弧形薄板机构参数对刚度特性影响规律研究

传统柔性铰链四边形结构很难实现大的位移变形,故其应用领域受到一定的限制。通过分析变截面杆件的变形刚度,利用变截面杆件组合形式,得到几种既可以保证变形刚度又可以实现大变形的柔顺四杆机构。利用MATLAB计算分析各机构变形刚度随尺寸参数的变化关系,得到尺寸参数对机构刚度性能的影响,确定机构刚度的主要影响参数,并通过比较几种机构在受相同作用力的条件下变形与尺寸参数的对照关系,得出两种柔顺四杆机构各自的应用场合。     

微位移放大模块的刚度分析

刚度的优劣很大程度上影响着全柔性微动机构末端执行器的定位精度及动态特性,因而建立全柔性微动机构较为简便的、精确的刚度模型变得尤为重要。以全柔性微位移放大模块为例,采用伪刚体法并依据构件之间的弹性变形关系得到模块机构的运动方程,利用全柔性微位移放大模块在运动过程中能量的转化关系,结合功能原理建立机构的刚度模型,并通过算例对其进行ANSYS有限元仿真分析。结果表明理论计算值与仿真结果误差在5%之内,具有较高精度。     

并联机构的解耦特性

提出了几个关于解耦的新概念，以期更简便有效地研究机构的解耦特性。针对某些更便于在动坐标系下描述的情况，引入了相对于传统解耦（即绝对坐标解耦）而言的动坐标解耦的概念。引入条件解耦用于描述冗余自由度为固定输出时，其他各变量间的解耦特性。所提出的概念从更普遍的意义上揭示了解耦的本质特征。在阐明新概念的基础上，给出了相应的实例予以佐证。     

基于OpenGL与六维控制器的并联机器人动态仿真

为了实现对计算机中虚拟并联机器人模型进行实时控制和动态仿真分析,介绍了基于微动结构设计的微动六维控制器和OpenGL这一开放式的三维图形标准,给出了建立OpenGL在Visual C++6.0中绘图环境的方法,以及六维控制器和计算机实现串口通信的具体方法。最后以3R&2P并联机器人为例,以机器人运动学反解为基础,依次建立关键部件三维模型并实现了关联运动,运行结果表明OpenGL技术非常适合于机器人的三维运动仿真,同时结合六维控制器能够实现实时的动态仿真分析。     

基于约束置换的双驱动微夹持器刚度分析

刚度是微动机构重要的性能指标之一,准确且简便的刚度求解方法是进一步对微动机构分析与优化的重要前提。为寻找更优的刚度求解方法,根据结构力学中的力法原理探讨了一种新的刚度求解思路:将微动机构视为超静定结构,并用未知力来置换其冗余约束,转化为相应的静定结构。然后通过位移协调求得未知约束力,对外力已知的静定结构进行位移求解,从而得到微动机构的刚度。同时根据平面型微动机构的结构特点对其进行了规范化与简化处理,最终建立了一种适用于平面型微动机构刚度求解的一般性方法,并实现了基于Matlab的规范化求解程序。最后,为验证该程序的求解精度,应用该程序求解了一种结构对称型双驱动微夹持器的整体刚度。通过与有限元方法分析结果的对比试验,表明该方法的刚度误差控制在5%以内,验证了方法的有效性和高精度特性。     

飞秒激光脉冲烧蚀涡轮叶片材料的仿真和实验

为研究飞秒激光脉冲对涡轮叶片材料的冲击打孔特性，使用双脉冲改写方程的激光光源项，并对涡轮叶片材料进行数值模拟，得到了镍基高温合金在飞秒激光双脉冲冲击打孔下的晶格和电子温度。通过对比单脉冲的模拟结果发现:双脉冲烧蚀情况下，材料电子和晶格出现2个峰值温度，且电子和晶格的平衡温度相比单脉冲提高345ｋ，平衡时间延长了5ps，用 美国Ray Crop生产的飞秒脉冲激光器，对镍基高温合金材料在不同的激光参数下:激光脉冲宽度、激光能量、激光频率、脉冲间隔对材料的烧蚀进行双脉冲打孔，得到孔的形貌特征，并与单脉冲打孔对比发现双脉冲打孔的质量和效率优于单脉冲。     

一种新型3-RPS并联机构的刚度特性分析

对于少自由度并联机构,当机构静止时,其动平台的位姿变形为三维的线变形和三维的角变形。基于雅可比矩阵建立的静刚度模型不能定量描述动平台在非自由度方向的位姿变形量。针对此问题,从单元柔度矩阵的角度对机构静刚度进行了研究。首先通过小变形叠加原理得到单条支链末端变形量。然后基于刚体上任意两点的运动规律,建立各支链末端变形量和动平台位姿变形量的关系。最后基于力的平移定理,通过建立动平台的力平衡方程得到机构的完整静刚度模型。以一种转动副轴线平行布置的新型3-RPS并联机构为例,结合数值算例求解了动平台的全部位姿变形量,通过与ANSYS的有限元结果进行对比,验证了该建模过程的正确性。     

基于输入组的六自由度解耦并联机器人

串联机器人具有很好的运动解耦性,多数并联机器人各支链间是耦合的。本文基于输入分组的思想,研究了在给定主动输入关节时机器人的输入组解耦问题,使得传统意义上耦合的一类机器人具有了解耦的特征,极大地简化了控制系统设计。最后给出了基于速度雅可比矩阵的判别方法,并将该方法用于分析一种六自由度输入组解耦的并联机器人,表明该矩阵判别法简便而有效。     

PSS型冗余输入并联机构静力学与运动学分析

提出一种8-PSS型冗余输入并联机构,建立了相应的静力学平衡方程,得出了其力雅可比矩阵;用矢量运算方法建立了其速度雅可比矩阵,验证了PSS型冗余输入并联机构的力雅可比矩阵与速度雅可比矩阵的转置关系,并且与冗余输入的数目无关,通过实例表明了上述结论的正确性。     

一类3-RPS并联机器人构型正解新法

从机器人运动单元和机器人末端运动特征出发，给出了并联机器人的构型正解新方法。采用该方法求解了RPS支链所具有的末端运动特征表达式，分析了三种具有不同支链布置形式的3-RPS并联机器人的末端运动特征求解问题。对相应的运算结果进行了对比分析，得到了一些有益的结论。摘要：从机器人运动单元和机器人末端运动特征出发，给出了并联机器人的构型正解新方法。采用该方法求解了RPS支链所具有的末端运动特征表达式，分析了三种具有不同支链布置形式的3一RPS并联机器人的末端运动特征求解问题。对相应的运算结果进行了对比分析，得到了一些有益的结论。