小型地面移动机器人运动学分析及控制研究

研制了一种带前摆臂结构的小型地面移动机器人,建立了该机器人的运动学模型,确定了该机器人驱动轮转角与机器人位姿间的关系,为小型地面移动机器人的控制系统的设计提供了理论依据.该机器人的控制系统采用上下位机控制方式实现了对机器人的遥控控制,即上位机为 PC 机,下位机采用单片机.采用流向控制标志位查询判断驱动信号的流向,使机器人移动载体、摆臂和摄像装置的驱动电机可以协调运动.对该机器人各机构的运动进行了仿真,并得到了机构匀速运动过程中的主驱动轴转角、摆臂转角及摄像头转角等 3 个主要机构的运动参数曲线,验证了机器人各机构的运动性能.     

机电复合凸轮机构的运动规律

目的提出机电复合凸轮机构,即将电凸轮与机械凸轮串行联接,通过改变电凸轮输出,达到使机械凸轮输入轴可控的目的。方法采用构建复合机构运动规律参数化模型的方法,对从动件运动规律进行研究。通过Matlab人机交互界面使凸轮输入轴的可控实现可视化。结果将电凸轮与机械凸轮有效结合,得出了机电复合凸轮机构的运动规律曲线。结论实现了凸轮输入轴速度阶段性大小、方向的变化和启停。在保持原有凸轮廓线不变的基础上,实现了个性化生产,从动件运动曲线由单一化变为多元化。     

上三角肘杆式压力机主驱动机构的运动学分析

针对压力机主驱动机构的运动特性,提出了一种上三角肘杆式压力机主驱动机构。根据该机构的工作原理,建立了上三角肘杆式主驱动机构的工作原理示意图和仿真模型,根据各连杆的几何关系,运用机械系统运动学分析软件ADAMS依次对连杆1~7进行了运动学仿真计算,得到了肘杆机构的所有杆件在不同杆长条件下对应的位移、速度和加速度的变化曲线。获得了上三角肘杆机构各个杆长的运动特征,分析了每个连杆对主驱动机构工作状态的影响,揭示了上三角肘杆式压力机主驱动机构在工作过程中的运动规律,为实际工况下确定机构参数提供理论依据,为后续更深入和详细的进行肘杆机构的研究奠定了一定基础。     

双回转驱动RRPRR型五杆机构运动分析

研究了平面五杆机构中RRPRR型滑块五杆机构在不同参数匹配下的轨迹曲线及速度。以矢量法和矩阵运算法分别建立五杆机构在普通双回转驱动下的运动模型,结果表明,两种计算方法具有同等精度。对比两种方法的计算量和结果表达形式,可知矩阵计算方法具有计算量小且易于编程的特点。由于机构在不同参数匹配下的运动特性不同,因此对不同杆长匹配、不同传动比匹配下的五杆机构输出轨迹和输出速度进行研究。分析表明,调整两驱动杆件长度匹配、机架长度以及传动比匹配均可改变输出轨迹域形状,并会引起速度波动的增加。通过对机构参数进行研究可为相关的工程设计人员提供借鉴。     

基于SolidWorks Motion的灌装机分瓶机构凸轮曲线设计

目的对新型分瓶机构进行运动分析,并采用新方法设计组合机构的凸轮曲线,以提高设计效率。方法通过对此分瓶机构的运动分析,对从动件的运动原理深入了解的基础上,应用三维软件SolidWorks建立了简化机构模型,根据凸轮设计的反转原理,利用软件中的Motion分析功能,为梅花瓣构件及从动齿轮附加满足工程需求的驱动,然后进行了运动仿真。结果通过Motion分析中的"跟踪路径"功能对凸轮滚子中心点进行路径跟踪,得到了其轨迹曲线即凸轮的轮廓曲线。结论根据生成的凸轮曲线建立三维实体模型,与原有机构进行装配并仿真分析,验证了凸轮曲线的正确性,也验证了利用Motion分析进行凸轮曲线设计的高效性。     

蛇形机器人的翻滚运动及其越障研究

提出了一种新型蛇形机器人机构。该机构既可以实现平面运动又可以实现空间运动。建立了其空间运动学模型并实现了空间翻滚运动。实验结果表明：翻滚运动不需依靠模块与地面之间动摩擦力方向差来实现驱动，而是通过模块与地面之间静摩擦力和互相垂直的两个运动平面内异相波的相互作用产生驱动力。翻滚的方向和姿态由两个波形曲线的相差和传播方向决定。利用翻滚运动．实现了少模块数蛇形机器人的越障运动．     

