自稳定的六杆张拉整体结构的结构和力学参数分析

六杆张拉整体结构是球形张拉整体机器人的基础,其结构参数和力学参数为构建球形张拉整体机器人提供理论支持。主要对六杆张拉整体结构的结构参数和力学参数进行分析,分析六杆张拉整体结构的结构特点。通过力平衡分析,获得自稳定的六杆张拉整体结构的结构参数间的关系,即杆长度、索长度和杆间距3个参数彼此相关。根据分析结果,进一步推导出杆构件和索构件的力密度的关系。     

打磨机器人不同位姿下的刚度特性研究

针对机器人在加工应用中的弱刚性问题,对串联机器人打磨过程中的位姿进行优化以提高操作刚度。文章以ABB公司IRB6700六自由度串联机器人为研究对象,研究了该机器人在不同位姿下的刚度特性。首先以该型号机器人的连杆及结构参数,建立机器人各连杆坐标系,推导出其运动学方程及雅克比矩阵。其次忽略机器人臂杆刚度,建立了考虑关节刚度的机器人末端静刚度模型。最后研究了机器人在不同位姿下的刚度特性,以优化机器人末端刚度为目的,得到了该型号机器人在本打磨工况下的最优加工位姿。     

一种新型六自由度并联机器人设计

为了扩大并联机器人的工作空间,减少整体尺寸,设计一种新型的六自由度并联机器人,它由6个SPS支链连接动平台与滑块,滑块绕定平台旋转以改变动平台位姿。通过在静平台与动平台分别建立静坐标系与动坐标系得到变换矩阵,进而求得六自由度并联机器人的位姿反解,即每个滑块的位置。在得到此并联机器人位姿信息后将每个支链视为二力杆求出每个滑台的受力情况,进而计算得到此并联机器人各位姿驱动力。并提出一种通过线圈拖拽钕磁铁的驱动方式。该新型并联机器人具有Z轴转动不受限制的特点,极大地扩展了其运动范围,且相对常规并联机器人结构尺寸极大减少。     

V01弧焊机器人结构参数标定和变换矩阵的建立

利用机器人末端执行器空间位置坐标和三点定圆法则标定了Ｖ０１弧焊机器机人的结构参数。该方法具有操作简单，精度高，通用性强等特点。在此基础上进一步建立了机器人关节坐标变换矩阵，为研究Ｖ０１弧焊机器人的运动学问题奠定了基础。     

V0l弧焊机器人结构参数标定和变换矩阵的建立

利用机器人末端执行器空间位置坐标和三点定圆法则标定了Vol弧焊机器人的结构参数.该方法具有操作简单、精度高、通用性强等特点.在此基础上进一步建立了机器人关节坐标变换矩阵,为研究Vol弧焊机器人的运动学问题奠定了基础.     

SLM成型316L体心立方点阵结构力学性能优化

为获得选区激光熔化成型力学性能更为优异的体心立方点阵结构模型，综合考虑多种结构参数的交互作用，通过响应曲面法分析了单胞杆径、杆长和杆倾斜角度等结构参数对点阵结构力学性能的影响。建立了结构参数与抗压强度及弹性模量关系的数学模型，进而优化得到最佳结构参数并进行试验验证。结果表明，单胞杆径对力学性能影响最大，随着单胞杆径的增大，点阵结构抗压强度与弹性模量增大，抗压强度最大为241.86 MPa,弹性模量最大为4.384 GPa。优化得到最佳结构参数为杆径Φ1.5 mm、杆长3 mm、杆倾斜角度60°,测得抗压强度为341.129 MPa,弹性模量为5.535 GPa,与优化前相比，抗压强度提高了41.044%,弹性模量提高了26.255%。与预测值相比，抗压强度与弹性模量的误差分别为2.194%和3.082%,两者相差很小，力学性能得到一定的提升。     

