一种空间多自由度机械手的优化设计及动态模拟

工程上有些问题由于机构固定、构件限制自由度而难以完成。采用参数化分析方法,以空间连杆机构为基础,建立了一种空间自由度可控机械手系统的分析模型,并对其进行运动分析,同时应用MATLAB软件对其运动轨迹进行智能优化设计,达到以最优控制结构获得最佳运动轨迹、最佳多自由度运动方式的目的,为机器人仿生技术提供了理论基础。     

烃与空气燃烧产物热力性质的分析

本文证明任意碳氢燃料CxHy与空气的燃烧产物的热力性质（t≤1500℃;β≤1）;可在＝按任意二种基准燃料的已知燃气性质简捷地计算出来。给出了以C和H2作为基准燃料以计算（CH2）n的燃气热力性质的一些实例。用（CH2）n的燃气性质（β＝1）代替C和H2的燃气性质所引进的误差是:自1500℃等熵膨胀到相同的温度状态时（温差约为1500°～1000℃）;焓降的相对误差为1%～2%;终点压力的相对误差为4%～14%;自1500℃等熵膨胀到相同的压力时（压比约为1000～40）;焓降相对误差约在1%以下;终点温度的相对误差在1%～4%之间。在上述条件下;任意燃料如用（CH2）n的燃气性质作为其燃气性质;所产生的误差比以上的误差值为小。     

开放式多自由度可控机构综合实验台的研制

结合多自由度可控机构的主要研究内容、特点以及最新研究成果,研制了既能满足机械原理、机械设计等课程本科实验教学的需要,又可满足研究生机构学实验教学与科研需要的开放式综合实验台,该综合实验台不仅能实现平面机构运动简图绘制与分析等实验教学,而且还能对多自由度可控机构正、逆解运动学以及系统数字控制等问题,进行开放性实验研究,从而为进一步加强和提高学生的动手及创新能力,提供一定的实验基础。     

片状脆性材料拾放机械手控制系统设计与实现

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的制备,提出一种用于拾放片状脆性材料的五自由度机械手,并重点研究其控制系统的设计与实现.为满足膜电极制造工艺中提出的精确力/位控制、精确对位和快速拾放的控制要求,提出基于运动模式切换和力/位双闭环控制策略,基于视觉对准的视觉纠姿系统和基于速度、加速度前馈的位置控制方法.这些控制策略和方法已成功运用于片状脆性材料拾放机械手的控制系统中,控制效果良好,亦可推广到集成电路(IC)制造装备等其他领域.     

一种新型水下作业机械手的研究

设计了一种可用于水下3000m作业的7自由度机械手；运用机器人运动学理论中的D—H参数法建立了机械手的运动学模型，并详细描述了该机械手的工作空间；然后用蒙特卡洛法并借助MATLAB对其工作空间进行了求解与仿真。     

The effect of base replacement on the dynamic load carrying capacity of robotic manipulators

The problem of establishing the load carrying capacity of mobile base manipulators operated by limited force or torque actuators is presented. It is shown the maximum allowable load on a given load trajectory, is a function of base position. The load workspace is defined as the union of places where the base can be located on them and it carries a load by the manipulator on a desired trajectory. The load workspace is discretised into some grid points, and the base is positioned on each grid point. The recursive Newton-Euler method is used to compute the dynamic effects of the load and manipulator on each joint actuator, then the load carrying capacity of the mobile manipulator at each base location is computed by considering the manipulator joints and actuator torque constraints. By applying a simple procedure, a smaller subspace of the load workspace is selected, so that the load carrying capacity is near to a maximum. This procedure is repeated until the optimum base location is found so that the load carrying of the manipulator is a global maximum in the load workspace for the desired dynamic trajectory. Finally, the effect of base mobility on optimising the dynamic load carrying capacity for different robotic arms is investigated in separate case studies.     

封焊机自动上料机械手设计

针对石英晶体手工封焊劳动强度大,生产线效率低的问题,根据厂家的需要我们为其研制了一台自动上料机械手.该机械手具有体积小、灵活、成本低、效率高的特点.手指和手臂的巧妙设计,成功的实现了牢固、准确夹取晶振,运送稳定的目标.     

一种手腕同步驱动码垛机械手设计

根据啤酒箱码垛系统工艺流程要求,对码垛机械手运动轨迹进行了设计,在此基础上建立码垛机械手模型;设计了一种手腕同步驱动机构,对同步驱动机构进行动力学分析并对驱动转矩参数进行优化。最后,利用ADAMS软件对该机构进行仿真分析。     

操作机主运动机构的解耦性研究

巨型重载操作机是极限制造装备技术的重要体现,为了降低操作机的控制难度,研究3种常见锻造操作机主运动机构的解耦性问题。建立3种锻造操作机的运动学模型,并求解机构的速度输入—输出关系矩阵,发现在传统的输出参数定义下,3种操作机的输入始终处于耦合状态。根据实际工作状态重新定义输出参数,在此基础上提出一个新的解耦定义方法。分别单独求解每个动作下的速度的输入—输出关系矩阵,并且利用Matlab仿真验证,发现其中一种操作机的主运动机构是完全解耦的,而另外两种操作机属于部分解耦。从锻造操作机主运动机构的解耦过程来看,重新定义输出是一种直观的解耦方法,该方法为并联机构的解耦提供一种新思路。     

(2SPS/U)&(2SPS/RR)型并联拟人机械臂的设计与运动学分析

针对现有仿生拟人机械臂连续性差、稳定性差和惯性冲击大的问题,提出了一种新型并联拟人机械臂,可以模拟人的腕关节、肘关节、肩关节动作,采用(2SPS/U)&(2SPS/RR)的二级耦合并联机构来驱动各个关节动作.为得到其运动学正反解,利用封闭矢量法和牛顿迭代法计算得到两级并联机构的运动学正反解;并将整个拟人臂的机构构型进行...     

