内燃机主运动机构可靠性分析

 运用机构运动精度可靠性理论到内燃机主运动机构设计中,讨论了内燃机主运动机构运动精度可靠性分析问题．利用一阶Taylor展开方法推导机构运动精度误差表达式,并且引入可靠性理论建立了符合工程实际的极限状态函数表达式．在随机参数分布特性给定的情况下,通过计算机程序可以实现内燃机主运动机构的可靠性分析,迅速、准确地得到平面连杆机构运动精度可靠度．计算表明,所述方法是实用、有效的,具有重要的理论价值和实用意义．     

工业机器人的转角误差对其位置精度的影响

本文以工业机器人ABB IRB4600-60/2.05为研究对象,建立工业机器人的转角误差与机器人绝对位置精度的影响权重关系,并通过转角误差预测机器人工业机器人的绝对位置精度.实验验证过程利用Leica激光跟踪仪AT-960D对工业机器人进行测试与校准,并通过D-H模型逆解出工业机器人各旋转轴的转角误差,最后完成对工业...     

基于多峰分布的大尺度变形翼机构时变可靠性分析

针对机构可靠性的工程问题,提出了一种基于多峰分布的时变可靠性分析方法（iTRPD）,并应用于大尺度变形翼机构的可靠性分析。首先,将变形翼结构模型离散为几个瞬时功能函数,并将其转换为独立正态变量。然后,计算出不同时刻的瞬间可靠度与各向量间的自相关系数矩阵,得到对应的概率密度函数。最后,根据协方差特性与各向量间的相关性,利用1次高维高斯积分将独立标准正态空间的时变可靠度简化为大尺度变形翼机构整体的时变可靠度。结果表明：iTRPD在分析大尺度变形翼时变可靠性时,与蒙特卡洛仿真法（MCS）的相对误差仅为-2.842%,比常规方法TRPD好;对功能函数调用次数为415,远小于MCS的1×109次;对高维高斯积分的调用,常规时变可靠性方法为35次,iTRPD仅为1次。可见,iTRPD对涉及多模态分布的时变可靠性分析具有较高的计算精度和计算效率。     

全自动模切机清废机构运动精度可靠性分析

对全自动平压平模切机清废机构建立了机构运动精度概率分析模型.在四杆机构的杆长尺寸误差或铰链间隙误差以及两种误差同时存在的情况下,对其运动精度进行了分析,并对杆长尺寸误差和较链间隙误差随机变量均值和方差的改变对四杆机构运动精度可靠度的影响,进行了MATLAB仿真分析,得出四杆机构的制造应满足:杆长的公差带中心为公称尺寸;铰链间隙公差带宽度尽量小.     

三轴正交机器人运动误差的建模与分析

借助齐次坐标变换法建立了三轴正交机器人运动误差的模型,给出了实际运动轨迹和目标位置的关系。首先,只考虑坐标轴安装不准确引入的垂直度误差;然后添加上直线度、偏转角、定位误差共计21项形位公差;最后再加上坐标轴弹性形变引入的误差。介绍了获取建立模型所需的参数的方法,计算出机器人的真实运动轨迹的包络面。经过仿真计算,x、y、z方向的最大运动误差分别是 1.7 mm、 1.0 mm,、0.4 mm。通过实验验证了计算结果和模型的可行性。     

蛇形机器人抬头运动分析

蛇形机器人需要抬头运动来获得环境信息。本文将蛇形曲线的蜿蜒运动步伐函数作适当改进后应用到蛇形机器人的抬头运动中,实现了蛇形机器人的动态抬头规划,并建立了动力学方程,对抬头运动的动力学作了分析。对抬头过程中ZMP的分析证明了运动规划的有效性。最后用仿真和实验验证了所提出的理论。     

工业机器人可靠性设计与测试研究

工业机器人作为一种工业现场应用设备,其可靠性往往在与人类交互过程中显得尤为重要,其可靠性受到设计、加工、装配以及调试等多方面因素的影响,对其研究比较复杂。本文主要介绍工业机器人的元器件选型、分析以及可靠性测试方面的保障,进一步提升产品的可靠性。     

基于距离精度的测量机器人标定模型及算法

对机器人绝对位置误差进行检测和补偿时,通常要涉及到测量系统坐标系与机器人基础坐标系间的坐标变换,由于这个变换很难精确测定,从而导致测量机器人的绝对位置精度降低.为了克服这一情况,可改用空间两点间的距离精度来衡量机器人的绝对位置精度,这样可简化测量过程.利用距离精度的定义,建立了机器人的距离误差模型,该模型可以避免坐标转换带来的误差,降低对测量系统的精度要求.同时,激光跟踪仪测试技术的应用,使得机器人的位姿测量变得非常容易.最后给出了此模型及算法在IRB2400机器人上的应用实例.     

