速度瞬心在机构运动分析中的应用

本文论述了速度瞬心除可对机构求解速度、两构件的速比之外，还可利用绝对瞬心对同一刚体求解加速度。     

基于重置坐标系的空间RCCR机构运动分析

建立与空间RCCR机构对称性相关联的空间直角坐标系并求解了机构位移、速度和加速度的一般解析式。获得了该机构具有6种可能的运动形态,输出轴输出转动时机构存在两个奇异点,传力杆偏距相等时转动副A的速度为一个圆周速度与一个往复速度合成所得、其加速度为一个往复加速度和一个向心加速度合成所得等结论。     

五轴加工刀具姿态球面NURBS曲线设计及优化

基于刚体空间转动的四元数表达,以有理运动描述五轴数控加工中刀具姿态变化.将刀具姿态点等同于单位球面上的点,建立单位球面上的点和四元数空间中的点之间的一一映射关系,从而将离散刀具姿态插值问题归结为在四元数空间插值曲线设计问题.设计出的单位球面上的曲线(刀具姿态曲线)具有通常三维欧式空间NURBS曲线的表达形式,可以直接输入支持双NURBS插补的高端数控系统.基于四元数空间度量,以最小二乘准则优化刀具姿态NURBS曲线,明显改善优化前复杂曲面五轴加工留下的过切线.     

滚动关节轴承摩擦力矩检测装置设计及运动分析

设计了滚动关节轴承摩擦力矩检测装置,该装置包括移动平台和具有3个转动自由度的并联机构,其中并联机构由3条结构相同的SRRR驱动支链和1条从动S支链组成.根据几何学和机构学原理建立了并联机构各杆件空间位置关系,得到机构输入、输出位姿,速度和加速度关系;根据机构尺度参数计算机构运动平台姿态角运动范围;通过改进粒子群优化算法...     

计算机模拟逼近法分析平面3-DOF并联机器人的运动

提出了用计算机模拟逼近法分析平面3自由度机器人的运动,运用该方法进行了速度加速度分析。先采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术,构造平面3-DOF三自由度机器人的模拟机构。再用两个相同且彼此靠近的平面三自由度机器人模拟机构,构造速度模拟机构,求解动平台上确定点的速度和角速度。最后用两个相同且彼此靠近的平面3-DOF机器人速度模拟机构,构造加速度模拟机构,求解动平台上确定点的加速度和角加速度。计算机模拟结果与解析法的结果比较表明,本文中的方法具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点,可以完成机构的正运动分析,为平面多自由度机构运动分析提供了更有效的工具。     

厨师手握锅具运动信息获取方法

本文主要解决两个问题,即锅具运动识别以及针对每种运动的锅具姿态和位置变化信息获取.为此,基于固定于锅具上的三轴加速度计和陀螺仪信息提出了所谓的以曲线相似度为特征的滑动时间窗搜索算法用于运动识别;利用REQUEST算法融合上述传感器和三轴地磁传感器信息得到锅具姿态信息;利用"三点定位"原理融合三个相对于世界坐标系固定的超声接收传感器与固定于锅具上超声发射传感器之间的距离信息并结合已知的锅具姿态信息得到锅具位置信息.仿真结果验证了本文所提出的方法的有效性,并且给出了实际应用时的一些建议.     

半实物仿真中三轴转台姿态运动相似性研究

讨论了在飞行器半实物仿真中,三轴转台的指令姿态角与框架角的理论关系,使转台指令角速率与转台输出的框架角速率相匹配,达到真正的姿态运动相似性,实现飞行器的精确姿态模拟。首先,介绍了飞行器的坐标系和姿态角、转台的坐标系和姿态角、以及两种三轴转台(立式三轴转台和卧式三轴转台)的驱动方程和姿态微分方程。说明了姿态相似性的本质是转台框架输出角速率复现弹体理论角速率,进而使姿态矩阵相似。提出的姿态矩阵相似性方法,理顺了飞行器姿态角与转台框架角之间的关系,有效消除了转台环架结构的影响。数字仿真表明,在转台指令姿态角设置时,转台环架结构影响了理论角速率复现;提出的方法实现了两种三轴转台姿态运动的相似性。半实物仿真说明,研究的方法有效解决了高超声速飞行器飞控半实物仿真系统中姿态运动相似性问题。     

7自由度冗余手臂的自运动流形

定义适用于位姿解耦的冗余度机器人的位置子流形和姿态子流形,根据位置子流形和姿态子流形性质的不同将末端操作器位姿空间分割为三个子空间,以矢量代数为工具用参数方程的形式给出各子空间中机构的位置子流形和姿态子流形,将位置子流形和姿态子流形配对得到了机构的自运动流形。最后以第一个子空间为例,对机构的自运动进行仿真,求解给定点的自运动流形并用正解进行了验证。这种利用位置子流形和姿态子流形配对来研究自运动流形的方法,同样适用于其他形式的位姿解耦的冗余度机器人。     

基于影响系数法的平面3RRR并联机构运动求解研究

分析了平面3RRR并联机构的运动结构,得到求解机构运动的位置逆解方程。应用影响系数的直接法写出机构一阶二阶影响系数,得到驱动连杆与动平台之间速度与加速度的映射关系方程。以给定尺寸参数的平面3RRR并联机构为例,分别用MATLAB编程计算和ADAMS软件运动仿真,得到机构运动的位置、速度及加速度曲线。两种运动求解曲线的吻合,证明了运动方程分析的正确性。在可靠的运动速度仿真结果基础上,利用求一阶导得到机构运动的加速度正解。简便可靠的求解过程为其它并联机构运动分析提供方法参考。     

人体运动跟踪中MEMS姿态测量单元设计与测试

人体运动姿态的实时跟踪在运动员辅助训练和康复医学中有广泛应用.设计了应用于人体运动姿态测量的MEMS姿态测量单元.该姿态测量单元包含三轴正交的MEMS加速度计、磁强计和角速率陀螺,集成微控制器以及扩展数据存储的FLASH芯片,单元大小为38 mm×28 mm×13 mm.姿态角解算采用基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法.提出了一种利用单轴转台和楔角器进行姿态测量单元3个姿态角误差测试的新方法.测试结果表明:3个姿态角测量误差均小于2°,满足人体运动姿态测量的精度要求.