基于换挡品质的变速器换挡控制策略研究

针对变速器电液控制系统及动力换挡问题,对变速器换挡控制(离合器调压系统)与换挡品质进行了研究,分别对车辆起步挂挡与换挡过程建立了动力学模型,对两个过程中影响换挡冲击的因素(离合器充油)进行了分析。根据分析的结果提出了一种新的旨在提高换挡品质的变速器换挡控制策略,利用Matlab/Simulink建立了基于换挡品质的换挡控制仿真模型,通过与理论曲线的对比,验证了基于换挡品质的换挡控制策略的正确性。研究结果表明,该控制策略达到了预期的设计要求,能够有效地降低换挡过程中产生的冲击,提高了车辆的平顺性。     

二自由度并联机械手动力学控制方法

本文针对一种二自由度并联机械手高速运动状态下的动力学控制方法展开研究。通过对并联机械手简化刚体动力学模型的建模误差进行溯源分析,提出了一种基于双系数补偿分配策略的建模方法,对机械手的简化刚体动力学模型进行了优化,并基于该简化模型建立了机械手的动力学前馈控制方法。为进一步提高控制过程的鲁棒性,结合H_∞控制方法提出了一种H_∞+动力学前馈的控制方法。在建立机械手整机机电联合仿真系统的基础上,对所提出的两种控制方法进行了详细的仿真和对比。仿真结果表明,本文提出的控制方法可以减少力矩扰动对伺服电机输出带来的影响,大大减小了机械手末端的定位误差,提高了机械手的控制精度。     

折臂式弃料机械手的参数优化与动态仿真分析

针对煤炭采样车提出一种折臂式弃料机械手设计方案,并设计了末端操作器。对该机械手建立数学模型,进行主要结构参数优化;基于动量矩定理建立了动力学模型,推导出机构的动力学方程,对该机构在运行过程中的关键受力位置所需动力进行理论分析;将在Solidworks中建立的机械手模型导入ADAMS中验证空间工作点,仿真分析带载情况下的运行状况,对该折臂式弃料机械手中的驱动部件选型安装有指导意义。     

一种针对圆锥体外表面贴装的机械手设计分析与优化

针对圆锥体外表面贴装工作设计了一种串联式机械臂末端机械手。对圆锥体进行空间分析,根据圆锥体几何特征确定贴装技术方案并进行构型设计。完成机械手结构设计,利用拉格朗日法推导动力学方程,利用D-H法对正逆运动学进行求解。利用遗传算法NSGA-Ⅱ对执行器高负载零部件进行结构尺寸优化并对优化前后零部件进行有限元分析对比。通过虚拟样机、样机动态实验结果对比验证设计机械手的可行性,并分析了外界影响因素,最终证明设计的机械手可行并为其后续改进提供了方向。     

水下大臂展机械手动力学建模与仿真分析

面向水下环境大范围精细作业需求,对水下大臂展机械手系统进行动力学建模和关节驱动力矩求解分析。首先,基于D-H理论对水下大臂展机械手进行正、逆运动学分析,求解各连杆速度与加速度;然后,构建水下大臂展机械手的动力学模型,使用莫里森公式和D-H理论完善动力学模型中的水动力项,采用拉格朗日法求解整机的净浮力、惯性力、离心力、科氏力与末端负载力项,得出各关节所需驱动力矩和关节角、环境水流速度以及末端负载之间的函数关系;最后,针对具体作业场景,得出环境水流速度、目标负载转运下机械手各关节所需驱动力矩,为水下大臂展机械手设计提供理论支撑。     

一种六自由度机械手的结构设计

在MATLAB中构建机械手的DH模型,计算并验证了机械手的正解。在CATIA三维模块中建立了六自由度机械手的模型,设置好材料,计算出各关节负载,利用ANSYS静力学仿真,验证了机械手壳体自身的强度。将模型导入ADAMS中,进行动力学仿真,通过五次多项式插值算法规划机械手的末端运动轨迹,计算出每个关节相应的力矩和转速,为电机选型提供了依据。     

平面多自由度柔性机械手应用矢量法动力学建模及仿真

首先采用矢量法,尝试对垂直平面内的多自由度柔性机械手系统的动力学模型进行推导。然后以垂直平面三杆柔性机械手为例,简化机械手构件,提取机械手广义坐标变量,应用矢量法推导柔性机械手的动力学方程。最后用maple仿真软件对机械手末端运动情况进行了计算机仿真,验证了矢量法确实能够提高柔性机械手动力学模型精度,并且降低了计算过程中符号运算的复杂程度,是一种比较理想的动力学建模方法。     

