迫击炮供输弹机械手结构设计和动力学分析

针对传统迫击炮自动化程度低、战场生存能力差等弱点,设计了用于120 mm迫击炮的供输弹机械手,实现3～4发/每分钟的射击速度.采用ADAMS软件进行机械手的动力学仿真,得到包括炮弹运动参数、机械手振动变形以及关节驱动等关键数据.     

采用指数积的三自由度机器人运动学方程

在给定组成运动副相邻连杆相对位置的情况下,可确定机器人末端执行器的位姿.运用指数积公式将开链机构的运动方程表示成运动旋量的指数积,由此提供机器人运动学方程的完整几何表示方法,能简化机构分析.即求得运动旋量,得到运动学的几何描述,最后用指数集建立关节式三自由度机器人的运动学方程.     

七自由度纤维铺放机后置处理算法及比较

为了使七自由度纤维铺放机按规划的铺放轨迹运动,必须研究铺放机的后置处理算法。通过比较七自由度冗余度机器人的各种逆解方法,结合纤维铺放的工作过程,铺放机后置处理算法采用位姿分离法,将7个关节分两个部分进行后置处理算法的研究:主轴关节部分和机械手臂部分。这种算法在保留机构冗余特性的同时,避开了冗余自由度机构的运动学分析、优化问题,简化了后置处理算法。通过分析主轴关节的不同处理方法,提出基于机械手臂末端运动轨迹和基于机械手臂末端施压方向2种算法。并对这2种算法进行分析比较,得出基于机械手臂末端施压方向的后置处理算法使机床运动平稳、关节变量变化范围小、关节角波动小、适用范围广的结论。通过铺放试验验证了后置处理方法的正确性。     

导弹装弹车机械手轨迹规划方法研究

针对机械手轨迹规划存在逆运动学求解困难的问题,提出了一种神经网络求逆的方法。同时对简单遗传算法加以改进,提出了基于实数编码的动态与静态相结合的改进遗传算法来学习机械手神经网络逆运动学模型。经仿真表明,该方法大大提高了逆运动学的求解精度和收敛速度,为机械手导弹装卸控制系统提供较高精度数据打下良好的基础。     

某自动装填机械手设计与仿真研究

针对弹药自动装填系统智能化、无人化的发展趋势,以某大口径火炮装填系统研究为背景,设计出一种由机械臂与二指抱爪构成的新型自动装填机械手,可实现在三维空间中进行作业,以此实现对弹丸的抓取以及弹丸位置的改变。根据弹丸的形状尺寸设计二指抱爪,所设计的二指抱爪可稳定地抓取弹丸,在抓取弹丸之后可实现二指抱爪的锁定,对电磁铁上电可实现二指抱爪的解锁,解锁之后可保证二指抱爪与弹丸顺利脱离;由弹丸位置的改变及装填的具体动作设计机械臂,保证所设计的机械臂与二指抱爪连接可靠,利用D-H参数法建立了机械臂运动学模型,并求得机械臂的运动学方程,通过控制机械臂的运动可实现装填动作的完成。利用三维建模软件建立装填机械手模型,且在模型建立后,利用动力学仿真软件RecurDyn对装填机械手进行运动学仿真,由此验证装填机械手设计的合理性,为加工与研制该自动装填机械手提供重要依据。     

基于STM32的小型机械手的设计与控制方法

针对机器手的每个关节需要进行位置和速度的控制,而伺服电机、步进电机等控制存在成本高,控制精度不够等问题,提出了基于STM32的小型机械手的设计与控制方法。相对于电机控制来说,基于脉宽调制技术控制的舵机机械手臂有其控制简单、灵活和动态响应好、价格便宜等优点。设计了机械手臂的整体结构,分析了码垛机械手的脉宽调制驱动方法,并在结构设计的基础上进行了运动学分析,得出了机械手的末端位姿。对机械手抓取目标物的控制系统进行了设计、编程及仿真实验,采用实体建模软件Solidworks建立小型码垛机械手臂虚拟样机模型。基于该模型,设计了抗环境噪声与电路自身噪声问题的电路,进行多次搬运实验。实验证明,该方法可以实现机械手对物体的准确抓取、运送等工作,有效地避免了电机定位不准、价格昂贵的情形,使得控制更为简单灵活。     