基于CMA-ES算法的面向任务的机器人结构优化

为了解决指定任务的机器人结构设计问题,将任务要求和相关性能指标纳入到机器人结构设计过程中,提出了一种面向任务的机器人结构(DH参数)优化设计方法。首先,将指定任务描述为笛卡尔空间中一系列位姿点,姿态用四元素表示;其次,根据机器人运动学特性,推导出任务可达性约束条件,用各向同性指标、关节角度指标、尺寸指标构建目标函数,将机器人DH参数和到达各任务点时的关节值作为设计变量,从而建立了机器人结构优化设计的数学模型,并进一步利用罚函数法处理可达性约束;最后,根据优化问题具有非线性、不可导、高维度和连续值优化的特性,选用CMA-ES(协方差矩阵自适应进化策略)进行机器人结构优化设计问题的求解。实例仿真通过模拟一个位姿不断变化的复杂作业场景,验证了该方法的有效性。     

拉延压力机六杆机构的优化设计

本文在导出拉延压力机六杆机构运动方程的基础上,以滑块工作速度最均匀为优化设计准则,建立了该机构优化设计的数学模型。将此模型写入非线性规划计算程序,即可通过计算机的计算,找出机构最优的设计参数。     

四足机器人仿生机构模型及腿系参数优化

通过对原型生物体"狗"的观察分析,简化并建立了四足仿生机器人步行腿的初始结构,进而确定了机器人的整体结构形式.以机器人步行腿的最大足端工作空间为优化目标,采用数值分析法,借助MATLAB求解步行腿结构参数.通过Adams对建立的模型进行了仿真分析,仿真结果表明该结构参数设计合理,在满足机器人足端工作空间最大的条件下,能够实现机器人稳定行走.     

圆钢端面贴标混联机器人雅可比矩阵求解

圆钢端面贴标混联机器人由并联机构串接串联机构组成。根据微分变换法的计算特点,逐列计算贴标混联机器人雅可比矩阵。采用微分变换法对并联机构运动学约束方程求导获得并联机构雅可比矩阵。在建立串联机构D-H参数的条件下采用微分变换法得到其雅可比矩阵。对照并联机构和串联机构在混联机器人的结构中的位置,将其雅可比矩阵代入到混联机器人雅可比矩阵相应的列中,进而得到贴标混联机器人整体的雅可比矩阵。圆钢端面贴标混联机器人雅克比矩阵的求解为进一步工作空间分析和尺度综合提供了依据。     

高炉煤气管道检测机器人机构研究与ADAMS仿真分析

针对冶金企业高炉煤气管道腐蚀严重的现象,研究出一种新型管道检测机器人,建立了机器人变径过程力学模型,通过对模型参数进行分析,得出了机器人结构尺寸的优化依据,分析了机器人在复杂管道环境下的运动规律;通过ADSMS软件对机器人牵引力、变径调节过程的力学特性、弯管运动规律进行了分析,验证了管道检测机器人理论的合理性。理论分析与ADAMS仿真结果表明,高炉煤气管道检测机器人具有良好的运动能力与力学性能,其结果可以作为物理样机实际制造的理论依据。     

基于ANSYS的SCARA机器人结构特性分析

为了研究SCARA机器人的结构和动态特性,应用SolidWorks软件对SCARA机器人建立了三维模型并导入ANSYS中进行了分析。对SCARA机器人进行了静力学分析,结果证明:该机器人能够满足在冲击载荷作用时的定位精度要求和强度要求;通过对SCARA机器人的模态分析,得到其前8阶的固有频率和结构振型,分析数据表明:该机器人满足工作要求;为了了解各阶频率对SCARA机器人动态载荷的响应情况,对SCARA机器人进行了谐响应分析,得到SCARA机器人的谐响应变化曲线,结果表明,SCARA机器人的第7阶固有频率对其动态性能影响最大。通过分析数据,为SCARA机器人的改进和今后的结构设计提供了依据。     

超短半径水平井导向筛管结构优化设计

导向筛管是超短半径水平井柔性钻具的重要组成部分,其结构尺寸的合理性直接影响钻具的造斜能力。基于导向筛管与井眼曲率相匹配的条件,采用贝塞尔曲线拟合导向筛管运动轨迹方程,得到导向筛管单节最大长度。在满足强度和弯曲刚度条件基础上,对各结构参数进行了优化。采用有限单元法,考虑导向筛管的材料非线性及横缝之间的接触非线性,建立了导向筛管有限元模型,并给出了求解策略。对优化后的单节导向筛管进行力学分析,验证了导向筛管结构优化设计的合理性。研究成果为导向筛管开槽结构设计提供理论参考,为超短半径水平井的成功钻进提供必要的工具支持。     