机械式变速器电动换挡机构与控制策略

建立了一种机械式自动变速器电动换挡执行机构的设计方法。建立换挡操纵杆模型,根据人体换挡操纵力,估算换挡力大小,选取适当的换挡电机参数。建立机械式变速器换挡过程的动力学模型,分析换挡过程中变速器零部件之间的作用力,进行负载与电机的匹配。通过某汽车发动机的动力学特性和油耗特性,根据汽车行驶动力学方程,采用两参数换挡理论,制定汽车的动力性换挡策略和经济性换挡策略,最终得到组合型换挡策略。为机械式自动变速系统的设计提供理论依据。     

计及非完美运动副的移动并联机械手动力学分析

由于配合公差、设计及制造偏差等因素影响,导致机械手运动副间隙客观存在。而运动副间隙又可诱发系统冲击、振动,导致系统动力学性能下降(机械手动力学性能直接影响系统末端执行器轨迹跟踪精度)。针对具有间隙、摩擦运动副的移动并联机械手动力学性能进行相关研究。基于弹性Hertz理论、LuGre摩擦模型与关节支反力,系统构建运动副间隙约束与力学模型。为了便于采用多体动力学分析系统力学性能,首次提出、采用碰撞冲击方向矩阵,将间隙运动副力学模型转化为外力,进而依次系统构建移动并联、双串联机械手动力学模型。针对不同运动副间隙量、跟踪轨迹、负载等参数,进行动力学性能数值仿真,并对结果进行比较与分析,探讨了计及计及非完美运动副的移动并联机械手动力学分析的工程意义。     

高压输电线路螺栓紧固机器人结构设计与动力学分析

以高压输电线路耐张线夹引流板螺栓为作业对象,研究提出了一种可以沿高压输电线路行驶并由双作业臂携带螺栓紧固末端工具进行耐张线夹引流板螺栓紧固的带电作业机器人。研究提出了一种四臂移动作业的螺栓紧固作业机器人构型,即移动机器人的双臂、一个携带螺栓固定末端的机械手、一个携带螺栓拧紧末端的机械手,研究了带电作业机器人的机械结构,分析了作业末端的性能与携带螺栓拧紧末端的机械手动力学模型,研制了机器人样机。通过在实际线路上的带电作业试验,验证了提出的构型方案的正确性和有效性。     

考虑关节固体润滑的在轨装配机械臂振动特性及优化控制

面向大型空间结构在轨装配任务的空间机械臂对末端动态性能有很高要求。基于半物理仿真试验修正关节接触力，建立了考虑固体润滑特性的含关节轴向尺寸和间隙的机械臂动力学模型。通过仿真研究机械臂在不同结构参数与工况参数时重力及重力释放下径向振动特性的差异，并针对在轨装配过程中频繁启停的操作需求，分析变负载启停时的振动特性，以改善动态性能为目标，给出了优化控制方法。     

基于系统约束的重型汽车动力学建模及分析

针对传统方法建立汽车整车动力学模型中存在的过程复杂、约束难以确定等问题,以重型汽车整车为对象,应用Udwadia-Kalaba理论提出了一种基于系统约束的离散化模型,并进行了动力学分析。该模型考虑了汽车在正常行驶过程中路面对4个轮胎的真实激励情况,重点研究了整车z向的动态特性。通过MATLAB仿真得到空载和D级路面激励情况下的振动特性,并将该模型与传统方法建立的模型进行比较,验证了模型的正确性,同时分析了车身关键位置及驾驶员位置动态特性曲线。     

柔性机械臂动力学建模理论与实验研究进展

总结了国内外学者在柔性机械臂建模理论及其相关实验等方面的最新研究进展,系统地阐述了柔性机械臂的变形描述方法、关节动力学建模、柔性机械臂系统的动力学建模方法、臂杆的刚化和软化效应、柔性机械臂实验方法等方面的研究现状,提出了现阶段机械臂动力学理论与实验研究存在的问题与不足,预测了柔性机械臂动力学研究的主要方向和核心技术,详细分析了柔性机械臂最佳模态阶数选取、基于动力学特性的柔性机械臂系统参数优化、关节驱动规律的确定、柔性机械臂在高速运转下刚化与软化效应、柔性机械臂关节精细建模、空间柔性机械臂超低速运行时爬行现象等待解决的关键技术问题。     

机器人手臂的刚柔耦合建模及摆动模态对比

以机器人柔性手臂为对象,基于Jourdain变分建立了刚柔耦合动力学模型;通过假设模态法将物理坐标变换成模态坐标,对动力学方程进行解耦。参考人体参数,利用ADAMS建立了虚拟样机模型,设计了形函数矩阵。在MATLAB中编写了方程求解算法。对比了ADAMS和MATLAB对柔性手臂转角的仿真。针对碳纤维、铝合金、聚乙烯和聚丙烯4种材质手臂仿真重力作用下的摆动运动,绘出了末端横向变形位移和频谱图;量化分析了变形量和模态。结果表明随着弹性模量与密度的比值增大,手臂固有频率增大,横向变形位移减小;碳纤维材质可近似建模为刚体;碳纤维和铝合金适合做手臂机构;聚丙烯材质刚度和柔顺性较好。     