下肢外骨骼的膝关节轴线自适应设计与尺度综合

针对目前外骨骼膝关节与人体膝关节旋转轴线不重合,人机之间存在"寄生力"的问题,提出一种混联外骨骼膝关节和一种基于李代数的运动学规划算法.利用运动学模型建立驱动器和人体运动之间的映射,对人体运动进行感知,构建关节位形空间.介绍了一种基于螺旋理论的参数选择方法,结合粒子群优化算法,以工作空间面积和全局传递指标为优化目标,优...     

FSAE赛车双横臂前悬架运动学仿真及优化

应用机械系统动力学分析软件ADAMS,建立方程式赛车双横臂独立前悬架模型.在ADAMS/Car中,对其进行了运动学仿真分析,得到了车轮跳动时各项参数的变化规律.利用ADAMS/Insight对悬架的某些硬点位置进行了优化.结果表明,悬架系统的运动学特性得到改善.     

导弹虚拟操作训练系统中虚拟手的控制

基于逆向运动学的操作训练系虚拟手控制算法,根据手臂末端的位置与方向计算出各关节的角度值.先规定约束条件,得到相对于肘关节的腕关节局部坐标值.用Vega函数得到肘关节初始状态坐标值,测量腕部的空间位置.计算此时肘关节的位置,得到肩部关节点值.判断是否符合约束条件.最后导出手部碰撞检测及数据手套对虚拟手手指间关节夹角的控制方法.     

考虑摩擦特性的机械手位置自适应切换控制

考虑摩擦特性机械手是不连续动态系统,其自适应切换控制器,是利用不连续系统扩展Lyapunov函数方法设计的.考虑到模型的参数未知及其参数摄动的存在,通过选取非光滑Lyapunov函数和辅助非定函数项,并利用barbalat引理进行系统稳定分析.该自适应切换控制器能使机械手在具有库仑摩擦力和出现参数摄动的情况下仍稳定在期望位置,实现位置调节.最后,对某二自由度机械手的Matlab软件仿真表明,该自适应切换控制器有效.     

The Kinematics Analysis of the Hydraulic Mine-clearing Mechanical Manipulator

Through analyzing the kinematics of the hydraulic manipulator operating system, according to the rules for set-ing up the D-H coordinate system, the generalized coordinate of the manipulator system is established. The rotating and moving joints are selected from the mechanism as joint variables. Each generalized transformation matrix of joints is worked out. The kinematics equation at the finger end of the manipulator is calculated. The obverse solution for the manipulator is gained. The geometrical operating parameters and primary technical specification of the manipulator system are simulated through the computer. The simulative result has shown that the manipulator operating system meets the working task requirements. This research provides theoretical basis for optimizing structural parameters of the manipulator operating. So it also is justified the feasibility for mechanical manipulators to be used in the engineering equipment platform of the hydraulic excavator.     

柔性空间机械臂末端运动及柔性振动的模糊自适应补偿控制

讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下,具有不确定参数的漂浮基柔性空间机械臂系统载体姿态与末端爪手惯性空间轨迹跟踪的模糊自适应补偿控制和柔性振动优化控制问题.利用拉格朗日方程和假设模态法并结合系统动量守恒关系,分析、建立了柔性空间机械臂系统的动力学方程及运动Jacobi关系.以此为基础,使用奇异摄动法和2种时间尺度的假设...     

基于知识规则的2.4 m 风洞控制开车参数自动生成专家系统

针对2.4 m风洞控制开车参数往往取决于人工经验、难以准确给定控制参数的问题,开发一种基于知识规则的控制开车参数自动生成专家系统.首先简要介绍了2.4 m风洞核心控制系统和专家系统的基本架构,然后详细介绍了开车参数自动生成专家系统的设计方法.采用C++Builder语言开发了一套软件,实现了2.4 m风动主要控制执行机构预置位置参数的自动生成.实际的应用结果表明:该系统具有适应能力强、覆盖范围广、可靠性高等特点.     