卧式拉延压力机六杆变速机构的优化设计

对卧式拉延压力机六杆变速机构优化设计进行了研究.首先,推导出了六杆变速机构滑块的位移和速度公式.其次,根据六杆变速机构结构的特点,建立了卧式拉延压力机六杆变速机构优化设计数学模型.最后,用C++语言和半惩罚函数优化方法,编写了卧式拉延压力机六杆变速机构优化设计程序,以1250kN卧式拉延压力机六杆变速机构为例进行优化设...     

煤矸分拣机械爪结构优化设计及有限元分析

以目前煤矸分拣生产线广泛采用的一种机械爪为研究对象,针对煤矸分拣机械爪抓取不牢固等问题,建立该机械爪的三维模型,在对其进行力学分析计算的基础上,使用Adams软件内置的OPTDES-GRG算法模块对机械爪进行结构优化设计,并用Workbenches对机械爪受力较大的构件和其整体结构进行了应力分析。结果表明,经过结构优化之后的手爪强度满足使用要求,力学性能有了显著提高。     

基于Neuber公式的焊接制造对运载火箭储箱承载力的影响

利用Neuber公式对大型运载火箭的2219铝合金储箱液压过程中能够承受的内压力进行估算. 其中,接头微区的力学性能通过微小力学试验得到,不同结构模型接头焊趾处的弹性理论应力集中系数通过线弹性有限元法得到. 最后将微区力学性能代入有限元模型进行弹塑性计算,验证Neuber公式计算贮箱承载力的精度. 对比发现,在承载力预测中,接头局部的力学性能以及几何缺陷引起的应力集中情况都会严重影响结构的承载力,极端危险条件下的应力集中系数可以达到5.156,而承载压力仅有1.21 MPa,为无焊缝时承载力的37.81%;Neuber公式的应力误差为8.5%,应变误差为2.3%,其估算结构承载力的精度比较高.     

管道全位置焊接机器人结构设计与分析

针对长输油气管道焊接效率低、劳动强度大和焊接质量不稳定的问题,研制了一种管道全位置焊接机器人。根据野外施工特点,采用模块化设计方法,确定了焊接机器人结构,主要包括行走机构、焊炬调节机构和送丝系统三部分,并对其结构特点和工作原理进行了分析。根据机械模型建立了机器人的运动学方程,进行了仿真和试验研究,仿真结果表明：该机器人可以完成对应壁厚钢管的焊接,且焊接质量良好。     

Microstructure and Mechanical Properties of Cold Metal Transfer Welding Similar and Dissimilar Aluminum Alloys

Integrating structures made from aluminum alloys in automotive industry requires a large amount of joining. As a consequence, the properties of the joints have a significant influence on the overall performance of the whole structure.Robot cold metal transfer welding is a relatively new joining technique and has been used in this work to join 6082-T4 and5182-O aluminum alloy sheets by using ER5356 and ER4043 filler metals. Microstructure characterization was performed by optical microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy, and the mechanical properties were measured by tensile and hardness tests. A correlation is made between welding variables, mechanical properties and the microstructure of welded joints. Results indicate that robot cold metal transfer welding provides good joint efficiency with high welding speed, good tensile strength, and ductility. Owing to the low heat input of robot cold metal transfer welding process, the heat affected zone microstructure was quite similar to base metals, and weld metal microstructure was the controlling factor of joint efficiency. The best performing were the 5182/5182 joints welded with ER5356 and these had mechanical property coefficients of 100%, 98%, and 85% for yield strength, ultimate tensile strength, and elongation, respectively.     

步行式可攀移作业机器人设计及运动学研究

针对大型钢结构如船舶中的检测，防腐等高空危险作业，研究设计一种新的步行式可攀移作业机器人。采用了具有行星齿轮和电磁脚的机器人结构设计，建立了机器人的运动学模型，进行了运动分析，给出了该机器人运动学数值解。通过实例运行仿真分析验证了本设计的可行性。