机器人关节刚度辨识方法研究

刚度作为工业机器人领域研究中的关键对象,对机器人在机械加工领域的应用有着重要影响,因此对其刚度进行精确辨识有深远意义。针对以往刚度辨识试验中存在的不足及未考虑到的问题,提出了一种较以往试验更为标准化且精确的试验方法,全面考虑刚度辨识试验中多个影响因素,利用MATLAB软件优化试验设置与机器人位姿,在建立系统运动学DH参数模型及传统静刚度模型的基础上,完成对机器人刚度的识别计算。试验结果显示出优化后的方法有效提高了求解的刚度矩阵其准确性。     

串联6自由度机器人关节刚度辨识与误差补偿研究

为提高串联6自由度机器人的绝对定位精度,针对几何参数误差补偿后的工业机器人关节刚度参数展开研究。首先,基于虚拟关节模型建立了工业机器人一维关节刚度误差模型。其次,为提高关节刚度参数的辨识精度与效率,利用BP神经网络对刚度误差模型进行拟合,以优化遗传算法的初始种群适应度。最后,利用激光跟踪仪AT930和ER10L-C10机器人进行实验,验证以上误差模型与关节刚度参数辨识算法。实验结果表明,经过关节刚度误差补偿后,机器人的平均距离误差与最大距离误差分别为0. 248 5 mm与0. 333 2 mm。相比于补偿前的距离误差,机器人定位精度提高了33. 7%。因此,通过改进遗传算法辨识得到的机器人关节刚度参数能够有效地提高机器人定位精度。     

基于刚度性能的机器人臂长优化

基于机器人静刚度模型,分析如何通过机器人臂长及位形优化提高机器人刚度。首先,在机器人典型传动部件刚度计算的基础上,分析刚度矩阵的最小奇异值,将之作为评价机器人静刚度性能的指标。然后,为了衡量机器人在整个工作空间中刚度性能的平均水平,提出采用刚度全域性能指标,并以之作为目标函数对机器人臂杆长度进行优化。最后,以本实验室开发的SCARA机器人为例,展示了优化方法的应用及其效果。     

6R工业机器人刚度分析

针对6R工业机器人,在机器人连杆刚性的假设下,推导了机器人柔度矩阵。分析柔度矩阵将其划分为四个子矩阵:力—位移柔度矩阵、力—角位移柔度矩阵、力矩—位移柔度矩阵、力矩—角位移柔度矩阵。在非奇异位姿下,单独考虑力矢量(或力矩矢量)对末端线位移(或角位移)的影响,研究使末端产生单位变形时需要在末端施加的作用力,提出机器人力—位移、力—角位移、力矩—位移、力矩—角位移‘刚度椭球’,来表述机器人末端的刚度特性,为机器人刚度研究提供了一种新思路。最后以库卡Kr360机器人为例进行计算。计算表明对于Kr360机器人,在末端作用力矢量、力矩矢量在同一数量级时,可忽略力矩矢量对末端的作用效果。     

仿生跳跃机器人气动串联弹性关节的位置/刚度控制

设计了一种气动人工肌肉驱动的串联弹性关节,基于气动人工肌肉Chou模型,建立了串联弹性关节的动力学模型,推导出关节刚度,获得了关节刚度与肌肉内部气压、弹性体刚度的关系.设计反向传播(back propagation,BP)神经网络整定PID参数的BP-PID控制算法,开展了气动串联弹性关节的位置与刚度控制研究.仿真结果...     

基于大行程柔性铰链的并联机器人刚度分析

基于大行程柔性铰链的并联机器人系统可以在立方厘米级的工作空间内提供亚微米级的运动精度。所采用的大行程柔性铰链的几何参数及其在空间内的布置,将会直接决定并联机器人的系统刚度,从而间接的影响整体系统的工作空间、承载能力和驱动负荷等一系列系统性能。提出了大行程柔性铰链基于刚度方程的弹性模型,采用刚度组集的方法并通过建立协调方程,构建得到整体系统的刚度模型。进而进行了系统刚度性能分析,得到系统刚度影响图谱,为这类新型的柔性并联机器人的设计与开发提供了有力依据。     

服务机器人变刚度关节驱动系统设计

针对现代服务机器人安全性、环境适应性和能量利用率等问题,提出了一种可变刚度的关节驱动系统,该系统利用一种并联且具有特殊几何结构的平面扭簧作为弹性模块以实现其变刚度特性。分析了平面扭簧的刚度特性,通过对平面扭簧的结构特点及其力学特性的分析,建立了扭簧刚度与偏转角度及扭簧刚度与预紧量之间的关系,为关节驱动系统的性能优化提供了理论依据。仿真结果表明,所用平面扭簧偏转角度约为7°,刚度变化范围大,能够满足服务机器人关节刚度需求。该系统既保留了刚度可变的特性,又减少了弹性模块所占的空间体积,并大大简化了系统的结构,便于维护。     

