一种变胞式工业机器人时间最优轨迹规划

根据变胞式工业机器人工作原理,建立了其工作轨迹模型,并基于该模型提出了一种变胞式工业机器人时间最优的轨迹规划方法。该方法着重考虑机器人构态变换过程,将轨迹规划问题转化为内外层嵌套的优化问题进行分析。分别给出该优化问题的设计变量、目标函数以及约束条件,得到了变胞式工业机器人时间最优轨迹规划问题的数学模型。运用所提出的方法对本课题组自研制的变胞式码垛机器人进行轨迹规划研究,根据其工作轨迹模型,建立了优化设计问题数学模型,在给出关节角度插值函数系数的确定方法后,采用嵌套粒子群算法对该优化问题进行求解,得到了优化后的关节角度函数以及理论工作轨迹,与实验所得的实际工作轨迹进行对比,验证了所提方法的可行性。该研究工作为变胞式机器人的运动规划研究提供了参考。     

一种仿生折展机构设计与应用研究

以合瓣高脚蝶形花冠的迎春花为例,对花朵开放过程中的展开过程进行提取,设计出一种能够实现折展功能的仿生折展机构,根据花瓣开放展开形态,并根据机构学概念,提出一种仿花瓣折展机构设计概念模型,通过机构构件运动副数目方程组和运用胚图法完成对七杆以下平面闭环机构的构型综合,并从中优选可用机构构型作为仿花瓣折展机构单元,对折展单元机构进行几何设计使其具备折展功能,以展开面积最大为目标函数,对折展单元机构进行尺度优化设计,使其具备更好的折展性能.最后,对此类仿生折展机构的实际工程应用进行了研究.     

可控变胞式码垛机器人非线性动态可靠性分析

变胞机构具有多构态的优点，在构态变换时会不可避免地产生内冲击力，严重时会发生共振，其动态可靠性问题是确保其在工程应用中实现多构态正常运行的关键。以面向工件搬运任务的可控变胞式码垛机器人为研究对象，在运用有限元法建立该机器人工作过程的非线性动力学模型的基础上，运用改进的L-P法得出该模型的共振频率，考虑了多种失效模式、多种不确定变量和非线振动因素的影响，提出了非线性动态可靠性的分析方法。在实例中以输入端角度偏差值、输出端负载为不确定变量进行可靠性分析，得出了机器人构态变换后的可靠度变化，将该计算结果与基于神经网络的蒙特卡洛法的计算结果以及实验数据得出的结果进行了对比，偏差均较小，说明该方法具有一定的准确性。进一步，考虑内冲击力频率为不确定变量，在含有共振频率的频率区间内得出了避免发生失效所对应的不确定变量的范围。研究工作为面向任务的变胞机构的实际应用提供了可靠性理论参考。