一种两自由度并联调姿机构的设计

介绍了一种两自由度的并联调姿机构的结构特点,讨论了这种机构在较小调姿角度情况下的运动学位姿反解和正解,对此机构的可能应用及结构设计中的一些问题也作了分析。     

基于单目视觉的并联机器人末端位姿检测

高效、准确地检测机器人末端位姿误差是实现运动学标定的关键环节。提出一种基于单目摄像机拍摄立体靶标序列图像信息的末端执行器6维位姿误差辨识方法,构造具有平行四边形几何约束的四个空间特征点,并以平行四边形的两个消隐点为约束,建立空间刚体位姿与其二维图像映射关系模型,实现末端位姿的精确定位,然后以Delta高速并联机器人为对象,进行了运动学标定试验,验证该方法的有效性,为这类机器人低成本、快速、在线运动学标定提供重要的理论与技术基础。     

一种两自由度并联机构的位姿分析

对一种具有被动链的两自由度并联机构进行了位姿分析,推导了机构的位姿反解,讨论了位姿正解,给出了该种机构位姿的数值仿真实例,为该种并联机构的进一步研究提供了借鉴.     

平面并联微动平台位姿检测系统的研究

针对微动并联机器人工作空间小、位姿测量时安装传感器比较困难的情况,提出了一种基于双目视觉原理的检测方法。根据图像坐标和世界坐标的对应关系,从两幅对应图像中抽取必要的特征点的信息,建立了基于特征点匹配的三自由度微动平台的位姿测量模型。这种求解位姿的方法,信息量少,运算量小,处理速度快,所需时间短,尤其适于动态测量。测量系统由两台较高分辨率的摄像机、高速数据采集卡、工业PC机以及相关软件组成。分析了测量中相关的误差,并提出了相应措施。在整个测量方案中,所用技术比较成熟,各种设备造价适中,有利于在工业现场实现和推广。     

两自由度并联调姿机构的静力分析

介绍了一种两自由度的并联微动调姿机构的结构特点,推导出调姿机构的运动学逆解,并进行了其静力学正方程和逆方程的计算,给出其雅可比矩阵及其逆,为该并联调姿机构的受力分析和设计,提供了理论基础。     

超声检测并联机器人位姿分析研究

针对多自由度超声检测机器人检测曲面工件时位姿调整困难问题,通过分析超声检测并联机器人的运动学模型,提出了超声背散射检测与并联机器人一体化技术。以实现超声检测探头姿态的特殊控制要求为目标,对检测并联机器人建立了数学模型,提出了一种位姿控制计算方法,并利用Matlab对位姿控制进行了仿真分析,为计算机控制检测探头进行曲面检测提供准确的控制参数。通过超声C扫查实验,对比了超声图像中噪声所占的面积比例和图像轮廓清晰度。实验结果表明,超声检测并联机器人在提高超声探头的位姿控制精度后,能够降低噪声,提高信噪比。     

新型4自由度并联机器人位姿误差分析

将一种新型四自由度并联机器人等效为由串联机构构成的空间闭环机构 ,运用 Denavit- Hartenberg方法提出了运动平台位姿误差的一种分析算法。利用这个算法可以分析各种构件加工、安装误差对运动平台位姿精度的影响。进行了数值仿真验证了算法的正确性。最后分析出对位姿精度影响较大的因素 ,通过重视这些因素可提高实际机构的操作精度     

6-SPS台体型并联机器人位姿正解的研究

从并联机器人的约束方程出发,通过引入中间变量和数学处理,得到以动平台姿态角为未知数的3维方程,结合方向余弦矩阵的特点,降低了方程的非线性程度。在最后的实例中,介绍了同伦算法的思想,采用Li-yorke提出的预估校正法跟踪同伦曲线,求得并联机器人正解方程的一批零点。     