基于干扰观测器的弹药传输机械臂非线性连续时变反馈控制

针对弹药传输机械臂在工作过程中由于受到基础振动干扰和负载不确定性的影响,存在定位精度低、定位速度慢的问题,以结构和工作原理相同的实验用原理样机为对象,提出一种基于干扰观测器扰动补偿的非线性连续时变反馈控制方法。该方法在控制律形式上类似比例微分（PD）控制,但其中比例和微分系数取决于系统Lyapunov函数,是系统误差变量的可微函数。为消除基础振动干扰和负载不确定性带来的非线性影响,采用一种有限时间非线性干扰观测器设计补偿环节。实验结果表明,基于观测器的扰动补偿可以将机械臂的定位时间由2.18 s缩短到1.32 s,缩短了39.4%;在所有基础振动干扰和不同负载的实验工况下,新控制方法都可以快速、稳定、精确地完成控制目标,验证了算法的有效性。     

柴油机冷却系统瞬态响应研究

建立了某型柴油机冷却系统数值仿真模型,针对变工况下冷却系统的响应问题做了仿真研究,分析了不同单一系统参数和多参数对柴油机出水温度的影响.结果表明,改变不同单一系统参数,柴油机出水温度达到稳定状态所用时间不同,但都相对较短,而改变多个系统参数所用时闻则相对较长.通过该型柴油机热平衡实验,在外特性上验证了该冷却系统仿真模型...     

一种大型压力机下料机械手的设计

为解决目前国内绝大多数汽车和防盗门钣金件存在易变形和搬运行程长等问题,开发一套专门适用于大型压力机上下料的机械手。介绍大型压力机上下料机械手的主要技术要求,给出机械手3维建模图和下料时间分配图,对方案进行设计计算,并阐述电气控制系统组成。结果表明：该设计能根据不同用户的不同需求配置快速组装、可靠实现不同型号规格的钣金加工机械手系统,并已成功应用于某企业防盗门钣金生产物流线中。     

基于神经元控制的机械臂伺服系统设计

对于大功率的3自由度机械手臂,为保证系统具有较高的控制精度和较强的鲁棒性,采用神经元模型参考自适应设计系统方法,通过关节处的角传感器构成闭环系统,取线性自适应神经元作为神经元控制器,设计了基于神经元控制的机械臂伺服系统,实验研究表明,该系统具有较好的控制品质。     

基于干扰观测器的弹丸协调器电液伺服系统自适应滑模控制

针对弹丸协调器电液伺服系统中存在非匹配不确定性和参数不确定性问题,提出一种基于干扰观测器的自适应滑模控制策略。采用干扰观测器估计系统中的非匹配不确定性,通过Lyapunov稳定性理论证明干扰观测器的稳定性,并将其引入新型积分滑模切换函数的设计中,使控制器能够对非匹配不确定性提供有效补偿,提高控制精度。为了降低系统参数不确定性的影响,在滑模控制器设计中引入自适应律以保证控制器的动态性能,并对控制器的全局稳定性进行了证明。实验结果表明：采用的干扰观测器和自适应律能够准确描述系统特性;基于干扰观测器的自适应滑模控制器能够满足期望轨迹的跟踪要求,使设计的控制器在不同工况下均具有较好的动态跟踪特性和稳态精度,并具有较强的鲁棒性。     

关节齿隙对空间机械臂末端定位精度的影响

研究齿隙存在情况下机械臂末端定位误差达到要求精度的概率。分析了现有齿隙模型的优点和缺点,对其中的死区模型进行改进,提出齿隙的随机变量模型。将此模型作为3关节机械臂的关节误差,导出机械臂末端定位误差的随机模型,并利用Taylor公式对模型作了近似处理,得到以关节误差的二次函数表示的简化模型,并在关节空间中讨论了末端定位误差的最大值和最小值问题。分4种情形给出定位误差达到要求精度的概率,为多阶段任务系统的路径规划和任务优化提供了依据。