对不确定参数进行度量。基于柔性臂架有限元仿真数据,构建机械臂参数与结构固有频率关系的径向基函数代理模型,进而通过概率-区间混合可靠性分析方法对机械臂共振的失效概率进行区间估计。最后将该方法应用于实际产品,通过工程实例验证了方法的有效性。     

基于凸集理论的绳牵引串并联机器人工作空间算法

为求解m≥n（m为绳索数目,n为机构自由度）绳牵引串并联机器人的力旋量可行工作空间,提出一种基于凸集理论的非迭代求解算法。该算法利用闵可夫斯基之和的性质构造绳索的旋量集,借助非迭代的数学思想验证该旋量集是否完全包含外部旋量集。首先,通过确定初始超平面找出凸集所有的边界超平面,根据初始超平面偏移的距离确定边界超平面投影位置; 然后推导出旋量平衡的判定表达式,并采用数值分析的方法得到绳牵引机器人的力旋量可行工作空间;最后,采用该算法对两种典型的绳牵引串并联机器人进行工作空间求解,结果验证了所提出的基于凸集理论工作空间求解方法的有效性。     

轻型机械臂的轻量化结构设计优化方法

在轮式移动机器人基础上,开发移动机械臂,设计了一种轻型五自由度机械臂,建立了三维实体模型,以减轻机械臂自身质量为目标,对关键构件进行了减重孔方案设计和结构优化,利用有限元方法计算得到了在不同载荷下不同方案的应力应变规律、模态与振型,对比分析了不同减重方案的优劣性,给出了最优减重方案,为机械臂结构设计提供了理论依据。     

新型送料机械手及其工作空间分析

设计了一种用于冲压生产线的新型送料机械手。该机械手由大臂、小臂和端拾器依次串联而成,其中大臂为六自由度6-PSS并联机构构型,小臂即延长臂为一个直线移动机构。绘制了机械手的工作空间,分析了该机械手主要几何参数对其工作空间大小的影响规律,根据两压机间送料的要求,选取了机械手的几何参数,并设计了该机械手的虚拟样机。该机械手具有横向移动速度快和工作空间大等特点,可用于冲压线上工件的输送或现代工业其他送料场合。     

基于末端杆件螺旋运动的凿岩机械臂孔序规划

根据隧道炮孔设计,进行孔序规划,是对凿岩机械臂进行自动控制所需要解决的一个问题。针对这一问题,以机械臂末端杆件的螺旋运动来定义其运动轨迹,用螺旋运动轨迹的曲线长度来定义机械臂将末端执行器从一个孔位运送到另一个孔位所付出的代价,以此代价为基础建立目标函数,用蚁群算法进行问题求解,得到机械臂运动的孔序规划。利用对偶四元数法推导了机械臂末端杆件螺旋运动参数的计算公式。仿真验证了轨迹求解算法,得到的轨迹平滑、连续;针对某隧道断面64组炮孔设计,利用蚁群算法进行左右两个机械臂的孔序规划仿真,得到了合理的规划结果。     

漂浮基空间机械臂动力学问题研究进展

空间机械臂的载体处于自由漂浮状态,载体与机械臂之间存在运动学与动力学耦合行为,导致其运动学、动力学分析与控制比地面机械臂复杂得多,而建立精确的动力学模型和高效的控制策略是空间机械臂研究的重点与难点。对空间机械臂动力学建模方法及精细动力学建模进行了详细综述;总结了姿态调整运动规划、非完整路径规划及避奇异位形路径规划等运动规划方法;概述了空间机械臂捕获目标过程的碰撞动力学建模和控制策略研究。在此基础上指出了当前空间机械臂在动力学建模与控制方面存在的问题与不足,并对有待于进一步研究的若干问题进行了展望。     

一种混联机械臂的运动学正反解分析

为实现较大活动空间内对重物的搬运仓储,提出了一种具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高等优点的新型混联机械臂。该机械臂的自由度为2,具有平面内的一个移动和一个转动自由度基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。     

多关节外骨骼助力机器人发展现状及关键技术分析

外骨骼助力机器人突破了传统运载工具易受地形条件影响的限制,在军用领域和民用领域都展现了巨大的应用前景,是当前各国研究的热点。从负重外骨骼助力机器人和康复外骨骼助力机器人两个方面,综述了国内外多关节外骨骼助力机器人的发展现状。重点分析了人机匹配性设计、驱动方式、步态检测、人机协同行走控制策略以及助力效果评估等关键技术,并对多关节外骨骼助力机器人今后的研究方向及研究重点进行了展望。     

弹性关节柔性操作臂的频率及振型特性分析

为了研究柔性操作臂关节弹性对频率及振型的作用机理,建立了柔性操作臂的弹性约束模型。根据弹性约束模型,得到了弹性关节柔性操作臂的频率方程及振型函数。采用数值方法,对弹性关节柔性操作臂的前三阶频率及振型特性进行了分析。结果表明：关节的弹性对柔性操作臂的频率及振型具有明显的影响,将关节视为理想刚性约束会产生明显的误差;由灵敏度分析可知,线性约束对频率的影响大于扭转约束,且高阶频率段表现较为明显;扭转约束对振型的影响比线性约束更为显著,随着扭转约束的增大,振型发生改变,且高阶振型表现较为明显。通过实验对建立的弹性约束模型进行验证,实验结果表明,所建立的弹性约束模型能够合理地表征关节的弹性约束作用,分析结果更接近实际情况,误差较小。