基于振动特性的码垛机器人结构优化

以设计的四自由度高速重载码垛机器人为研究对象,基于有限元建模法与AYSYS软件建立了其柔体动力学模型,对其末端振动进行了分析与求解。对码垛机器人进行模态分析,分析机器人振动形式以及振动最薄弱的部位。针对振动最薄弱的部分提出了一种基于码垛机器人末端振动特性,对其构件结构尺寸参数进行优化的方法。以大臂为例,通过截面尺寸优化,在不增加重量的前提下,使其末端振动的最大振幅得到了一定的改善。该研究为码垛机器人动态特性分析以及基于机器人末端振动特性的结构优化提供了理论基础与依据。     

基于ADAMS的SCARA机器人的振动特性分析

以SCARA机器人为研究对象，在ADAMS软件中建立SCARA机器人的三维模型，对其进行振动特性分析，通过分析加速度得知机器人哪个部位比较薄弱，从而得知机器人在工作过程中容易发生故障的部位，可以对其故障加以预防并减少机器故障带来的损失。对研究在复杂工作环境中运作的高精度SCARA机器人的故障诊断及预防提供理论与技术支持，并且可以应用于其他机器人故障诊断中。     

基于ANSYS技术的主从控制机械臂支承架模态分析及优化

针对主从控制机械臂支承架的特点,利用ANSYS对机械臂支承架进行了模态分析,并在此基础上分析支承架模态振型对主从控制机械臂性能的影响,找到了支承架振动的薄弱部位,通过在关键位置安装加强筋优化支承架结构.结果表明优化后主从控制支承架性能稳定,最大变形量小,振动降低,符合减振降噪的目的.     

一种振动翼栅的综合设计

根据某风洞实验室的要求设计了一种振动翼栅,运用SolidWorks软件建立了振动翼栅的三维模型。采用拉格朗日法建立了振动翼栅的动力学方程,得到电机力矩的函数方程。基于ADAMS虚拟样机对机构进行动力学仿真。并用MATLAB软件对动力学模型进行分析得到力矩的函数曲线,其与仿真得到的结果一致,说明了动力学模型的正确性和机械结构设计的合理性。基于MATLAB软件分析得出电机输出最大力矩的条件,计算出最大力矩,选择电机参数,完成控制系统设计。完成样机实验,机器运行良好。     

基于ANSYS WORKBENCH的带电作业机械臂模态分析及振动控制

带电作业机械臂作为配网带电作业机器人的主要执行机构,其机械性能决定了机器人工作的可靠性。研究利用Pro/Engineer软件建立了机械臂在两种典型极限位姿下的实体模型,并运用ANSYS_WORKBENCH软件分析了在有预载荷的情况下,机械臂在这两种位姿时的结构静力学特性及模态特性。基于模态分析结果,采用动力学前馈补偿的方法,对机械臂的振动进行主动控制,有效抑制了机械臂在工作过程中的振动现象。     

SCARA机器人大臂结构模态分析与拓扑优化

选择顺应性装配机器手臂(SCARA)在水平面内运动速度快、重复定位精度高。为优化SCARA机器人大臂机械结构性能,减轻大臂重量,采用了模态分析与拓扑优化相结合的方法。首先建立SCARA机器人大臂三维模型,导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中作静力学分析和模态分析,得到前6阶固有频率和振型结果;然后,利用拓扑优化方法为大臂去除材料的优化方向提出建议,重新设计大臂的优化结构并计算优化结构的模态参数;最后,对比优化前后模态参数结果,证明优化后的结构在减轻大臂重量的同时提高了大臂的机械性能。     

混凝土水力破拆机械臂有限元分析及结构优化

以混凝土水力破拆机械臂为研究目标,运用SOLIDWORKS和ANSYS WORKBENCH对机械臂进行有限元仿真分析,研究机械臂的振动特性,指出结构中薄弱部位,并提出优化方案,比较优化前后应力、形变云图和模态振型图,结果表明:机械臂的整体刚度、强度得到提高,应力、形变明显降低,同时机械臂的一阶固有频率提高明显,有效避免了破拆作业中共振现象的发生,同时模态分析结果为抑制机械臂振动提供了参考依据。     

