具有速度和姿态要求轨迹的凸轮连杆机构设计

在对五杆机构分析的基础上,综合出一种具有两自由度的九杆机构.该机构可以实现执行段有速度要求、姿态要求的轨迹.根据运动要求详细设计了运动轨迹.编制了五杆机构逆运动学分析模块.设计结果表明:使用此种方法设计出的凸轮连杆组合机构不仅可以满足生产上要求的直线段和避让的运动轨迹,同时还可以保证执行端和凸轮的加速度连续.     

可变杆长的凸轮—五杆机构分析与设计

对可变杆长的凸轮-五杆机构作了简单的介绍,并对实现预定轨迹的可变曲柄长度的凸轮--五杆机构的设计方法进行了探讨,最后通过实例给出了具体解析法的设计公式和步骤.     

“8”字轨迹无碳小车凸轮逆向仿真分析与设计

为了实现无碳小车完成特殊对称“8”字形轨迹并绕过预设障碍桩，文中采用一种通用的无碳小车凸轮设计方法，通过对影响轨迹的各个参数进行分析，使用余弦曲线拼接出了G2级曲率连续曲线，提出了基于凸轮摆杆机构和SolidWorks软件中Motion的轨迹逆向分析方法。通过优化设计更换由绕桩轨迹仿真逆推的凸轮零件，完成不同类型的特殊对称“8”字形轨迹，并对小车进行了正向运动仿真和小车最终行走轨迹试验，验证了该方法的可行性及准确性。     

混合驱动五杆机构轨迹规划及常数电机转速的影响分析

运用逆运动学原理和样条函数给出了混合驱动五杆机构的轨迹规划方法,并讨论了常速电机的转速末端执行器和伺服电机加速度的影响,得出了他们之间的数学关系式.给出了算例并进行了仿真计算,验证研究的正确性.     

一种包容于矩形轨迹内的新型机构

目前用以精确实现矩形轨迹且包容于轨迹之内的机构尚属罕见,而这往往是生产工艺所要求的。本文在对凸轮三杆机构进行分析的基础上,提出了一种能够满足上述设计要求的新型凸轮五杆组合机构,导出了该机构的凸轮设计方程、压力角和曲率半径的计算公式,并对该机构以速度不均匀为目标函数进行了最优综合。最后,考虑到该机构的实际应用,本文绘出了新型机构适用的轨迹参数封闭图。     

平面二自由度全铰链五杆轨迹机构综合方法的研究

对平面二自由度五杆机构的位姿形式及位置逆解进行分析之后,提出了用二自由度辅助机构进行全铰链五杆轨迹机构综合的方法。该方法先将平面二自由度全链五杆机构看成由两个开链二杆机构组成的机构。然后按照给定要实现的轨迹,用二自由度辅助机构分别综合出两个开链二杆机构。最后再将综合出的两个开链二杆机构组合成全链五杆机构。按照此种方法综合出的全铰链五杆机构可精确地实现给定的轨迹,配以合适的驱动方式可进行异形边界及系列边界的加工,本文的研究为特殊类型边界的加工提供了手段。     

利用数值图谱法进行多杆直线导向机构的轨迹综合

给出了类四杆五杆机构的几何约束条件,讨论了类四杆五杆机构连杆轨迹与连杆转角算子之间的关系,建立了包含137052组机构基本尺寸型的特征参数数值图谱库,实现了对带有预定时标多杆直线导向机构的轨迹综合,文中最后给出了算例对其进行验证。     

多直线导向机构轨迹综合的代数求解

以带有可调节杆的四杆机构为研究对象,提出了一种基于傅氏级数的多直线导向机构轨迹综合的代数求解新方法.首先,依据左侧杆组设计参数与曲线谐波参数间的函数关系,建立机构左侧杆组的综合设计方程.通过求解方程组,得到机构设计参数的部分结果.在此基础上,建立含有机构剩余设计参数与连杆曲线谐波参数的综合设计方程.利用Groebner基代数法进行消元,将综合设计方程化简为含有右侧设计参数与连杆曲线谐波参数的一元三次方程,得到剩余机构设计参数计算的通用公式.通过上述两步求解得到了机构轨迹综合的全部设计参数.最后,通过仿真程序对所得机构进行运动分析,得到满足设计要求的机构.给出了数值实例,验证了该方法的有效性和可行性.     