锻造液压机振动特性机液联合仿真

以YA32-315锻造液压机为研究对象,基于ADAMS、AMESim和ABAQUS平台,建立了锻造液压机弹性动力学联合仿真模型,研究了卸载冲击作用下锻造液压机均载和偏载工况的振动特性,分析了锻造力、系统压力、偏载量对振动特性的影响规律,结果表明：锻造力和偏载量越大,冲击越大;偏载量相同时,Y向振动大于X向振动;系统压力对振动影响不大。振动测试实验验证了联合仿真模型的正确性。     

柔性欠驱动机械臂动力学耦合分析

为建立柔性3R欠驱动机械臂的动力学方程,采用Euler-Bernoulli梁模型并添加经迭代计算的边界条件,对柔性机械臂进行了动力学耦合与仿真分析。在对柔性机械臂进行模态分析的基础上,将柔性机械臂视为包含边界条件的悬臂梁和简支-自由梁模型,采用假设模态法建立柔性3R欠驱动机械臂的动力学模型。仿真结果证明：添加经迭代计算的边界条件的柔性梁模型能更好地反映自由关节的加速度耦合情况。最后对柔性欠驱动机械臂与刚性欠驱动机械臂进行关节耦合指标分析,结果表明柔性欠驱动机械臂的自由关节包含更复杂的耦合情况,对柔性机械臂弹性振动的控制是对柔性欠驱动机械臂控制的关键。     

机器人协调操作刚性负载效率的研究

针对工业机器人的使用情况，考虑机器人臂的弹性变形，提出了以机器人关节输入功率最小作为规划目标，规划各协调机器人的承载比例和相对位置的方法。此方法可使系统效率最高并且其它动力特性较好。以具有冗余驱动的机器人协调操作系统为例，将所提目标的规划结果与通常即标的规划结果进行了比较，分析了影响系统效率和其它动力特性的因素。     

凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵仿真及分析

针对传统往复泵结构复杂、流量波动较大、凸轮驱动往复泵寿命短等问题,提出了一种凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵,凸轮机构和齿扇齿条机构的交替工作驱动该往复泵的活塞做往复运动,使活塞呈现匀加速—匀速—匀减速的运动规律。建立了活塞的运动方程,并以三缸往复泵为例分析了往复泵的流量特性和相位误差角对流量脉动的影响,建立了凸轮和齿扇齿条复合驱动的三缸往复泵的动力学仿真模型,讨论了液力端载荷作用下活塞的运动特性。研究结果表明:凸轮和齿扇齿条复合驱动的三缸往复泵的流量脉动率仅为1.68%,已经达到曲柄滑块机构往复泵有空气包作用时的效果;相位误差对流量脉动存在一定影响,其大小应控制在±30′以内。仿真结果验证了所提出的凸轮和齿扇齿条复合驱动的新型往复泵的合理性与可行性。     

柔性臂机器人协调操作的内力分析

针对柔性臂机器人协调操作刚性负载这种情况,提出了一种无内力载荷分配法。将此方法和基于绝对坐标并以被操作物体质心的实际位置而不是名义刚性益为边界条件的递动力学模型相结合,可使协调机器人之间具有较小的内力。同时较准确地实现期望轨迹。对两个三柔性臂机器人协调操作刚性负载进行了仿真,验证了本方法的有效性。     

Piezoelectric inertial robot for operating in small pipelines based on stick-slip mechanism: modeling and experiment

Small pipes exist in industrial and biomedical fields, and require microrobots with high operational precision and large load capacity to inspect or perform functional tasks. A piezoelectric inertial pipeline robot using a “stick-slip” mechanism was proposed to address this requirement. In this study, the driving principle of the proposed robot was analyzed, and the strategy of the design scheme was presented. A dynamics model of the stick-slip system was established by combining the dynamics model of the driving foot system and the LuGre friction model, and the simulation analysis of the effect of system parameters on the operating trajectory was performed. An experimental system was established to examine the output characteristics of the proposed robot. Experimental results show that the proposed pipeline robot with inertial stick-slip mechanism has a great load capacity of carrying 4.6 times (70 g) its own mass and high positioning accuracy. The speed of the pipeline robot can reach up to 3.5 mm/s (3 mm/s) in the forward (backward) direction, with a minimum step distance of 4 μm. Its potential application for fine operation in the pipe is exhibited by a demonstration of contactless transport.