并联机器人机构静刚度研究现状与展望

静刚度是并联机器人机构的一项重要性能评价指标,是并联机器人研究的热点领域之一。从有限元分析、静刚度解析模型、静刚度分析和静刚度设计等4个领域对并联机器人机构的静刚度研究现状进行了总结回顾,并对其未来发展趋势进行了分析。     

机器人关节刚度辨识方法研究

刚度作为工业机器人领域研究中的关键对象，对机器人在机械加工领域的应用有着重要影响，因此对其刚度进行精确辨识有深远意义。针对以往刚度辨识试验中存在的不足及未考虑到的问题，提出了一种较以往试验更为标准化且精确的试验方法，全面考虑刚度辨识试验中多个影响因素，利用MATLAB软件优化试验设置与机器人位姿，在建立系统运动学DH参数模型及传统静刚度模型的基础上，完成对机器人刚度的识别计算。试验结果显示出优化后的方法有效提高了求解的刚度矩阵其准确性。     

3-TPT并联机构静刚度特性分析与仿真

以3-TPT并联机构为研究对象,从静力学分析入手,利用逆运动学雅可比矩阵获得机构的力雅可比矩阵,基于新刚度守恒矩阵,对机构的静刚度矩阵进行分析和求解。分析机构的工作空间以避免无关数据对分析结果的影响,以静刚度性能商为评价指标,利用Matlab软件对该机构静刚度进行仿真。通过机构静刚度仿真结果,可以清楚地观察刚度的分布情况,并获得刚度薄弱区域与最大刚度区域的位置,进而分析机构静刚度的变化趋势。这一研究对并联机构的静刚度性能评价指标的建立具有重要意义,其结论也可以用于并联机构尺寸设计及其结构优化。     

基于遗传算法的机器人加工位姿优化研究

针对工业机器人的加工效果具有位姿依赖性这一特点,基于机器人性能评价指标和遗传算法提出一种优化机器人加工位姿的方法.建立机器人正运动学模型和静刚度模型并选取机器人运动性能评价指标和刚度性能评价指标;通过蒙特卡罗法得到机器人运动性能、刚度性能在关节空间和笛卡儿空间的分布图,通过分布图研究机器人各关节对机器人运动性能、刚度性能的影响;基于机器人运动性能评价指标和刚度性能评价指标设计适应度函数,使用遗传算法对机器人加工位姿进行优化,优化后机器人性能得到了提升.     

3-PPSR并联微动机器人静刚度分析

为简化6支链并联微动机器人的复杂结构,减小装配误差,提出压电陶瓷驱动的3-PPSR构型6自由度并联微动机器人结构.采用整体式下平台和三条两端带有柔性球铰链和直圆柔性铰链的支杆,使结构紧凑并有利于提高精度.为分析对并联微动机器人精度具有重要影响的静刚度指标,首先求出此类机器人的逆解矩阵及支杆柔性铰链处微小角位移和末端位姿的关系.在此基础上,考虑支杆两端柔性铰链和弹性平板的弹性变形,运用虚功原理推导并联微动机器人静刚度矩阵.进而仿真分析机构各几何参数对静刚度的影响,获得支杆两端铰接点半径及直角弹性平板和支杆两端柔性铰链尺寸对刚度的影响规律,为此类并联微动机器人刚度配置和机构优化设计提供理论依据.     

新型导管搬运机器人的静刚度及动态特性分析

为提高航空导管的加工效率,配合数控弯管机进行直管弯曲加工工作,设计了一种新型三坐标式导管搬运机器人.该机器人在搬运导管的工作过程中,其静刚度与动态特性是影响工作质量与精度的重要因素.针对该三坐标式搬运机器人的特点,利用旋量理论求解出该机器人的雅可比矩阵;利用有限元仿真软件对其进行静刚度分析,找出机器人工作的极限位姿,并对该机器人位姿进行模态仿真分析;结合静刚度映射理论对其进行静刚度辨识试验并求解出其刚度矩阵,进行了模态试验;试验分析结果与仿真结果进行对比,误差均不超过10％,验证了所建立模型的有效性.从而保证了搬运机器人较高的工作质量与连续性.     

3自由度柔性微机器人的静刚度分析

柔性微机器人要求具有很高的定位精度，而其静刚度在很大程度上决定着这一指标。针对目前对柔性微机器人静刚度分析中存在的不足，采用了结构分析中的柔度矩阵法：首先建立起机构中柔性单元的柔度模型，同时通过不同坐标系间的转换和单元节点处位移协调方程和力平衡方程的建立，递推出机器人末端相对参考坐标系下的静刚度矩阵。最后，以3自由度并联柔性微机器人为实例分析了该机器人的静刚度。分析表明：利用柔度矩阵法分析柔性微机器人运动学问题不仅便于计算，更接近柔性机构的本质。     

汽车排气系统吊耳耐久性及隔振性能优化

优化匹配排气系统的波纹管刚度及橡胶吊耳刚度,既能衰减发动机振动激励及路面不平引起的排气系统振动,又能提升橡胶吊耳的耐久性。针对排气系统橡胶吊耳的静载荷分布不均匀及其隔振性能不足的问题,给出了同时提升橡胶吊耳耐久性及其隔振性能稳定性的优化目标,其中包括表征吊耳静载荷分布均匀性的静载荷标准差以及表征排气系统挂钩动反力分布均匀性的动反力最大值标准差。采用多岛遗传算法优化了某车型排气系统波纹管及橡胶吊耳的刚度,优化结果表明橡胶吊耳静载荷和排气系统挂钩动反力最大值的均匀性改善明显,吊耳隔振性能有不同程度的提高。     

