重力及其释放下空间机械臂驱动力差异及模型研究

为降低空间机构系统能耗,减小驱动力地面设计裕度,提高空间机构控制精确度,以四自由度仿人机械臂为对象,研究不同重力环境下的驱动力差异及关键影响因素。首先基于Klein算子与虚功原理建立了考虑关节摩擦的四自由度仿人机械臂动力学模型。然后通过仿真研究不同重力环境下摩擦、关节角速度、末端负载对驱动力矩的影响,并对影响空间驱动力矩的关键因素进行分析。进而参照仿真研究搭建试验平台,在关节轴线不同取向条件下进行驱动力矩差异研究,试验验证了仿真分析的正确性。最后基于试验结果修正摩擦模型并采用PSO算法辨识模型参数,得到适用于不同重力环境下的关节摩擦模型,改进了机械臂的理论建模结果。     

并联式自动加注机器人运动学标定

为解决并联式自动加注机器人在高精度运动学逆解建模的问题,以并联式自动加注机器人为对象,对其 运动学标定进行研究。采用矢量微分法建立位姿误差模型,对各误差源对动平台末端位姿的影响规律进行分析,寻 找合适的标定位置,并以位姿均方根误差最小为目标函数,使用粒子群算法对神经网络结构进行优化,最后通过仿 真试验对其进行验证。仿真结果表明：该方法能有效提高并联式自动加注机器人的精度,为后续实验应用提供了理 论依据。     

基于虚拟样机的运动模拟平台参数化建模与优化

利用软件ADAMS建立了装备并联运动模拟平台参数化模型,并通过仿真测试验证了模型的正确性,针对参数化模型,对平台进行了运动学分析与动力学分析。以平台结构主控参数为设计变量,分析了设计变量的灵敏度,在此基础上分别以液压缸受力和液压缸整体性能为目标函数对平台机构进行优化设计,实现了平台结构的优化。     

锻造操作机液压缓冲系统建模与仿真研究

根据锻造操作机高速、高精度和高可靠性的要求,进行了锻造操作机液压缓冲系统的设计,并在此基础上利用AMESim对液压系统进行了仿真研究,分析了不同溢流压力对缓冲系统的影响。同时利用MATLAB的Simulink模块对锻造操作机的缓冲系统进行了总体建模,分析了缓冲系统的动态响应情况。仿真结果表明:系统设计能满足操作机的工作要求,为锻造操作机液压系统设计提供了参考。     

机器人操作臂离线编程仿真系统

简述了离线编程仿真系统相对传统示教编程的优势,提出了基于OpenGL与QT的机器人操作臂离线编程仿真系统,建立机器人操作臂及工件的三维模型并实现了机械臂的运动学动态仿真。设计开发了离线编程仿真系统各功能模块,包括机器人语言编程模块(编程语言及其翻译器)、运动规划模块、机器人运动仿真模块、模型管理及辅助模块等。最后给出了仿真系统对机器人搬运工件的应用实例。     

一种平面二自由度并联机器人承载能力分析

以一种可实现末端运动平台平动且具有较小运动惯量的平面二自由度并联机器人机构为研究对象,分析其承载能力性能。与传统的分析和优化设计方法不同,综合考虑机器人机构的几何尺寸和运动变量的变化范围,作为机器人机构的运动学参数,利用空间模型理论,建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人机构的承载能力性能指标并绘制了相应的承载能力性能图谱,并探讨了机构承载能力性能指标与运动学参数之间的关系。这些图谱为设计者评价该机器人机构的承载能力性能和选择优化的运动学参数提供了帮助。提出的新方法也为以移动副为驱动的平面并联机器人分析与优化设计提供了一种有效的新途径。     

基于PPF-DVFB算法的压电柔性机械臂振动主动控制研究

柔性机械臂的振动已经严重影响其定位精度和工作效率,为此,以单关节柔性机械臂为研究对象,基于LabVIEW平台和压电技术运用PPF-DVFB的算法来进行柔性机械臂的振动控制。首先介绍了PPF-DVFB算法原理,然后详细地论述了实验过程。实验结果表明,PPF-DVFB算法能有效的控制柔性机械臂的前两阶模态振动,控制效果接近14dB,相对于PPF方法,改善近4.5dB。     

3-RPC型并联机器人模糊滑模轨迹跟踪控制研究

分析了直流伺服电机驱动的3-RPC并联机器人的运动学反解,并对其进行了轨迹规划;设计了传统滑模控制及模糊滑模控制,建立了仿真模型,并完成了各支路的期望运动的轨迹跟踪。仿真结果表明:模糊自适应增益滑模控制比传统滑模控制精度更高,响应时间明显更快,更能有效地消弱控制中带来的抖振现象。     

生物检测机器人操作臂工作空间分析与尺度优化

研究一种具有正交关节轴的6R操作臂工作空间分析与尺度优化方法,用于指导危险环境下生物检测机器人上装机械臂的工作范围和结构尺度优化。分析6R操作臂拓扑结构并建立其位移逆解模型,通过考察各关节尺度参数与转角变化范围的组合,揭示出可达工作空间随操作臂主要构件尺度参数与关节转角范围的变化规律,从而得到一种最佳的关节转角范围组合,进而建立一种操作臂任务空间的快速计算方法。在此基础上,以特征长度法和计权Frobenius范数构造的归一化速度雅可比矩阵条件数的倒数为性能评价指标,综合出一组最优操作臂结构尺度参数,并得到该条件下操作臂末端的可达工作空间和任务空间。该方法具有工作空间分析直观,结构参数优化快速等优点,可使这类操作臂获得良好的运动学性能。