基于运动性能分析的仿人机械臂尺度优化

针对多关节串联机构耦合影响末端执行器运动性能的问题,分析了串并混联机构的运动特性,提出了实现可视化设计的多参数平面模型。基于旋量理论,分别建立了串联、并联关节的运动传递矩阵,并设定了相应性能指标。在此基础上,根据多参数平面模型,通过三维可视化图形,进一步揭示了参数尺度、关节转角空间、性能指标之间的耦合关系,最终确定了参数取值、关节的优质转角范围和指标分布情况。优化结果表明：肩关节、腕关节的全域性能指标分别为0.78、0.67,肘关节的全域条件数为2.38。该混联构型具有与人体手臂关节相类似的功能,可充分发挥串联、并联机构的综合优势。     

火箭贮箱水清洗多自由度翻转台

火箭燃料贮箱加工制造中会产生铝屑、粉尘、油脂等多余物,多余物的清理是火箭贮箱制造中的重要环节,目前多采用人工清理,耗时费力。针对火箭贮箱自动化水清洗的要求,设计出火箭贮箱水清洗多自由度翻转台,由俯仰机构、滚转机构、支撑机构等组成,可实现火箭贮箱多个自由度的翻转水清洗。另外,滚转台面上还装有可移动的微激振系统,环绕在贮箱外表面,用来振落贮箱内部缝隙中的多余物。通过多次翻转水清洗和微激振运动,可以实现大部分火箭贮箱多余物的自动清洗。     

运载火箭贮箱清洗机器人设计与实验

针对运载火箭贮箱内壁多余物难以清洗的问题,本文提出了一种搭载高压水射流的新型移动式五自由度机械臂方案及清洗任务作业方法。根据贮箱多余物清洗任务采用运动特征分解的方法对机械臂进行了机构设计,并结合贮箱几何特性,完成了清洗动作规划。最后,根据设计方案完成了清洗机械臂系统样机的制造并在长征4号火箭燃料贮箱上完成了清洗任务的实验,验证了提出的清洗机械臂设计方案及清洗任务规划的有效性和可行性。     

基于多体系统理论的三轴转台几何误差建模以及灵敏度分析

三轴转台用于惯导设备的测试,工作精度是其关键性能指标之一,为提高三轴转台标定的工作精度要求,分析了三轴转台各项误差项对其精度的影响程度。基于多体系统理论以及坐标系变换理论,结合三轴转台的运动特点以及拓扑结构图,建立了三轴转台误差传递的数学模型。在此基础上,利用函数全微分理论提出了三轴转台误差灵敏度的分析方法,建立了三轴转台误差灵敏度分析模型,通过软件计算分析,得到了影响三轴转台精度的关键性误差源,为三轴转台的误差设计以及误差分配奠定了理论基础。     

2UPR/UPS/UP并联机构的动力学建模与仿真

以一种具有空间三自由度的2UPR/UPS/UP冗余并联机构为研究对象,根据机构的约束条件建立各支链的闭环约束矢量方程,求得机构的位置反解并得到雅可比矩阵. 根据运动学分析,得到3个驱动支链的变化规律,方便实现对机构的位姿控制. 在此基础上,利用虚功原理对机构的动力学进行分析,建立该机构的动力学模型. 最后,在典型工况下对机构的运动学和动力学分别进行Matlab算例仿真与Adams样机仿真,通过对比仿真结果验证运动学和动力学模型的正确性. 该方法为并联机构的设计和控制奠定理论基础,同时适用于类似机构的研究与分析.     

新型四自由度并联隔振系统的机构设计与分析

为避免救护车内的病人受到车体振动带来的二次伤害，基于螺旋理论和全雅可比奇异性分析提出一种新型 2-UPS-2-(RP-RR)U 对称并联隔振装置，该机构具有2个转动自由度和2个移动自由度（2R2T）。运用螺旋理论方法，根据刚体转轴与约束螺旋的关系，确定了动平台的两条连续转轴，其中一条转轴为固定转轴，与机构位形无关，过静坐标系原点且沿 Y 轴方向；另一转轴为任意转轴，与机构位形相关，过动平台两U副中心点，验证了该机构运动的连续性。运用闭环矢量法建立该机构的运动学逆解模型，结合边界搜索法在MATLAB中仿真出该机构的工作空间，验证了运动模型的正确性。