液压驱动机械臂的设计与关节驱动分析

设计了一种新型六自由度串联机械臂,并提出了基于液压摆动缸的机械臂驱动关节控制方法。机械臂驱动关节由两个输出轴相互垂直的液压摆动缸提供动能,驱动形式采用闭环液压驱动,闭环控制系统由上位机、信号控制卡、电位传感器等组成。建立了该机械臂的三维模型,应用D-H方法对其进行了运动学建模和正向运动学分析,最后对基于液压摆动缸的机械臂驱动关节控制方法进行了实验分析,得出了机械臂关节运行速度与脉宽调制(PWM)调速占空比的关系,根据实验结果得出了相应的运动曲线关系,为串联机械臂位置控制、运动路径控制研究提供了基础。     

3-CUR并联分拣机器人的运动学分析与仿真

目的我国传统的食品生产行业,以人工分拣为主,自动化程度低,需耗费大量的劳动力,设计一种3-CUR并联机器人,用于食品生产的快速分拣。方法运用螺旋理论分析了该机构的自由度数目和类型,并且用修正的Grubler-Kutzbach公式对该机构的自由度进行了验证。接着使用D-H运动链参数表示法和欧拉角表示法,求解该机构的位置反解,采用三维动态法和Matlab软件对该并联分拣机器人的工作空间进行了分析与仿真,最后利用ADAMS软件对该机器人的运动性能进行了仿真分析。结果该机构可以实现一平(沿z轴的平动)两转(绕x轴y轴的转动)的运动,工作空间大,可达范围广,没有出现奇异点,末端执行器各参数的运动曲线呈有规律的周期性变化,可满足分拣机器人所需的运动和工作范围。结论该机构运动性能优越,稳定性好,具有良好的工作空间,可实现食品生产过程中的高速自动扫描和分拣,在包装自动化领域具有潜在的应用价值。     

新型压电双晶片式惯性旋转驱动机构设计

提出了一种通过机械方式控制压电驱动机构和接触面间摩擦力矩的有序变化,形成以压电双晶片振子为驱动元件的新型压电惯性旋转驱动机构的研究方案．研究了该机构的运动机理,指出通过改变机构向不同方向运动时和支撑面之间的摩擦系数值,可以实现压电驱动机构的定向运动．对机构惯性冲击力矩的产生、摩擦阻力矩的改变形式进行了分析．设计了压电惯性旋转驱动机构,制作了试验样机,并对相关性能进行了测试试验结果证明该机构可以实现预期的运动.     

一类具有弧形移动副的3-RPS并联机构研究

现有3-RPS并联机构运动支链中部的消极驱动副都采用直线移动副,导致机构的灵活度、承载能力均不高。基于TRIZ曲面化(Spheroidality)原理,通过改变运动副的形状以及增加运动副之间的接触面积,来提高机构的灵活度以及承载能力。提出了3种具有弧形移动副的3-RPS并联机构,其运动支链均由1个转动副R、1个弧形移动副P和1个球铰S构成。其中第1种并联机构的驱动副轴线共线,第2种的驱动副轴线相互平行,第3种的驱动副轴线共面并彼此相交。采用螺旋理论,建立运动支链中运动副在一般位形下的运动螺旋形式,并分析动平台所受的约束力,实现对这些机构自由度、运动特性和灵巧度的求解。结果表明:第1种机构的动平台转动中心为弧形连杆的中心,动平台绕Z轴的旋转相对其他2个方向的旋转具有解耦性,第2、第3种机构的动平台转动中心是各支链球铰中心与弧形连杆中心连线的交点,此交点随动平台位姿的变化而变化;此外,这3种机构的灵巧度较高,而第1种机构的灵巧度高于后2种机构,第2、第3种机构的灵巧度相同。这3种机构具有结构对称、机构简单、刚度高、承载能力大等特性,可应用于虚轴机床、航空模拟设备、医疗设备等领域。     

一种声强计算的新方法

采用p-p法计算声强时，需要将两声器测得的声压进行平均作为被测点的声压，将两声压进行差分计算来间接获得声振速，常规声压平均一般均基于算术平均算法，分析发现；在高频区误差较大；针对声场大多呈非线性的特点，提出了应用几何平均计算声压的方法，并分别以两同相小球源和声柱为例。对基于这两种计算声压的方法得到的声强误差进行了对比分析，结果表明：在高频区由几何平均计算声强的精度明显高于由算术平均计算声强的精度。     

轻量级J2EE快速开发框架的设计与实现

基于Web的MVC framework在J2EE的世界内空前繁荣,几乎每隔一两个星期就会有新的MVC框架发布。很多国内软件公司也有一套自己的开发框架,但其中绝大多数是对现有开源框架的整合,少有完全自行设计的框架,本文在借鉴主流开源框架Struts,webwork的基础上,设计并实现了一套轻量级J2EE快速开发框架。     

电能功率现场测量方法的计量性能

在功率测量原理的基础上,讨论了前端加源测值法和后端同步测值法的原理和特点,通过现场电能功率不同测量接入方式下的计量性能试验,并根据试验结果和不确定度的分析评定,指出两种方法的电能功率现场测量的计量差异,验证了两种现场功率测量方法计量性能一致性,对电能功率的现场测量工作具有参考价值。     