4自由度并联机器人刚度分析

少自由度并联机构应用于机床上时要求具有很高的刚度,而少自由度并联机器人的刚度和机器人雅可比矩阵有很密切的关系。采用螺旋理论方法求出了4-RUC 4自由度并联机构的雅可比矩阵,推导出4自由度并联机器人的刚度计算公式和条件指数计算公式,分析了少自由度并联机器人在某一位置时(z=0)最大和最小刚度所在的方向,给出了这种4自由度并联机器人的最大和最小刚度曲线,通过曲线可以评价出此并联机构在各个方向上刚度大小,为这种机器人的应用和开发提供了有力的依据。     

基于圆点分析法的工业机器人关节刚度及回差辨识

提出基于圆点分析法进行机器人关节刚度和回差的辨识。建立了机器人的关节刚度及回差的耦合传动误差模型,给出了关节误差及关节重力矩的计算方法。以SRH6C机器人为对象进行了试验验证,验证了方法的可行性,从而为提高机器人的绝对定位精度提供了理论依据。     

深孔磨削电主轴临界转速与刚度的计算研究

基于传递矩阵法与有限元法分别对深孔内圆磨用电主轴的临界转速与刚度进行了计算,得出了两种方法的差异,为电主轴设计提供依据.     

微型汽车前舱横梁的刚度分析

分析了某型号微型汽车的前舱横梁在前舱盖锁闭力作用下的变形情况,针对扭转刚性不足的问题,通过有限元对比分析的方法得出了较优的设计方案。     

一种结合部法向刚度的预估方法

提出一种结合部法向刚度的预估方法.通过表面形貌测量仪获取粗糙表面的轮廓数据,拟合生成粗糙表面轮廓曲线,在此基础上建立考虑摩擦的二维粗糙表面的有限元弹塑性接触模型,用罚函数法计算压力在0～0.8 MPa的加载过程中接触层的应力、位移和接触面积.计算结果表明,粗糙表面真实的接触面积在低载荷下快速增大,高载荷下的增大速度很缓...     

有限元与优化在联合轴承求解中的运用

有限元素法以其独有的优点在流体润滑求解中得到广泛的运用，但在径向推力联合动静压浮环轴承（以下简称联合轴承）特性求解时，常面临迭代收敛速度相当缓慢的问题。本文给出了一种新的求解方法，即求解过程中综合运用有限单元法与优化方法，以加快收敛速度，从而较成功地解决了这个问题。     

两片变刚度全啮合钢板弹簧粒子群优化设计

通过推导两片变刚度全啮合钢板弹簧质量、应力和偏频的计算方程,拟合出两片变刚度板簧的全啮合接触过程。然后利用近似模型方法和多目标粒子群优化算法对某牵引车两片变刚度全啮合钢板弹簧进行优化设计。在满足板簧强度刚度的基础上,采用拉丁超立方方法进行试验设计,基于二次多项式函数建立近似模型,利用多目标粒子群优化算法进行全局寻优设计,最后通过仿真和有限元分析对优化模型进行验证。优化后悬架性能有较大改善。结果表明,该方法对汽车尤其是重卡牵引车少片变刚度全啮合钢板弹簧优化设计具有一定的指导意义。     

波纹管换热管刚度计算模型研究

波纹管换热器管板的设计中,一般都是将波纹管简化为相应规格的光管来进行计算.然而波纹管不同于光管,波纹管的轴向刚度比光管的轴向刚度小得多,造成其对管板的支撑与光管有明显不同,最终波纹管换热器管板的设计计算结果存在着很大的不确定性.文中从波纹管刚度的计算方法入手,用有限元方法计算出波纹管换热管刚度值,进而分析了不同尺寸参数对于波纹管刚度的影响,并在此基础上建立针对工程上常用规格的波纹管刚度计算模型,经参数关联后,该模型具备了较佳的波纹管刚度预测能力,从而为波纹管换热器管板的强度计算提供方便.     

DMC与VDL数控铣床整机静刚度比较

在对DMC与VDL数控铣床整机结构特点研究的基础上,利用有限元法对其进行静力分析,并就加强筋与板壁孔等结构对刚度的影响进行了比较,为数控铣床结构的合理设计提供了经验和依据。     

闭式T形工作台结合面结构对气浮导轨性能的影响

闭式T形工作台在加工过程中选择不同的工艺方法导致结合面结构变化对气浮导轨性能的影响是不容忽视的。通过建立一体式和组合式两种结构的气浮导轨气膜面有限元模型,对其压力场分布、承载力、刚度和耗气量进行分析、对比。通过分析发现:砂轮越程槽会影响气膜结合面处的压力场分布,进而造成导轨承载能力的变化,但对耗气量的影响并不明显;与一体式导轨结构相比,组合式导轨结构明显提高了各气膜及导轨的承载力。结果表明:使用组合式的结合面结构形式不但能降低加工难度和材料成本,还能获得较大的承载力。     

DMC与VDL数控铣床整机静刚度比较

在对DMC与VDL数控铣床整机结构特点研究的基础上，利用有限元法对其进行静力分析，并就加强筋与板壁孔等结构对刚度的影响进行了比较，为数控铣床结构的合理设计提供了经验和依据。