机器人仿生膝关节的计算力矩加比例微分反馈控制

磁流变阻尼器控制的四连杆关节瞬时转动中心是变化的,仿生特性好,但机构模型复杂,模拟人腿关节运动时变轨迹跟踪较为困难.基于此,提出行走机器人四连杆仿生膝关节机构,建立虚拟样机、机构动力学简化模型和磁流变阻尼器Bingham模型.基于瞬时转动中心和简化的关节几何中心,引入大小腿长度变化以减少模型误差.设计计算力矩加比例微分反馈控制算法来控制关节摆动.采用Lyapunov方法,分析在模型存在误差情况下,控制算法的收敛性和跟踪误差大小.在虚拟样机上对阻尼力和关节摆动运动进行仿真,在样机上对控制算法进行验证.试验结果表明,引入瞬时中心和几何中心,可降低模型误差,控制算法轨迹跟踪精度能满足行走机器人行走要求.     

包装机凸轮连杆组合机构的动态特性分析

为了满足包装机的高速度、高精度和高质量的要求,多种组合形式的组合机构得到广泛应用。在高速运转的情况下,整个机构系统容易发生振动,使执行构件的运动规律满足不了设计要求。以巧克力包装机的凸轮连杆滑块组合机构为研究对象,对该组合机构动力学进行了研究,通过构件等效替代,建立了相应的动力学模型,运用达朗贝尔定理建立动力学平衡方程,并利用Matlab/Simulink软件对其动态特性进行了仿真分析,获得了相应实际加速度输出曲线。该方法为凸轮连杆组合机构设计的动态特性分析提供了一种直观的方法。     

考虑反馈机构机电耦合的压下系统振动分析

建立了考虑反馈机构机电耦合特性的伺服压下系统仿真模型,通过对模型的阶跃响应及振动时域与频域特性分析,表明该仿真模型与物理系统具有良好的一致性.通过对仿真模型的动力学参数修改,消除了模型自激振动,同时获得了满足工艺要求的控制特性.据此实施了实际系统的动力学参数修改,解决了反馈机构机电耦合造成的振动故障.     

空间RSSR机构向球面4R机构的转化

根据空间RSSR机构建立机构运动的数学模型,推导出空间RSSR机构的位移方程。同时分析空间RSSR机构转化为球面4R机构的必要条件,并从理论上证明通过对机构设计参数的特殊选取,空间RSSR机构可以转化为轴线相交一点的球面4R机构,然后推导出空间RSSR机构为主动曲柄件时,空间RSSR机构转化为4R机构的各个设计参数应满足的条件,为实际工程应用提供理论依据。根据空间RSSR机构转化为球面4R机构的方法,通过理论计算和试验仿真分析,设计出适应高速剑杆织机的空间引纬机构。以高速剑杆织机的空间引纬机构设计为实例,对以空间4R机构代替空间RSSR机构的设计方法进行验证,验证结果显示,该方法设计的球面4R机构能够满足空间RSSR机构的运动规律要求,并具有更好的运动性能以及可加工性与可装配性。从结构、工艺、维护以及运动学与动力学性能等方面比较空间RSSR机构和球面4R机构的性能与特点,结果显示了使用球面4R机构代替空间RSSR机构的优越性,并为将来空间复杂驱动机构的设计提供了参考。     

基于虚拟样机的变前掠翼机构仿真研究

针对提出的可变前掠翼变形机构,利用Solidworks和Adams软件建立了仿真模型。首先将仿真数据与理论计算数据对比,结果表明仿真结果和理论计算吻合得很好。然后对机构进行了运动学仿真,结果表明该机构能满足变形要求,且变形过程中,机翼转速均匀、运动平稳。最后建立了含运动副间隙的机构动力学模型,分析了间隙大小对机构动力学特性的影响;仿真结果表明,运动副间隙对机构运动特性有显著影响。研究结果可为物理样机的研制提供参考依据。     

基于ADAMS的沙滩清洁车举升机构仿真分析

为了研究轮式沙滩清洁车举升机构的动力学特性,基于ADAMS仿真软件平台,结合PROE建立了举升机构模型。并根据实际情况设置此机构的材料、约束、载荷等操作对整个系统进行运动学与动力学仿真分析,得到垃圾斗质心位置变化曲线和各个关键铰点的受力大小。最后仿真结果表明所设计的举升机构满足预计使用要求,为建立轮式沙滩清洁车-举升机构的实验平台提供参考依据。     

空间并联机构运动学与动力学逆解的模块化计算方法

应用模块化计算方法研究了空间并联机构的运动学与动力学逆解,计算效率能够满足实时控制的要求。通过对各类支链运动学及动力学逆解的分析,应用牛顿-欧拉法并引入拉格朗日乘子建立了空间并联机构的动力学逆解模型,提出了空间并联机构运动学与动力学逆解模块化计算软件的系统构架。结果表明该方法适用于各类非冗余空间并联机构的运动学与动力学逆解的自动建模和可重构设计,并给出了一种新型并联机构的分析实例。     

空间四连杆机构过中心锁定可靠性分析

对空间四连杆机构过中心锁定原理进行了分析,并提出了空间四连杆过中心锁定可靠性分析模型,将遗传算法和牛顿法相结合用于过中心角度非线性方程组的求解,然后将空间连杆机构的杆长等参数作为训练好的神经网络的输入参数,通过神经网络的非线性映射能力得到过中心角度,以计算其分散性。分析结果表明,在空间四连杆机构中,主动件和连杆的尺寸及其变异系数对机构过中心锁定的可靠性影响显著。所提出的机构过中心锁定可靠性分析方法不仅为空间机构过中心锁定设计提供有益参考,且大幅度提高了计算效率。     

空间光谱仪指向机构的力学分析

为了准确分析空间CO2光谱仪指向机构的力学特性,本文根据轴承结构参数,建立了轴承有限元接触分析模型。计算了不同载荷下轴心的位移量,用多项式对计算结果进行拟合得到轴承非线性刚度曲线。在指向机构有限元力学模型中,利用相应刚度的弹簧单元替代轴承结构,经过有限元频率响应分析后获得指向机构的动态特性。仿真实验显示:在重力工况下指向镜的面形在光轴和子午方向分别为19.23nm和19.27nm,满足优于λ/30(均方根值RMS,λ=632.8nm)的设计要求,3个方向基频均大于100Hz。振动试验显示,3个方向基频均优于100 Hz,振动试验后反射镜镜面面形精度为λ/35。分析结果与仿真结果相符,表明利用非线性接触分析方法可以较为准确地求解轴承刚度,同时空间光谱仪指向机构静/动力学性能满足设计要求。     

新型驱动冗余并联机构动力学建模及简化分析

动力学模型是进行动力学特性分析的基础,同时也是实现机构高精度时实控制的前提。以一种新型驱动冗余并联机构为研究对象,采用Lagrange方程法建立了基于工作空间的动力学模型,并借助最小2范数法实现机构工作空间的非约束等效广义力到轴向驱动力的优化。由于机构动力学方程存在非线性和强耦合特性,计算量大,难以满足实时控制要求,为此,通过对机构各主要构件所引入的驱动力的分析,提出基于RBF神经网络误差补偿的动力学模型简化方案。仿真结果验证了所建模型的正确性和模型简化方法的有效性。