煤矿井下局部通风机“双风机双电源自动切换及三专两闭锁”功能的探讨

煤矿井下局部通风机实施“双风机双电源自动切换及三专两闭锁”功能,是保障煤矿掘进工作面通风安全的重要手段。本文对煤矿井下局部通风机“双风机双电源自动切换及三专两闭锁”功能进行了探讨。     

声强传感器特性对扫描声强法确定声源声功率的影响

文中以典型的矩形测量面方波扫描路径为例 ,分析了扫描声强法测量声源声功率时双传声器互谱声强传感器的有限差分近似误差、近场效应误差、相位不匹配误差与声源频率、测量面离声源的距离以及声强传感器两传声器间的间隔之间的关系。结果表明根据声源频率合理地选取参数可以减小声强传感器所带来的误差 ,从而为保证扫描声强法测量声源声功率测量准确度提供了依据。     

A new method to evaluate alternate AC power source effects in multi-unit nuclear power plants

In order to evaluate accurately a station blackout (SBO) event frequency of a multi-unit nuclear power plant that has a shared alternate AC (AAC) power source, an approach has been developed which accommodates the complex inter-unit behavior of the shared AAC power source under multi-unit loss of offsite power conditions. The SBO frequency at a target unit of probabilistic safety assessment could be underestimated if the inter-unit dependency of the shared AAC power source is not properly modeled.The approach is illustrated for two cases, 2 units and 4 units at a single site, and generalized for a multi-unit site. Furthermore, the SBO frequency of the first unit of the 2-unit site is quantified. The methodology suggested in the present paper is believed to be very useful in evaluating the SBO frequency and the core damage frequency resulting from the SBO event. This approach is also applicable to the probabilistic evaluation of the other shared systems in a multi-unit nuclear power plant.     

基于几何平均声压的声强计算的误差分析

采用p—p法计算声强时，需要用两个传声器测得的声压的均值代替被测点的平均声压，用两声压进行一阶差分来间接获得声振速。声压平均一般基于算术平均算法，分析发现：在高频区误差较大。针对声场大多呈非线性的特点，提出了应用几何平均计算声压的方法。并以平面声源、单极子、偶极子三种声源为例，对基于这两种计算声压的方法得到的声强误差进行了对比分析，结果表明：在高频区由几何平均声压而得到的计算声强的误差小于由算术平均而得到的计算声强的误差。     

On the use of confidence levels in risk management

A framework for incorporating uncertainty in risk management is developed and applied to two aspects of decision making: meeting standards or safety goals, and cost-benefit criteria. The framework is applied to several case studies including toxic chemicals in water, failure of civil engineering structures and nuclear power plants. The framework proposes that decisions be based on a level of confidence, in addition to comparing best estimate or point values with standards and goals.     

Treatment of uncertainties in space nuclear risk assessment with examples from Cassini mission applications

By means of several examples from a recent comprehensive space nuclear risk analysis of the Cassini mission, a scenario and consequence representational framework is presented for risk analysis of space nuclear power systems in the context of epistemic and aleatory uncertainties. The framework invites the use of probabilistic models for the calculation of both event probabilities and scenario consequences. Each scenario is associated with a frequency that may include both aleatory and epistemic uncertainties. The outcome of each scenario is described in terms of an end state vector. The outcome of each scenario is also characterized by a source term. In this paper, the source term factors of interest are number of failed clads in the space nuclear power system, amount of fuel released and amount of fuel that is potentially respirable. These are also subject to uncertainties. The 1990 work of Apostolakis is found to be a useful formalism from which to derive the relevant probabilistic models. However, an extension to the formalism was necessary to accommodate the situation in which aleatory uncertainty is represented by changes in the form of the probability function itself, not just its parameters. Event trees that show reasonable alternative accident scenarios are presented. A grouping of probabilities and consequences is proposed as a useful structure for thinking about uncertainties. An example of each category is provided. Concluding observations are made about the judgments involved in this analysis of uncertainties and the effect of distinguishing between aleatory and epistemic uncertainties.     

A computational framework for scale‐bridging in multi‐scale simulations

A computational framework for scale‐bridging in multi‐scale simulations is presented. The framework enables seamless combination of at‐scale models into highly dynamic hierarchies to build a multi‐scale model. Its centerpiece is formulated as a standalone module capable of fully asynchronous operation. We assess its feasibility and performance for a two‐scale model applied to two challenging test problems from impact physics. We find that the computational cost associated with using the framework may, as expected, become substantial. However, the framework has the ability of effortlessly combining at‐scale models to render complex multi‐scale models. The main source of the computational inefficiency of the framework is related to poor load balancing of the lower‐scale model evaluation We demonstrate that the load balancing can be efficiently addressed by recourse to conventional load‐balancing strategies. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.