3SPS+1PS仿生并联机构位姿正解和奇异性分析

为克服传统串联式的髋关节试验机在高速度、大承载、复杂运动模拟方面的不足,试制了一台以3SPS+1PS并联机构为核心运动模块的并联式髋关节试验机,而复杂的位姿正解和奇异性是其应用的难点之一。以动平台铰点坐标建立了易于消元的位姿正解解析模型,获得了只含单一变量的高次输入输出方程,证明其最多有8组正解。根据Jacobian矩阵分析了试验机在设计工况下的奇异状态,结合位姿正解证明出现的2个奇异点全为由构型重合造成的正向奇异,并给出了相应的奇异规避策略。     

球面三自由度并联机构位姿正解的研究

利用球面上大圆弧与四元数的对应关系及四元数形式表示的旋转变换,借助Matlab数学软件,推导出球面三自由度并联机构的位姿正解方程。在最后的实例中,介绍了同伦算法的思想,采用预估校正法依次跟踪同伦曲线,求得机构位姿正解方程的全部解。     

偏动式双程SMA驱动器工作机理与能量转换研究

研究了偏动式双程SMA驱动器的工作机理 ,建立了驱动器输出力、输出位移、负载与驱动元件弹性刚度和预变形之间的变量关系。基于热力学基本定律 ,给出了双程SMA驱动器工作过程中能量的周期性流动、转移和转化模型 ,指出双程SMA驱动器双程做功的能量都来源于SMA元件的相变弹性势能 ,能量的一部分用于来程做功 ,一部分在来程转移给偏置元件 ,用于回程时做工 ,还有一部分被释放掉。     

仿医蛭微机器人中SMA的布局及与偏置弹簧匹配的研究

为使仿医蛭管内微机器人在管内爬行时不产生振动 ,在研究其致动机理和振动特性的基础上 ,提出了该机器人弹性足中SMA的最佳布局方式及收缩部件中SMA与偏置弹簧倔强系数之间的最佳匹配关系 ,为此类微机器人的设计奠定了基础     

[PP]S类并联机器人机构姿态描述方法

具有至少两个转动自由度的空间并联机器人机构的姿态描述是机构运动学分析的一个重要内容,描述方法对机构性能分析起着重要作用。[PP]S类并联机器人机构(连接动平台的三个球铰链始终在固定的平面内作平面运动的并联机器人机构)的动平台具有一个移动和两个转动自由度,是并联机器人机构的重要分支之一,位姿描述也是国内外研究的重点。介绍一种用两个角度描述 [PP]S类并联机器人机构姿态的方法,采用该姿态描述方法,[PP]S类并联机器人机构的位姿描述参数可以减少到5个,而且没有绕垂直于动平台平面的轴线的转动伴随运动,减小了此类并联机器人机构运动学分析的难度。与采用3个欧拉角的姿态描述方法相比,这种方法具有运动学描述简单以及伴随运动和姿态工作空间描述方便等优点,符合工程应用需要,是值得推广的一种姿态描述方法     

形状记忆合金控制转子振动的稳定性研究

研究利用形状记忆合金的超弹性和挤压油膜阻尼器控制转子振动,利用形状记忆合金在弹性状态下的应用力－应变曲线,建立了新的系统振动方程,运用非线性理论和运动稳定性理论研究转子在形状记忆合金控制下的振动状态,讨论了系统的稳定性条件,获得系统发生分岔时系统参数之间的关系,并提出了通过改变参数来提高系统稳定性和抑制振幅的方法,最后通过仿真验证了改进后的系统振动抑制效果,仿真结果表明,改进后系统振幅降为改进前的２０％－３０％。     

2-PRS-PRRU并联机构运动学与奇异分析

[PP]S类并联机构可实现1移动自由度和2转动自由度,具有广泛的应用前景。2-PRS-PRRU并联机构属于[PP]S类并联机构。运用螺旋理论分析2-PRS-PRRU并联机构的自由度特性,确定动平台的两条连续转轴。研究2-PRS-PRRU并联机构的伴随运动,证明该机构无伴随运动。建立该机构位置正/逆解模型,推导出位置正/逆解的解析表达式,进而求得该机构的雅可比矩阵。通过对雅可比矩阵的分析,确定机构的逆解奇异、正解奇异和混合奇异。2-PRS-PRRU并联机构具有确定的连续转轴和无伴随运动的特性,使其在实际应用中具有很大潜力。     

