线驱动连续型机械臂设计与运动学仿真

面向复杂空间环境的需求,设计了一种新型线驱动连续型机械臂。基于几何分析方法提出了一种简单的线驱动连续型机械臂建模方法,分析了单级柔性关节的关节空间、驱动空间和操作空间之间的运动学映射关系,给出了三级柔性关节的解耦运动学算法,利用改进的蒙特卡洛法描述其工作空间,并用Matlab对机械臂进行运动学仿真,通过对原理样机的实验研究验证了运动学算法的正确性,同时展示了机械臂良好的弯曲能力。     

基于工作空间分析的9自由度超冗余串联机械臂构型优化

提出基于工作空间分析解决超冗余串联机械臂构型选择问题的方法。首先,采用正态分布对求取机器人工作空间的蒙特卡洛法进行改进。用归一化可操作度指标分析机械臂运动的灵活性,用数值仿真的方法得到了最大可操作度值与随机关节角组合的数量之间的关系,提出求取灵活工作空间的算法。其次,基于得到的工作空间,提出一种体元化算法求取工作空间的体积,寻找到工作空间的边界部分和非边界部分,通过对边界部分的不断细化,降低了体积求取误差。然后,分析多自由度串联机械臂构型设计方法,针对9自由度超冗余串联机械臂,确定出了36种待选择的构型方案。仿真分析9自由度超冗余串联机械臂的工作空间,在待选构型中选取了一组最优构型。结果表明：改进的蒙特卡洛法生成了精确的工作空间;体积求取算法效率较高,相对误差小于1%;所选构型的工作空间指标优于已研制的构型,其中可达工作空间体积提高了26.49%,灵活工作空间体积提高了36.63%。     

即食栗蘑加工工艺研究

以新鲜栗蘑为原料,利用单因素和正交试验设计方法,研究硬化、漂烫的最佳工艺及拌料的最佳配方。结果表明:最适的硬化条件是在浓度为0.5%氯化钙和0.5%氯化钠的混合溶液中浸泡40 min。最佳漂烫条件是在浓度为0.3%的柠檬酸和0.06%的抗坏血酸混合溶液中漂烫4 min。最佳拌料配方为每100克栗蘑中加入3 g盐,0.7 g糖,3 g辣椒粉。可制得具有栗蘑特有风味,口感脆嫩,营养丰富,方便安全的新型即食栗蘑食品。     

自由飞行机器人气浮式模拟器设计

为了搭建在轨组装的地面模拟实验系统,设计了一种基于冷气推进、能够自由漂浮的三自由度自由飞行机器人模拟器,并对模拟器的结构设计、气路系统、动力学建模和控制系统进行了研究。采用模块化设计对主体结构进行不同功能的分区,并结合工作原理对模拟器的承载能力进行了分析和实验验证。然后,采用部分解耦的方式对喷嘴进行了布置,进一步设计了整个气路系统,并对影响喷嘴推力的因素进行了理论分析和实验验证。最后,采用牛顿-欧拉法建立了模拟器的动力学方程,联合Simulink和Adams,搭建了控制仿真模型并进行了运动仿真。实验结果显示,模拟器能够承载800kg以上的重量,单方向上能够达到8N的力,整体运行时间能够达到30min。模拟器对参考输入有很好的跟踪效果,能够为超冗余模块化机械臂的地面实验提供可移动载体。     

用于微创外科的线驱动连续型手术机器人设计与仿真研究

针对传统手术器械定位精度低,且难以进入人体自然腔道或微创切口的问题,设计了一种用于微创外科的线驱动连续型手术机器人系统。首先,介绍了该系统的各个部分模型,包括UR串联机械臂、Stewart并联平台、连续型末端执行器以及触觉式力反馈手柄;然后,对系统中的UR机械臂和连续型末端执行器进行了运动学分析,将分析的结果导入Matlab进行了仿真,得到了不同角度的UR机械臂操作空间位姿以及不同驱动线变化量的连续型末端执行器操作空间位姿;最后,利用蒙特卡罗法对连续型末端执行器的工作空间进行了仿真分析。研究结果表明:UR机械臂可以扩展系统的工作空间,连续型末端执行器可以灵活地进入狭小非线性手术环境,整个系统能帮助医生进行手术操作,提高医疗精度。     

板栗花饮料的加工关键技术研究

以板栗花为原料,研究板栗花原液的提取、饮料的调配及澄清等工艺。结果表明:板栗花原液浸提的最佳工艺条件为提取温度60℃,提取时间为25 min,料液比为1︰70,超声功率为700 W;最优配方为蜂蜜含量2%,白砂糖6%,柠檬酸0.02%;通过各种物理澄清法的试验效果对比,得出澄清效果最佳的为超滤,压力为0.1 MPa。     

求解SSRMS构型空间机械臂逆运动学的方法

SSRMS构型机械臂被广泛应用于空间在轨服务,但是由于冗余自由度以及肩、轴、腕部偏置的存在,导致逆运动学求解困难.关节角参数化方法虽然能求得逆运动学的解析解,但是求解成功与否高度依赖于参数的给定值.基于雅可比矩阵的求解方法考虑避奇异时会损失机械臂的运动性能.为此,提出了一种基于循环坐标下降法与关节角参数化方法联合的逆运...     

机器人工作空间求解的蒙特卡洛法改进和体积求取

针对传统的蒙特卡洛法求解机器人工作空间时精确度不够的问题,提出了一种改进的蒙特卡洛法。用传统的蒙特卡洛法生成一个种子工作空间,基于标准差动态可调的正态分布对种子工作空间进行扩展。在扩展过程中设定一个精度阈值,确保得到的工作空间中每个位置都能被准确的描述。基于得到的工作空间,提出了一种体元化算法求取工作空间的体积,寻找到工作空间的边界部分和非边界部分,通过对边界部分的不断细化,降低了体积求取误差。为了验证算法的有效性和实用性,以九自由度的超冗余串联机械臂为例,对本文改进的蒙特卡洛法和提出的体积求取算法进行仿真分析。结果表明:采样点数量相同时,改进的蒙特卡洛法生成的工作空间边界光滑,"噪声小";得到精确的工作空间时改进方法需要的采样点数仅是传统方法的4.67%;体积求取算法效率较高,相对误差小于1%;求得的工作空间体积可用于评估机械臂性能,为后续机械臂构型优化奠定了理论基础。