基于微型遗传算法实现特定轨迹和姿态要求的新型机构设计及优化

针对自动化机械生产中较为复杂的生产工艺要求,首先设计了一种可以实现特定轨迹和姿态要求的新型机构,该机构为齿轮凸轮组合机构,其中齿轮机构用于实现组合机构执行端的直线往复运动,凸轮机构用于实现组合机构执行端的特定姿态要求以及配合齿轮机构的直线运动实现不同的轨迹要求。然后基于微型遗传算法,提出了通过优化新型机构中凸轮廓线来实现执行端的特定轨迹和姿态要求,同时实现其运动性能优化的方法。作为算例,将新型机构应用于超高速烟草包装机的铝箔烟包传送系统中,通过对机构的凸轮廓线的优化实现了铝箔烟包上短边折叠及其推送动作,同时还实现了机构运动性能的优化。结果表明:基于微型遗传算法优化的齿轮凸轮组合机构不仅可以实现铝箔烟包的折叠和推送动作要求,而且具有良好的运动特性,可减小对铝箔烟包的损坏,提高包装质量。     

六关节机械臂的轨迹规划

以六关节机械臂为研究对象,采用B样条曲线进行轨迹规划.在轨迹规划时,在给定轨迹上插值,得到中间插值点.基于逆运动学将这些中间插值点转换至关节空间,得到关节角度值,从而将笛卡尔空间的轨迹约束转换至关节空间,进而用B样条曲线拟合出各关节轨迹.应用ADAMS软件进行轨迹规划仿真,得到各关节角位移、角速度、角加速度变化曲线,进而明确后续研究目标.     

激光导航小车入库规划

设计了一种差速转向小车,利用激光雷达和障碍物地图导航。为满足小车动力学、速度等限制和实时避障的要求,导航使用了动态窗口规划算法,在限制范围内不断离散采样候选速度以生成模拟轨迹,之后对轨迹打分选出最佳轨迹并执行。针对导航小车进入狭窄车库的需求改进了规划算法,将算法分为２个阶段,第１阶段走到可自由原地旋转且沿直线可达终点的位置,调整角度后,第２阶段近似走直线即可到达最终目标点。仿真实验证明,原始规划算法无法应对狭窄场景,而改进后导航小车可以正常到达目标位置,实现了自动入库的功能。     

合作机器人轨迹规划及实验研究

为实现合作机器人(Cobot)的虚拟轨迹控制,提出了基于操作力的轨迹规划方法;根据操作力、期望轨迹和Cobot末端当前位置,对Cobot进行了轨迹规划,建立了Cobot的轨迹规划模型,并对Cobot跟踪直线和圆弧轨迹进行了实验研究。结果表明,基于操作力的轨迹规划方法能在人机合作的条件下使Cobot跟踪期望轨迹,且操作力的大小不影响Cobot的运动轨迹,Cobot的运动速度随着操作力的增加而增大,符合人机合作要求。基于操作力的轨迹规划模型可应用于外科手术、物料搬运和零件装配的人机合作机器人中。     

椭圆轨迹针刺机构的研究与仿真

针对高速针刺机椭圆针刺轨迹的设计需要,提出了一种基于曲柄滑块机构和圆柱凸轮机构的椭圆轨迹生成方法,介绍了其工作原理,并在理论分析的基础上设计了机构模型,设计了圆柱凸轮的导槽型线和凸轮的三维模型,利用Cosmos Motion软件进行了机构运动仿真,验证了机构运动轨迹的正确性,最后设计了椭圆轨迹针刺机的主传动系统和主要的部件。     

弹道导弹中段突防弹道设计与验证

针对中段多脉冲弹道规划及评价问题,提出了一种新的弹道设计及评价方法。借鉴轨迹规划中节点搜索及扩展的思想,将多脉冲弹道的脉冲点火点视为节点,建立了多脉冲机动变轨模型。基于该模型,对突防弹道进行了设计及优化。运用"博弈论"的思想,在考虑敌方防御系统的探测机理、性能及部署基础上将敌方预测弹道与实际弹道的差值作为评价函数,以尽量降低敌方预测弹道的精度。最后,设计了导弹突防效能地面验证平台以验证所设计弹道的突防效率与弹道评价方法的有效性。选取了一个例子进行分析及验证,结果表明:相比最省能量弹道,设计的导弹防御系统对突防弹道的预测误差提高了5到15倍,达到了100~300km,飞行时间缩短了8.53%,而且规划时间不到140s。实验显示本文提出的弹道设计方法,能够在很短时间内规划出一条突防概率很高的弹道。     