一种新型三自由度虚轴坐标测量机机构的误差建模与仿真

设计了一种新型三自由度虚轴坐标测量机机构,给出了其运动学正解模型,依据全微分理论,导出测头位置误差与结构参数误差及3个并联驱动杆长度误差之间的相互关系,从而建立起这种新型并联机构的误差模型;然后利用计算机仿真方法,验证了误差模型的准确性,分析了3个并联驱动杆长度变化以及结构参数误差变化对测头位置误差的影响,为该虚轴坐标测量机机构的加工制造及其误差补偿奠定了理论基础,该并联机构还可用于运动模拟器、并联机床等其它并联运动装备.     

Fabrication and AE characteristics of TINI/A16061 shape memory alloy composite

TiNi/A16061 shape memory alloy (SMA) composite was fabricated by hot press method to investigate the microstructure and mechanical properties. Interface bonding between TiNi reinforcement and A1 matrix was observed by using SEM and EDS. Pre-strain was imposed to generate compressive residual stress inside composite. A tensile test for specimen, which underwent pre-strain, was performed at high temperature to evaluate the variation of strength and the effect of pre-strain. It was shown that interfacial reactions occurred at the bonding between matrix and fiber, creating two inter-metallic layers. And yield stress increased with the amount of pre-strain. Acoustic Emission technique was also used to nondestructively clarify the microscopic damage behavior at high temperature and the effect of pre-strain of TiNi/A16061 SMA composite.     

Active Vibration Control of SMA Actuated Structures using Fast Output Sampling Based Sliding Mode Control

Abstract

Fast Output Sampling (FOS) based discrete sliding mode control is designed for Shape Memory Alloy (SMA) actuated structures to suppress the structural vibration. For the design of discrete sliding mode control the reaching law, method proposed by W. Gao is used. The simulation results demonstrate the performance of the controller. The proposed control technique achieves good vibration suppression. This methodology is more practical and easier to implement, since the measurement or estimation of the system states is not needed for designing the controller.     

基于NiTi合金丝的反射镜柔性支撑结构的应力补偿

针对大口径反射镜柔性支撑结构中柔性槽根部的应力集中问题,提出将NiTi记忆合金丝复合于柔性槽周边的结构方案,借助其预应变产生的拉应力来降低柔性槽根部的应力并保证支撑结构柔性。首先,建立了柔性槽根部的应力分布方程,得出了柔性槽危险截面位置。然后,建立了NiTi合金丝的一维本构方程,设计了桥型和U型两种复合方案,并对其进行了有限元分析。结果表明,采用U型复合的柔性支撑结构的应力改善明显优于桥型复合结构,且对结构柔性影响较小。以NiTi合金丝的拉力F为设计变量,以支撑结构的最大应力p及变形量δ为优化目标,对U型复合结构进行了参数优化设计。优化结果表明,在F为200N时有最优解,p由76 MPa降到37.9 MPa,δ由0.031mm微降到0.028mm,并且最大应力位置偏离柔性槽根部危险区域。对所提出的U型复合方案进行了随机振动试验,试验结果表明,该应力补偿设计有效降低了柔性支撑结构的最大应力。     

镍钛诺合金涡卷弹簧的力学建模与测试

以非接触式形状记忆合金平面涡卷弹簧为例,研究了此类元件的作动原理,建立了镍钛形状记忆合金涡卷弹簧的力学模型。以普通平面涡卷弹簧的计算方式和形状记忆合金的相变方程本构模型为基础,建立了形状记忆合金涡卷弹簧的力学模型,获得了预紧扭力、激励温度、输出扭力和转角位置之间的关系表达式,并且通过两组测试验证了该力学模型和关系表达式。在对激励温度和扭力输出的关系测试中,模型计算值对测试值的确定系数为0.669,最小误差为2.4%,最大误差为215.9%;在对转角位移和扭力的关系测试中,计算值与测试值的确定系数为0.336,最小误差为48.9%,最大误差为350.0%。测试显示,力学模型的计算值与测试的数据具有类似的表征形式。