可调球面5R机构多任务轨迹综合的遗传算法优化

针对球面多任务轨迹综合问题,提出了一种基于遗传算法进行优化的可调球面5R机构求解方法。通过对5R机构的位姿分析,以机构实际实现轨迹曲线与给定任务曲线之间的位置误差最小为目标函数,建立了轨迹综合优化的数学模型。给出了应用遗传算法求解问题的编码,解码方法及选择和变异的方式,通过适应度函数的评估寻求最优解。并给出数字实例验证其有效性。     

可调球面六杆机构轨迹综合

提出一种用于实现多任务的可调球面六杆StephensonⅢ型机构的轨迹优化综合方法。在研究球面六杆StephensonⅢ型机构轨迹综合的基础上,建立该可调球面六杆机构的多任务轨迹综合方程组,并分析可调球面六杆机构能实现的精确点数、任务数与综合时任选变量数之间的关系。为保证综合所得机构的主动构件能够作单向连续整周旋转和良好的传动质量,对机构的曲柄存在条件和传动角计算公式进行推导,建立球面可调机构综合的优化数学模型,并基于病毒进化遗传算法获取综合结果。病毒进化遗传算法将全局进化和局部进化动态结合,具有良好的收敛速度和收敛稳定性,保证了机构综合问题全局最优解的获取。数值实例验证了综合方法的有效性。     

球面4R机构四位置综合的类型图方法

球面4R机构的四位置综合,由于计算量大,求解质量难以预先把握和控制,且具有实质上的盲目性,妨碍了球面4R机构在工程技术领域中的推广和应用。在对美国加州大学欧文分校所提出的类型图方法进行剖析的基础上,利用球面Burmester理论的相关原理,基于MATLAB平台,提出了类型图及其缺陷甄别的一种几何实现方法,将Burmester曲线综合出的全部球面4R机构进行属性分类,使得设计者可以在众多可行的机构综合方案中迅速定位到满足工程需要的机构,很大程度上解决了球面4R机构四位置综合中的复杂性和盲目性难题。通过算例证实了该方法的有效性和实用性。
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基于混沌计算的可调球面四杆机构轨迹综合

提出了实现多任务轨迹的可调球面四杆机构综合方法。导出了可调球面四杆机构的多任务轨迹综合方程组,建立了可调球面四杆机构综合的任务数、精确点数、任选变量数之间的关系。基于混沌分形计算方法对机构综合方程组进行了求解,得到了机构综合的全部解,并给出了数值实例。     

球面滚子R位置的测量方法

球面滚子R位置测量原多用位置样板 ,测量方法简便、迅速 ,但误差大。采用两台仪器测量 ,从仪表读数的仪表测量能定量间接测得位置偏差值 ,能定量分析滚子位置偏差的合格与否。附图 2幅     

基于PMAC的球面5R并联机构运动控制分析

针对球面5R并联机构"PC机+PMAC卡"开放式半闭环运动控制系统,分别在位置控制模式下设计PID位置控制器、速度控制模式下设计PID+速度/加速度前馈+NOTCH滤波位置控制器和滑模变结构位置控制器实现机构的运动学控制;应用Simulink建立运动控制系统仿真模型并依据仿真结果优化各控制策略控制器参数;利用伺服器的参数调整功能、PMAC软件系统及其提供的OPEN SERVO开放伺服算法,实现各控制策略位置控制器并整定其参数;通过对比分析仿真结果和实验结果,证明各控制策略的正确性和有效性。     

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。     

传递空间最大化的球面5R并联机构尺度优化

以2自由度球面5R并联机构为研究对象,应用教学优化(Teaching-learning-based optimization,TLBO)算法求解机构尺度优化设计问题。首先,采用坐标变换法推导机构位置反解方程,再以传动角为机构运动或力传递性能评价指标,进而给出球面5R并联机构的优质传递工作空间(Good transmission workspace,GTW)定义和数值计算方法。以最大化GTW面积为目标,建立机构尺度参数约束优化模型,并用TLBO算法求解该问题。结果表明,文中给出的优化模型和算法是可行有效的。     