络筒机摆动握臂式防叠机构的模态分析

针对摆动握臂式防叠机构的振动性能对其结构稳定性及防叠对象筒纱质量的直接影响,对摆动握臂式防叠机构的振动特性进行了研究。首先利用Pro/E与ANSYS Workbench软件协同建立起了摆动握臂式防叠机构的三维几何实体模型,然后利用ANSYS Workbench的有限元分析功能对其进行了模态分析,得到了摆动握臂式防叠机构的固有频率、固有振型及变形量,并对摆动握臂式防叠机构的工作频率与固有频率进行了比较分析。考虑到该机构非正常工作状态下可能发生共振,对其固有振型及变形量进行了分析,并针对防叠机构工作过程中的薄弱环节提出了改进意见。研究结果表明,机构在正常工作过程中不会发生共振,在意外发生共振时,筒锭部位为最薄弱的环节。     

基于VB的岸桥机房电机底座振动快速分析

根据岸桥机房振动测试结果分析出导致机房振动的主要原因,发现提高电机底座横向刚度可以有效抑制振动.基于将系统简化为单自由度强迫振动模型和有限单元法两种计算方法,利用VB分别编制了能将电机及底座参数化的振动快速分析软件.通过分析电机底座不同结构布置形式对其固有频率和最大振动响应速度的影响可知,增大电机底座截面惯性矩可以降低系统振动响应;快速分析软件分析结果与ANSYS计算结果一致,同时比较了用两种方法编制的软件的优缺点.运用所编软件对某岸桥机房电机底座进行了快速优化设计,振动实测数据与分析结果吻合,证明了快速分析软件分析结果的可信度和所用方法的可靠性.     

基于数值模拟技术的SCARA机器人本体设计与优化

SCARA机器人被广泛应用于制造业,要求其重量轻、精度高、刚度大、动作迅速。利用数值模拟技术对SCARA机器人进行结构和电机参数优化设计。首先利用仿真分析软件Radioss分析SCARA机器人极限载荷下的静刚度;然后利用Optistruct软件对SCARA机器人进行结构轻量化设计,根据优化结果调整SCARA机器人第一臂结构;最后利用Adams软件对优化后的SCARA机器人进行虚拟样机仿真,获得其最优的电机和减速机参数,为SCARA机器人电机选型提供依据。     

基于线性二次型的刚柔耦合挖掘机机械臂轨迹追踪与振动控制

针对挖掘机机械臂在运行过程中轨迹追踪和振动控制问题,建立了刚柔耦合挖掘机机械臂非线性动力学模型,对模型中关节角变量和弹性变量两部分进行解耦,并对挖掘机机械臂轨迹追踪和残余振动抑制进行计算,最后根据计算数据对建立相关模型进行数值验证。研究结果表明,挖掘机机械臂刚柔性耦合轨迹跟踪控制方法是有效的,利用线性二次型最优控制方法对挖掘机机械系统由柔性机械臂的弹性变形所引起的残余振动起到了明显的抑制效果。     

功能振动载荷作用下民机发动机区域液压管路动力学响应研究

民机发动机正常工作时产生的功能振动载荷严重影响了该区域液压管路的安全性能和使用寿命,是民机液压管路设计重点考虑问题之一。针对ARJ21-700民机发动机区域某根液压管路,对其进行功能振动载荷作用下的动力学响应分析。基于传递矩阵法,建立液压管路动力学数学模型;采用ABAQUS有限元软件建立液压管路有限元模型,对其进行模态分析和在功能振动载荷作用下的振动响应分析,得到管路固有频率和应力响应规律;对管路危险部位疲劳寿命进行预估。最后,通过理论计算、仿真分析和试验,验证了液压管路动力学数学模型和有限元模型的正确性,研究结果为民机发动机区域液压管路设计及优化提供了理论参考。     

一种六自由度机械臂的振动特性研究

针对某新型六自由度机械臂末端在工作过程中出现严重抖动的问题,研究了机械臂各运动关节和本体对末端振动特性的影响。构建了机械臂刚柔耦合动力学简化模型,仿真得到了本体在不同工作姿态下的固有频率特性,并结合机械振动测试理论,建立了基于激励+单体+本体+末端振动的路径传递模型;提出了一种机械臂本体固有频率测试和单轴工作模式振动测试相结合的模态试验方法,应用AVANT MI-7008动态频谱分析测试仪,提取了各轴启停时的的振动频率和机械臂本体的一二阶固有频率,获得了机械臂各关节避开共振频率范围。研究结果表明:模态测试获得固有频率和MATLAB仿真结果基本吻合,验证了方案的可行性;为提高机械臂末端定位精度和稳定性提供了一种有效的分析手段。     

SCARA机器人的拉格朗日动力学建模

以SCARA型四自由度机器人为研究对象,采用Denavit-Hartenberg方法建立SCARA机器人的运动学模型,重点使用拉格朗日公式法对SCARA机器人的动力学模型进行了详细地推导,并得出SCARA机器人的动力学方程。同时归纳使用拉格朗日公式法推导机器人动力学模型的一般方法,该方法适用于其他构型机器人的动力学建模。最后对机械臂动力学方程的一般形式进行解析。使用拉格朗日公式法获得准确的机器人动力学模型可以为机器人的结构设计、关键件的选型以及控制器的设计和仿真提供依据。     

