仿青蛙机器人运动学分析

提出了一种仿青蛙机器人的机构模型及其运动学分析方法。基于青蛙生物结构的对称性,建立了仿青蛙机器人机构的平面机构模型;获得了该机构的运动学方程正反解和机器人跳跃过程中姿态调整的位姿与输入关节角的关系,分析结果符合青蛙跳跃的一般规律,最后通过实例计算进行了数字仿真验证。     

Stewart平台机器人位置正解

为获得stewart平台机器人位置正解的全部封闭解,使用分次字典序Groebner基和Sylvester结式相结合的代数方法进行研究.使用旋转矩阵建立机器人位置正解封闭数学模型;利用计算代数中的分次字典序Groebner基算法,计算封闭数学模型的分次字典序Groebner基,从获得的41个基中选取10个基,构造10阶Sylvester结式,从而推导出该机器人的一元二十次输入输出方程.从理论上阐明了存在多个不同的结式可以获得该机器人的位置正解,使用同伦连续法对同一个数字算例进行计算验证,两种方法得到结果一致.结果表明,该算法避免了复杂数学公式推导,构造的结式尺寸较小,方便计算机程序实现.     

一般6-6型平台并联机构位置正解代数消元法

提出一种求解一般6-6型平台并联机构位置正解的代数消元法.通过变量替换将9个约束方程中的6个转换为线性方程组,采用线性消元消去9个变量中的6个.基于计算机符号计算,运用计算机代数系统中的分次字典序Groebner基算法,推导出15个只含剩余3个变量最高次数为4次的多项式,应用推导出的多项式构造Sylvester结式,获得一般6-6型平台并联机构位置正解的一元高次方程,通过分析符号形式方程组变量的次数,得出该一元高次方程的次数为20次且该机构位置正解最多有40组解的结论.通过改变单项式的分次字典序,在理论上阐明存在多个不同的结式都可以获得该机构的位置正解.推导出的15个符号形式的多项式可直接用于求解一般6-6型平台并联机构位置正解,从而实现该问题的数学机械化求解.最后给出数字实例,经反解验证所有解满足原始方程,且无增根.     

新型平动式啮合电机的运行原理和静态转矩

针对机器人系统对驱动电机的启动性能和空间适应性的要求,提出了一种新型的平动式啮合电动机,通过定转子间磁阻的变化将电能转化为机械能,在孔销结构的约束下使转子绕定子作圆周平动,进而可直接由转子带动摆线机构,利用摆线机构的减速作用输出大扭矩的高集成度电动机.设计并加工了一台原理样机,采用有限元方法建立了样机二维磁场模型,对样机的磁场分布进行了分析.计算了不同转子位置处的磁链族,并依据磁共能方法求得样机的静态转矩值,其计算结果与实验结果相吻合.理论分析和实验结果均表明新电机具有结构紧凑,可带载启动并启动快速的特点.     

平动式啮合电机的非线性等效磁路模型

针对平动式啮合电机独特的运行原理和磁场分布,建立了适合对该电机运行性能进行分析的非线性等效磁路模型。该模型借用磁力线和等磁位线互换的方法,将磁力线分布不均匀的磁通管引入到模型中,在对电机磁场分布不均和磁路局部饱和现象进行有效处理的同时,减少了模型中磁通管单元的数量,使模型简化并兼顾了求解精确度。在该模型的基础上,推导了电机绕组满足的以绕组磁链为状态变量的微分方程,建立了电机稳态运行分析的数学模型。对样机单相导通状态下的稳态运行特性进行了仿真分析,其结果与非线性磁参数法所得结果相吻合,表明该模型可以作为平动式啮合电动机性能分析和优化设计的有效手段。     

基于代数法的平面四杆机构五精确点轨迹综合

使用分次字典序Groebner基和Sylvester结式相结合的代数方法研究了给定固定铰链位置的平面四杆机构五精确点轨迹综合问题。首先建立单个轨迹点的封闭方程,然后计算5个轨迹点方程组分次字典序Groebner基,从89个基中选取23个基构造Sylvester结式,不需要提取任何公因式,可直接获得一元36次方程及其全部封闭形式的解析解;为了对结果进行验证,使用同伦连续法对同一个数字算例进行计算,两种方法所得结果一致,说明该机构轨迹综合在复数域内最多有36组解。     

变截面辊弯成形制造装备多机构协作内力规划

针对变截面辊弯成形制造中诸多不确定性因素造成对制造装备产生剧烈变负载冲击的问题,提出了一种自适应抵消变负载冲击的变截面辊弯成形制造装备多机构协作内力动态优化分配算法.基于拉格朗日法推导了成形装备和板材动力学方程,建立了包含成形制造装备以及成形板材在内的联合动力学数学模型.为平衡成形过程中剧烈的变负载,基于成形制造平衡条件对成形轧机左右臂的内力进行了动态分配.针对成形装备多机构系统组成的闭链多体系统动力学耦合问题,以板材受到的净挤压力为零作为优化目标,采用加权伪逆法对动态分配后的内力进行优化解耦,从而获得变截面辊弯成形装备多机构协作内力规划新方法.最后,以变截面成形制造过程中由于轧辊打滑导致加工失败为例,基于Matlab软件进行计算机数值计算与仿真.仿真结果表明,当由于轧辊打滑引起负载变化时,采用提出的多机构变负载协作内力规划算法,能使各驱动轴力矩自动适应并抵消变负载冲击,使整线快速恢复正常成形加工,从而可以确保变截面辊弯成形制造的平稳运行与加工效率.研究将为变截面辊弯成形制造装备的智能控制以及智能制造提供理论基础与技术支持.     

单道次三维变截面辊弯成形装备运动学研究

为了开发三维变截面辊弯成形装备的控制算法,分析了三维变截面辊弯成形的基本原理和运动形式,给出了单道次三维变截面成形装备的机构简图,基于D-H方法建立了该机构的正运动学方程,并结合成形轨迹曲线求解了各关节的位置逆解方程.然后,对某型轿车的B柱加强板零件进行了数字实例仿真,获得了相应的各关节的位置曲线,仿真结果表明,本文所提出的运动学分析方法有效、可行,为后续三维变截面成形装备的控制系统开发提供理论依据.     

基于四元数的台体型5SPS-1CCS并联机器人位置正解分析

提出一种台体型5SPS-1CCS并联机器人机构,并对其位置正解进行分析.首先基于四元数建立并联机构位置正解的数学模型,然后应用Mourrain簇理论对模型解的个数进行理论分析,得出该并联机构位置正解上限为80,并应用同伦连续法进行数值演算,给出该机构全部80组位置正解,证明该机构位置正解上限是可以达到的.求解过程中,将四元数运算转化为矩阵运算,将数学模型中的4个二次方程转化为双线性方程,降低方程组的Bezout数,从而减少跟踪路径数目,提高计算效率.最后给出数字实例,分析结果表明计算方法简洁,具有一般性,适合其他并联机构的位置正解分析,为此类机构的尺度设计、路径规划和控制提供了理论依据.     

并联机器人机构研究现状分析

并联机器人是20世纪80年代新兴起的机电及计算机控制相结合的先进技术,具有串联机器人机构无法比拟的优点.文中对并联机器人机构的起源、主要特点、应用领域,以及理论研究内容等方面进行了概述,同时指出了一些有待深入解决的主要问题.