球面5R并联机构的动力学建模及动载分配优化

在动载条件下,为实现并联机构驱动器低能耗、平稳地运行,针对一种球面5R并联机构,对其进行动载分配优化。首先利用矢量法得到了机构的运动学正反解,考虑重力、外力和各构件惯性力的作用,采用拉格朗日方法和虚功原理建立了球面5R并联机构的动力学模型,并对机构的数值算例进行了动力学仿真验证,结果表明:理论值与仿真值的最大误差为1.3%,验证了动力学模型的正确性。然后,基于动力学模型,考虑驱动器输出功率和力矩因素,定义了机构的多目标优化函数,采用B样条插值法规划轨迹,并用归一化加权求和法优化求解该机构的最优轨迹。最后,通过数值算例,验证了优化方法的可行性,且优化结果表明:功率峰值降幅为分别为11.77%、48.75%,力矩峰值降幅分别为0%、51.17%,速度峰值降幅分别为20.97%、8.1%。说明该优化方法可以有效降低驱动器输出峰值,使得并联机构驱动器运行平稳,且该优化方法也适用于其他并联机构。     

基于SolidWorks的应力分析和运动仿真的研究

以车辆制动装置中的关键部件闸瓦为研究对象,论述了基于SolidWorks的COSMOSXpress进行机构设计和有限元应力分析的过程.并以Visual C 6.0作为二次开发工具,给出了一个运动仿真的实例.     

基于SimMechnics的可调整机构设计

在MATLAB及其SimMechanics环境中建立了可调机构的仿真模型。通过曲柄摇杆机构驱动曲柄滑块机构,可在不改变执行机构的结构参数的前提下,调整驱动机构的几何参数来控制并改善执行机构的运动特性。仿真结果证明了该方法的可行性。     

基于球面晶体姿态调节的4自由度并联机构工作空间分析

在分析球面晶体姿态调节基础上,提出了一种4自由度并联支撑调节机构,实现晶体绕X,Y,Z三个坐标轴的转动和沿Z轴的移动,运用螺旋理论分析了机构的约束特性,计算出自由度数目,建立机构的位置逆解数学模型,求解机构的姿态空间,根据设计要求,绘制了机构末端执行器上几何中心的工作空间,并分析对称性,为优化结构奠定基础.     

On the coupler-great-circle envelopes of spherical four-bar linkages

With use of the techniques developed for coupler-point curves, the tangential equation is derived for the envelope of a great circle attached to the coupler of a general spherical four-bar linkage in the motion of this mechanism. The class of this envelope is determined to be 8. The dual relationships between the coupler-point curve and the coupler-great-circle envelope are discussed. With this concept, the techniques for designing a spherical four-bar coupler-great-circle envelope generator are introduced.     

基于Delphi的光学中心偏误差分析软件研制

根据光学系统的装校工艺过程,应用开发工具Delphi,研制了用于光学系统装校的光学系统中心偏误差分析软件。该软件提供了光学元件球心像位置计算和光学中心偏误差分析的功能,人机界面友好、操作简单方便,目前已经较好地应用于高精度光学中心偏测量仪的光学装校工艺过程的控制。     

电磁驱动结构的球形机器人研究

电磁驱动结构的球形机器人非常适合在缺少人为干预的恶劣环境(如外星球、高温管道等)中应用.新型球形机器人的驱动结构有六个电磁铁,利用电磁吸力改变球形机器人的重心,在重力作用下完成前进功能;通过一个步进电机和锥齿轮组合传动,使电磁铁旋转来实现机器人的转向功能.使用过程中不需要打开球形机器人,从而保证了球形机器人的封闭性,并且球形机器人总是平衡的,克服了翻车或跌倒的问题,没有被动摩擦轮,运动效率高.     

利用ABAQUS的陀螺球模态分析

利用ABAQUS软件对某陀螺仪进行模态分析.采用三维实体单元离散陀螺球,建立有限元分析模型.分析该陀螺球的前六阶固有频率及振型,为陀螺球响应分析提供重要的模态参数,同时也为结构的改进设计提供理论依据.     

解耦球面转动并联机构的运动分析与验证

详细分析了一种解耦球面转动并联机构的运动特性,利用速度关系证明该机构具有3个完全解耦的转动自由度,并具有工作空间大、刚度均匀一致、误差分布全局各向同性的优点.针对机构约束冗余的不足,进一步提出了避免过约束的改进机型.     

Direct position analysis of the Stewart platform mechanism

The direct position analysis of the Stewart platform mechanism (SPM), that is to find position and orientation of the platform when a set of actuator displacements is given, has been performed in closed-form. The analysis has been carried out by referring to a general kinematic model which has been derived on the basis of the characterization presented by Stewart. All the different SPM arrangements can be analysed in an unified way by this model. The analysis leads to a 16th order polynomial equation in one unknown from which 16 different positions and orientations of the platform can be derived. This new theoretical result is confirmed by numerical examples.