2杆轮式移动机械手运动学、动力学、稳定性研究

针对2杆轮式移动机械手运动学、动力学、稳定性(平面)等问题进行了系统研究.假定移动载体以恒速通过不规则路面(路面以正弦函数描述)的同时,机械手末端执行器跟踪给定轨迹.通过分析系统约束方程组并采用Cartesian坐标分别得出系统构型位置、速度、加速的反解;应用牛顿-欧拉方程,建立该轮式移动机械手系统的完整逆动力学模型;以该动力学模型的分析结果为基础,得出轮胎支反力和水平驱动力,并综合考虑轮胎与路面间的摩擦,评价了系统在执行既定任务时的稳定性.由于Cartesian坐标的应用,致使该运动学、动力学等模型和稳定性评价标准等的推导具有通用性,从而为移动机械手性能的研究提供了相应借鉴.     

膝关节外骨骼机器人自适应变刚度承载优化研究

针对人体膝关节转动瞬心的运动规律,以及下肢在支撑相运动过程中需要外骨骼提供较高的辅助承重刚度、摆动相中外骨骼与膝关节运动空间相匹配兼容等特点,提出一种新型自适应变刚度膝关节外骨骼机器人.以此为研究原型,采用拉格朗日法构建了膝关节外骨骼转动部分系统动力学模型,并以此为基础在Matlab平台上开展了其负载优化仿真研究,最终...     

基于多体动力学特性的机械手时间最优轨迹规划

基于系统动力学模型,针对2点间获取具有最优工作时间负载轨迹问题进行了系统研究。考虑到机械手本身构型特点及动力学模型的完备性与通用性,以多体动力学理论为指导,建立在罗德里格公式定义的系统构件旋转矩阵和Chales定理基础上,采用拉格朗日原理构建系统动力学模型。进而采用线性迭代法(Iterative linear programming,ILP)与系统动力学方程修正相结合的方法,并以一维时间搜索法获取系统最优工作周期。最后针对一3自由度空间机械手进行工作周期优化仿真,并对仿真结果进行分析。     

基于关节支反力的移动并联机械手动力学性能验证研究

提出一种用于验证移动并联机械手动力学建模及数值仿真正确性与有效性的方法。该方法先将移动并联系统某处运动副打开,用关节支反力替代运动副约束,从而形成移动双串联机械手,并以多体动力学理论为指导,在笛卡尔坐标系下分别进行移动并联、双串联机械手动力学建模,采用加权初值法对移动双串联机械手系统进行数值仿真。最后通过对移动并联、双串联机械手动力学数值仿真比较,验证系统动力学模型构建和数值仿真的正确性和有效性。     

轮式移动单杆柔性机械手逆动力学研究与仿真

针对轮式单杆平面柔性移动机械手逆动力学问题进行系统研究.建立在欧拉-伯努力梁理论基础上,采用铰接-自由端边界条件,并引用Hermit 插值函数作为单元形函数对柔性机械手进行有限元离散.综合利用虚功原理和牛顿-欧拉方程并在机械手体坐标系下,以矩阵、矢量简洁的形式构建该移动柔性机械手系统的完整逆动力学模型.在频域下,求解系统驱动力(矩)和弹性构型变量.该方法适用于对移动柔性轻质机械手末端执行器有高精度定位要求的动力学研究,并对系统开环控制和闭环控制的策略构建有着重要参考意义.     

6自由度轮式悬架柔性单杆移动机械手动力学研究与仿真

针对6自由度轮式悬架柔性单杆移动机械手(平面)动力学问题进行了系统研究。该轮式悬架柔性单杆移动机械手由2自由度线弹性-阻尼悬架系统的移动载体和4自由度柔性机械手所组成,并假定移动载体以恒速通过不规则路面(路面以正弦函数描述)。综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程,并采用浮动坐标法,以矩阵、矢量简洁的形式构建了该轮式悬架柔性单杆移动机械手系统的完整动力学模型。该动力学模型综合考虑了机械手的弹性变形(率)和悬架对整体系统动力学的耦合影响,最后采用数值的方法给出了该动力学模型正解的仿真结果。通过与刚体模型(假定弹性变量为0)仿真结果比较,证实了该柔体系统存在动力学耦合现象。     

4自由度轮式悬架移动机械手动力学研究与仿真

针对4自由度轮式悬架移动机械手(平面)动力学问题进行了系统研究.该轮式移动机械手由2自由度线弹性一阻尼悬架系统的移动载体和2自由度机械手所组成,并假定移动栽体以恒速通过不规则路面(路面以正弦函数描述).综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程,并采用Cartesian 坐标,建立了该轮式移动机械手系统的完整动力学模型(正、逆动力学模型).该动力学模型综合考虑了由路面和悬架对整体系统动力学的耦合影响,最后采用数值的方法分别给出了考虑悬架与不考虑悬架工况的该动力学模型逆解的仿真结果.该模型为后续系统控制策略的选取提供了相应的理论依据.同时该动力学模型由于采用CartesiaIl坐标,致使该动力学模型的推导具有通用性.为移动机械手动力学研究提供了相应借鉴.     

机械传动性能实验台原型优化设计

机械传动性能实验台是用于机械传动装置系统性能测试的实验设备。传统设备由于缺乏工业设计,产品的整体操作性、人机交互性、美观性较差。为改善产品的整机性能,运用现代设计方法,提出了改进设计的思路,结合用户实验过程,对产品的功能、结构、造型、使用方式、人机操作界面及细节进行了优化设计,建立了产品的三维数字模型,为相关实验仪器的设计研发提供参考。     

基于多体动力学的轮式悬架移动刚-柔并联机械手动力学性能研究

考虑到移动串联机械手不能很好地满足高速、大负载工况下准确作业的要求,提出了轮式悬架柔性移动并联机械手这一新的构型,并对其进行了动力学性能研究.基于多柔性体动力学,在笛卡尔坐标下构建了系统动力学模型,建模方法具有通用性与完备性.在此基础上,分别针对串联、并联、刚性、柔性四类移动机械手的动力学模型进行了数值仿真,并对仿真结果进行了比较、分析,验证了建模方法的正确性并佐证了新构型移动机械手的动力学性能特点,提出了提高柔性并联机械手的工作速度、刚度和工作精度的技术方法,为后续控制算法的构建提供了理论基础.