基于起跳稳定性的仿蝗虫八杆跳跃机器人设计

通过模仿蝗虫起跳过程中的后足胫节末端的直线运动轨迹和起跳稳定性，提出了一种仿蝗虫八杆跳跃机器人设计方法。建立运动学模型并利用天牛须搜索算法对机构的尺寸参数进行优化设计，优化后的八杆跳跃机构的等效胫节末端轨迹和蝗虫后足胫节起跳过程的末端轨迹吻合，基本为一条斜直线。基于拉格朗日方程对八杆跳跃机构的起跳动力学进行建模，并分析了身体所在杆的质心位置对起跳过程的影响，发现通过增大等效跗节杆的质量能提高起跳动力学稳定性。根据运动学和动力学分析的结果，设计了仿蝗虫八杆跳跃机器人，并利用高速摄像机搭建实验平台记录其起跳过程，验证了等效跗节杆的质量对起跳动力学稳定性具备有效的调节效果。     

实现变超椭圆轨迹混合驱动凸轮连杆机构的研究

将混合驱动理论应用于凸轮连杆机构,介绍了混合驱动凸轮连杆机构的概念和意义.在对其进行了运动学分析的基础上,使用图解法推导出混合驱动凸轮连杆机构柔性空间边界条件.指出混合驱动凸轮连杆机构再现轨迹应满足柔性空间边界条件和运动学几何约束条件.设计了实现成组超椭圆轨迹的凸轮连杆机构实例.仿真实例结果表明,混合驱动凸轮连杆机构可以在比较规范的柔性空间内精确实现复杂的相同运动规律或不同运动规律的成组轨迹.     

渐开线在高速码垛机器人轨迹圆滑过渡的应用

针对高速码垛机器人轨迹规划要求响应快和冲击小的特点,在笛卡尔坐标空间内,以往从路径角度多采用点到点的直线运动、圆弧圆滑过渡的方法。文章提出利用渐开线改进其连续轨迹圆滑过渡,运用Matlab仿真机器人的渐开线运动路径及运动规律曲线。实验结果证明采用渐开线圆滑过渡的轨迹在一定条件下能够很好地满足高速码垛机器人轨迹规划响应快和冲击小的要求。     

一种并联机器人误差综合补偿方法

针对并联机器人轨迹规划和轨迹跟踪过程中,同时存在机构误差引起的期望轨迹与理想轨迹之间的偏差和非线性摩擦、负载变化等扰动因素引起的动态误差,提出一种并联机器人误差综合补偿方法:在轨迹规划过程中,基于并联机器人位姿误差模型将位姿误差补偿转化为驱动杆参数组合优化问题,进而利用粒子群算法寻优驱动杆参数,修正并联机器人期望轨迹;在轨迹跟踪过程中,设计基于自适应迭代学习控制算法的动态误差补偿策略,实现对期望轨迹的有效跟踪。在Stewart平台下基于ADAMS和Matlab进行仿真试验,在轨迹规划和轨迹跟踪过程中,分别修正期望轨迹偏差并补偿轨迹跟踪动态误差,实现并联机器人误差综合补偿。进一步,基于混联机床进行工件加工试验,验证方法对于提高并联机器人工作精度的有效性。     

一种新型可调整闭链多足机器人的设计与分析

针对单自由度闭链腿部机构足端轨迹单一导致机器人的地面适应性不足，提出一种新型可调整闭链腿部机构。以Klann六杆机构为构型基础，增加一个使其机架铰链转动的自由度，实现了铰链位置的调整。用此方法获得足端轨迹的连续性变化，从而可在纵向上提高抬腿高度以增强越障能力，同时可在横向上改变跨步距以实现逼近目标点的规划，并且还可通过切地角度的调节降低爬坡过渡段的足端冲击。此种腿部机构在行走时由一个电动机驱动，可维持其单自由度特性，在少驱动数目、高结构刚度以及大承载能力方面具有性能优势。进行腿部机构的构型设计、运动学分析以及以最大抬腿高度为目标的参数优化。在此基础上构建八足机器人，建立足端轨迹簇并进行轨迹的参数分析，开展行走策略的研究。制作一台样机，针对典型地面环境开展适应性试验，验证了设计的可行性。     

基于轨迹规划的水下机械手电液控制系统研究

水下机械手是海洋油气开采及应急作业的重要装备,针对其作业特点,建立了机械手三维结构模型,分析了其运动学正逆解,研究了其末端执行器直线运动轨迹规划方法、电液系统模型及控制方法,以此为基础提出了基于轨迹规划的水下机械手电液控制方法。在Matlab／Simulink环境下建立了电液控制系统的仿真模型。