一种平面二自由度并联机器人机构刚度性能与运动学参数关系研究

以一种运动平台作平面内平动且具有较小运动惯量的平面二自由度并联机器人为研究对象,不同于以往的研究方法,这里综合考虑机器人的输入与机器人机构的几何尺寸作为机器人运动学参数,对它们量纲一化,建立了该机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人刚度性能评价指标,进而绘制了机器人刚度性能图谱,在此基础上探讨了机器人机构刚度性能与运动学参数之间的关系。刚度性能图谱将有助于该机器人机构的分析和设计,这里提出的新的研究方法为以移动副为驱动的平面并联机器人的机构综合提供了一种全面而有效的方法。     

轿车白车身静刚度分析研究

主要介绍了车身静刚度分析对轿车NVH等性能的影响。还简单介绍了白车身扭转和弯曲静刚度的工作原理,并且结合某款车型的白车身静刚度的试验,对白车身静刚度的试验过程进行介绍。     

轿车白车身静刚度试验中若干问题的探讨

轿车白车身静刚度试验是获取静刚度值的重要手段,以国产某轿车静刚度试验为例,对于试验流程及方案选择等若干问题进行探讨,并提出试验基本流程与方案选择原则,研究结果可在较大程度上规范化静刚度试验流程,缩短试验周期。     

准零刚度隔振器及其弹性特性设计

结合电子行业军用标准《准零刚度隔振器设计与应用技术导则》的编制工作，介绍了准零刚度隔振器的定义、分类及其设计方法，并有线性准零刚度隔振器及非线性准零刚度隔振器的设计示例。     

正,负刚度并联结构的稳定性及应用研究

从判定系统静态稳定性的能量准则出发，推导了判定弹性系统静态稳定性的刚度准则，从而十分方法地解决了正、负刚度并联结构的稳定性问题，文中还对此结构在振动控制中的应用进行了研究。     

圆筒形囊式隔振器静态和动态特性研究

介绍了利用材料试验机测试囊式空气弹簧隔振器静态、动态特性的原理及方法,并对某试样进行了测试和分析。结果表明,囊式空气弹簧隔振器的额定荷载及额载静刚度与充气气压基本成线性关系,额载动刚度随气压的增加而变大,振动频率对动刚度影响不大。     

电液伺服阀中弹簧管刚度测量方式转换的研究

为了使新研制的刚度测量台在伺服阀弹簧管刚度的高精度测量中得到很好地应用,在对传统的手工吊砝码施力、显微镜读取变形的弹簧管刚度测量老方法的受力变形分析的基础上,推导出弹簧管力矩-转角刚度与显微镜观测点线位移的表达关系式,然后选取多个弹簧管进行两种测量方法的对比实验,对实验数据进行分析并同理论推导的表达式进行对比,修正其关系式,给出实际生产应用中两种测量方法的转换修正系数和对应表达式,据此可以将弹簧管刚度测量老方法转换为新型刚度测量台测量方式。     

气动肌肉的刚度特性分析

对气动肌肉的静动态刚度进行了理论分析，提出了气动肌肉气压刚度概念并得到了其表达式，探讨了不同因素对气动肌肉刚度的影响，并研究了由气动肌肉驱动关节系统的刚度特点。     

磁悬浮系统结构静刚度与结构动刚度测量实验

在提出结构静刚度与结构动刚度定义的基础上,用加载砝码法和用BK振动仪加载正弦信号的实验方法测量磁悬浮盘片系统结构静刚度与结构动刚度,得到激振频率—位移曲线图、激振频率—动刚度曲线图、外力—位移曲线、外力—动刚度曲线图,从中找出磁悬浮系统结构静刚度与动刚度的规律、特点,并比较不同实验方案的结果,验证了实验的合理性与数据的正确性,为进一步理论研究磁悬浮系统的支承特性提供实验依据。     

基于弯曲刚度和扭转刚度的白车身优化分析

随着全球能源的日益紧缺和和制造成本增加,汽车轻量化设计已经成为汽车制造商的主流设计。为了降低白车身的重量,提出了基于刚度灵敏度的方法来实现减重。以处在开发的中后期的某款车为例,利用有限元软件Nastran进行了计算和分析。综合质量灵敏度、刚度灵敏度和优化板件的数量,提出了两种优化方案。并考虑到汽车处在的开发阶段、成本以及整车性能,选取了最佳的优化方案,在不降低汽车性能或者性能降低较小的情况下,实现了车辆的轻量化。最后对优化方案的选用原则和要求进行了总结。     

金属波纹管刚度的简化有限元分析

金属波纹管广泛应用于机械密封系统,而刚度是金属波纹管设计的主要性能参数。介绍了利用ANSYS软件的Matrix27刚度单元模拟金属波纹管的方法,通过建立的简化有限元模型分析了金属波纹管的轴向刚度和扭转刚度。相较于波纹管实体模型,简化模型的规模和计算量大幅度减少,计算效率得到提高。将简化有限元模型计算所得刚度结果与有限元实体模型计算结果及EJMA工程实际经验公式计算值进行了比较,并利用已有的实验结果进行了验证。其结果吻合良好。该简化模型在研究含有波纹管的整体系统时尤其方便,如对基于整体系统响应的各类波纹管的结构参数优化等具有通用意义,并能有效提高有限元建模及分析效率。     

基于曲柄滑块机构变刚度关节的设计与分析

为了解决人机交互中的物理接触带来的刚性碰撞和安全隐患问题,以机器人关节模块为出发点,提出了一种新型变刚度关节。设计了变刚度关节的曲柄滑块刚度调节机构,分析了变刚度原理,建立了数学模型,搭建了样机,分别就关节刚度与关节偏转角度、板簧有效长度、调节机构输入角等参数关系进行了实验分析。实验证明,该方案可实现关节刚度的调节。