基于凸轮曲线理论的2F2R宏微机械臂振动特性分析

以2F2R宏微机械臂为研究对象,采用有限元法建立其动力学模型。基于凸轮曲线理论,详细推导出等加速、5次多项式、变形梯形、摆线、合成正弦、变形正弦等多种运动曲线方程。在上述两方面工作基础上,研究分析了不同运动曲线对2F2R宏微机械臂末端弹性振动的影响及规律,这对该类宏微机械臂的运动轨迹规划具有很好的参考价值。     

连续体机械臂振动特性研究

连续体机械臂的振动是制约其应用的重要因素,在不同的伸长量及不同的弯曲角度下,其振动的阻尼固有频率与衰减系数是不同的,且无法通过理论计算得出,这为连续体机械臂在运动中振动抑制带来了困难。本研究开发了可变长度的连续体机械臂实验平台,利用加速度传感器测量连续体机械臂在不同位姿时,对连续体机械臂末端给定牵引长度并释放时加速度,采用基于参数识别方法标定了连续体机械臂末端振动特性参数,标定了不同位姿参数下连续体机械臂的一阶阻尼固有频率与衰减系数,得到一阶阻尼固有频率与衰减系数关于连续体机械臂长度与弯曲角度的函数。结合加速度传感器所测连续体机械臂末端角速度得到了完整的连续体机械臂末端振动模型。最后通过实验对末端点振动模型进行验证,误差小于10%。     

基于三次S型速度控制算法的移动机械臂末端振动研究

移动机械臂在实际工作环境中,受其自身柔性特征和外部因素的影响而引起机械臂末端的振动,而速度控制是实现机械臂末端抑振的有效手段之一。以UR10机械臂和Husky移动平台组成的移动机械臂为研究对象,针对梯形和S型速度控制算法的不足,提出一种三次S型速度控制算法,通过建立移动机械臂刚柔耦合动力学的理论和仿真模型得到移动机械臂末端的振动位移曲线和加速度变化曲线,验证了三次S型速度控制算法的正确性和抑振效果的有效性。     

双连杆柔性机械臂振动主动控制与实验

为了对柔性机械臂在外部扰动或工作时产生的振动进行快速抑振,设计并搭建出一套刚柔耦合机械臂实验平台,大臂为刚性臂,小臂为柔性臂。首先,采用粘贴在柔性臂根部的压电陶瓷片测得的振动信号作为反馈信号,伺服电机用作驱动器带动减速器驱动机械臂;其次,对柔性臂由于外部激励产生的振动,分别设计了基于输入整形技术(input shaping technology,简称IST)的前馈控制器和基于广义最小方差自校正控制(generalized minimum variance self-tuning controller,简称GMVSTC)的控制算法,对柔性臂振动进行主动控制实验研究;最后,为了验证控制算法的效果,对采用常规比例微分(proportion differentiation,简称PD)控制实验进行对比。实验结果表明,输入整形和自校正控制算法可大幅减少柔性臂振动的时间,均可对柔性臂的振动进行快速抑振。     

2F2R宏微机械臂动力学建模与弹性振动尺度效应分析

柔性宏刚性微机械臂是一类典型的刚柔混合机械臂系统。采用有限元法,以2F2R宏微机械臂为研究对象,通过分析,详细推导和建立具有普遍意义的动力学模型。基于给定关节空间运动轨迹,对2F2R宏微机械臂的结构参量、截面参量、材质、集中质量分布等与系统弹性振动尺度效应之间关系与变化规律进行分析。在此基础上,针对操作空间运动轨迹,采用宏微空间分解方法,进一步分析上述设计参量与系统弹性振动尺度效应之间关系。通过上述两方面研究工作,获得许多有参考价值的研究成果,这对于该类宏微机械臂的设计与控制都将具有重要意义。     

存在振动的某机械臂控制研究

针对火炮自动装填系统机械臂的控制问题,建立了整个机械臂的简化模型,并推导存在振动的机械臂的动力学方程,以便在实验室进行研究。使用ADAMS与Matlab机电联合仿真系统对机械臂进行仿真。通过使用传统的PID控制方案和模糊自适应PID控制方案分别对机械臂进行仿真,对2种方案的结果进行对比。结果表明:模糊自适应PID控制的抗干扰能力较强,能够满足存在振动和变负载条件下机械臂的控制。