铲运机工作装置基本参数的求解方法

工作装置是铲运机的重要组成部分,铲运机的铲装、翻斗、举升以及卸料工况都是通过工作装置的相关运动来实现的。本文以典型的反转六杆机构为研究对象,建立了铲运机工作装置数学模型,求出在不同工作状况下工作机构基本性能参数。同时,作者对工作装置中的角度作了特殊的规定,使得求解公式具有比以往公式更好的合理性和通用性,而且易于编写成程序模块,为优化设计结果和性能评估提供了很大的方便。     

集装箱喷漆机械手工作空间分析与仿真

对5自由度集装箱喷漆机械手建立D-H坐标系,通过齐次变换法得到其正运动学方程,利用蒙特卡洛方法对机械手工作空间进行仿真分析.结果表明,集装箱喷漆机械手工作空间分布在一平行于集装箱内表面的平面区域内,能够满足集装箱喷漆工艺的要求.蒙特卡洛法求解速度快,能够简单、直观、形象地描绘出机械手的工作空间.     

空间并联机构位置分析的连续法

本文研究了四类由平台式机械手转化得到的空间并联机构的位置正解问题。当输入给定时，这些机构转化为ＲＲＲ—３Ｓ、ＲＲＰ—３Ｓ、ＲＰＰ—３Ｓ和ＰＰＰ—３Ｓ等四种空间多环结构共包括ＲＳＳＲ、ＲＳＳＰ、ＰＳＳＲ和ＰＳＳＰ等四种基本回路。对每个基本回路，用坐标变换矩阵法建立回路方程，进而得到上述四种空间结构的位置方程组，引入连续法，直接求出每种结构的全部位置解。数据实例表明，ＲＲＲ—３Ｓ结构与ＲＲＰ—３Ｓ结构各有１６组解，ＲＰＰ—３Ｓ结构有１２组解，ＰＰＰ—３Ｓ结构有８组解。     

用遗传算法解具有给定工作空间的并联机构综合问题

提出一种利用遗传算法求解6自由度空间并联机器人机构综合问题的新方法。该机构的工作空间必须包含预先给定的且具有一定姿态能力的工作空间。为了描述具有一定姿态能力的工作空间，给出了一种简单有效和搜索算法。该法考虑了连杆长度限制、铰链转角限制和连杆干涉。算例表明结构参数可得到有效地优化，从而获得紧凑的机器人机构。     

一种三维移动并联平台机构的运动学分析

介绍了一种能实现空间三维移动的并联平台机构－－空间3－RRC机构。该机构结构简单对称,运动副少;可用于运动工作台,并联机床等。分析了该机构的运动学,推导了速度、加速度正反解方程。与Stewart平台等并联机构比,该机构的运动学解相对简单,计算量小,便于实时控制。通过典型输入时工作平台的位置、速度及加速度的对应关系曲线,描述了该机构的运动学特性。     

新型基于6—PSS三维平台机构的并联微动机器人

提出一种新颖的基于6－PSS并联三维平台机的微动机器人并介绍其结构布局特点,应用Jacobian矩阵和力Jacobian矩阵的子阵,分别对其线速度与角速度和力与力矩的各项同性进行了分析计算,并建立显式的微位移正解和反解方程,为其设计和使用提供理论依据。分析计算结果表明,该微动机器人算法与控制简单,微位移解耦和速度与力向向同性,具有最佳的运动和力传递性能。     

基于串联增力机构的内夹持机械手设计

设计了一种基于螺旋一铰杆一杠杆串联增力机构的内夹持机械手,分析了其工作原理和性能特点,给出了夹持力的计算公式。该机械手结构简单,以方便传输和携带的电能为动力,同时采用增力机构,提高了机械手的夹持能力。     

混合型四自由度并联平台机构及其位置分析

为了丰富并联少自由度机器人的机型,本文提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的并联机器人机构模型,该模型由三个TRT分支和一个SPS分支构成.文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构学原理,计算了它的自由度;给出了其位置反解的方法,推导出了位置正解的封闭方程,并进行了数值验证.     

气动平衡装填机械手技术研究

气动平衡装填机械手采用气动平衡技术,实现机械臂和负载重力平衡控制,靠人力或其他外力驱动气缸,完成物料装填工作,并结合工程实例进行了结构设计和力学计算,设计气动回路。该机械手应用节省人力,提高工作效率和自动化程度。     

新型4自由度并联机器人运动学分析

研究一种新型3-RRUR并联机器人,这类并联机器人结构简单对称,刚度大,可用于实现高精度装配,也可用来开发力传感器或构造并联机床以及微动机器人,且分支中不含移动副,便于使用维护。首先利用螺旋理论,建立分支运动螺旋系,然后求解各分支对运动平台的约束螺旋,分析约束螺旋系,在此基础上确定3-RRUR并联机器人的自由度数是4,自由度性质为三维移动和一维转动,转动轴线垂直于固定平台与3个分支相连接的运动副轴线所在的平面。再以反螺旋理论为基础,采用刚化驱动运动副后分析运动平台所受约束性质和约束相关性的方法,给出合理的输入方案。并结合自由度性质分析,建立约束方程,进行运动学正反解,给出相应的算例。研究结果将对推动此类机器人的应用起重要作用。