脚踝康复机器人的可靠性评估

本文首先对脚踝康复机器人的结构和功能进行分析,描述脚踝康复机器人各功能单元的相互依赖关系。建立脚踝康复机器人故障树,通过故障树的定性和定量分析,得到故障树底事件的相对概率重要度,从而确定关键零部件及其故障模式。建立脚踝康复机器人的可靠性数学模型及可靠性框图,并计算得到脚踝康复机器人系统基本可靠度。本文探索了一种比较实用、高效的脚踝康复机器人可靠性评估方法,为脚踝康复机器人可靠性设计提供依据。     

在役腐蚀管道动态非概率可靠性分析简

 腐蚀失效是压力管道失效的主要形式之一,研究腐蚀管道的可靠性具有重要理论意义和应用价值.在对腐蚀管道可靠性分析时,概率可靠性模型和模糊可靠性模型对于数据信息的要求较高.而在掌握不确定性信息很少情况下,为了充分利用管道的不确定性信息弥补原始数据的不足,可将腐蚀管道可靠性分析中的材料屈服强度、管道直径、缺陷深度和操作压力等不确定参数视为区间变量,基于区间模型建立一种在役腐蚀管道动态非概率可靠性模型,给出了腐蚀管道剩余寿命预测的简便方法.结合工程实例计算与分析,表明了文中所提出方法的可行性和合理性,并在此基础上,分析了管道的壁厚、缺陷深度、实际压力和腐蚀速率这些区间变量的不同变异系数对非概率可靠性指标的影响,分析结果表明非概率可靠性指标对管道壁厚的变异系数最为敏感.     

梁结构刚度动态非概率可靠性分析

 为了定量分析在疲劳载荷作用下梁在不同寿命期内刚度的可靠性,建立梁结构物理性能退化的精确公式就十分重要.依据疲劳载荷造成的累积损伤对材料极限应力的影响,基于材料剩余强度模型,利用材料强度与弹性模量之间的关系,推导出结构弹性模量的退化表达式,并在此基础上,提出梁弹性模量退化系数的递推表达式,推导出圆截面梁剩余抗弯刚度的表达式.在对结构可靠性分析时,概率可靠性模型和模糊可靠性模型对于原始数据信息要求较高.为了充分利用结构的不确定性信息弥补原始数据的不足,将梁的初始弹性模量及所受的疲劳载荷等看作区间变量,利用区间模型建立基于刚度退化的梁刚度动态非概率可靠性模型.最后,结合工程实例的计算表明了该方法对梁的刚度退化分析及其刚度动态可靠性分析是可行、有效和合理的.     

模块化六自由度机器人运动学标定与实验研究

针对自主研发的模块化六自由度轻载搬运机器人,使用激光跟踪仪并采用直接标定法进行了运动学标定与实验研究。采用D-H法构建了机器人连杆坐标系和机器人运动学模型,并运用微分变换的方法建立误差模型。通过激光跟踪仪测量机器人末端位置,将其与运动学模型求解得到的机器人末端位置进行比较,验证了误差模型的正确性。然后将误差模型计算得到的机器人连杆参数误差在机器人控制系统软件中进行修正。最后利用激光跟踪仪测量机器人的关节转角间隙误差,将误差值转换成脉冲数并在软件中进行补偿。机器人运动学标定实验表明,使用激光跟踪仪进行连杆参数误差补偿和关节转角间隙误差补偿可以明显的减小绝对定位误差,绝对定位误差降低了69.6%,定位精度有了明显的提高。     

非高斯随机振动下包装件时变振动可靠性分析

包装件在流通过程中经常受到非高斯随机振动激励的作用,提出了一种包装件在非高斯随机振动激励条件下的时变可靠性的分析方法。结合多项式混沌扩展和Karhunen-Loeve扩展,提出了基于功率谱(或自相关函数)、均值、方差、偏斜度和峭度信息的非高斯随机振动激励的模拟方法;为减小数值分析量,应用拟蒙特卡洛法,在随机变量空间中合理控制变量的分布模拟非高斯随机振动激励,通过四阶龙格库塔法分析,用较少的随机振动模拟样本准确得到了包装件加速度响应的前四阶矩和自相关函数。基于响应的统计信息,应用该研究提出的多项式混沌扩展、Karhunen-Loeve扩展和拟蒙特卡洛分析,获得包装件加速度响应样本,计算包装件的时变可靠性,用原始蒙特卡洛法验证了计算的准确性;该方法在包装件的可靠性分析、包装系统优化等方面具有重要意义。     

Time-dependent reliability analysis of flood defences

This paper describes the underlying theory and a practical process for establishing time-dependent reliability models for components in a realistic and complex flood defence system. Though time-dependent reliability models have been applied frequently in, for example, the offshore, structural safety and nuclear industry, application in the safety-critical field of flood defence has to date been limited. The modelling methodology involves identifying relevant variables and processes, characterisation of those processes in appropriate mathematical terms, numerical implementation, parameter estimation and prediction. A combination of stochastic, hierarchical and parametric processes is employed. The approach is demonstrated for selected deterioration mechanisms in the context of a flood defence system. The paper demonstrates that this structured methodology enables the definition of credible statistical models for time-dependence of flood defences in data scarce situations. In the application of those models one of the main findings is that the time variability in the deterioration process tends to be governed the time-dependence of one or a small number of critical attributes. It is demonstrated how the need for further data collection depends upon the relevance of the time-dependence in the performance of the flood defence system.     

THMR-I介入治疗机器人系统的研究及其临床应用

为实现完整的图像引导-机器人主动定位-辅助穿刺的机器人辅助介入治疗手术流程,针对超声引导腹腔介入治疗的特点设计了THMR-I介入治疗机器人系统,在设计上重点考虑了针对临床的可靠性和安全性.该机器人通过五自由度串联机构实现了大角度准确主动定位.根据临床工作环境的要求求解机器人运动学,分析了系统误差组成,并通过坐标系统标定建立了定位装置与机器人之间的映射关系,实现了机器人系统和图像导航系统的协调工作.精度实验证明,机器人子系统满足腹腔穿刺的精度要求并具有足够的裕量.THMR-I机器人在临床囊肿穿刺手术上的成功应用验证了超声引导机器人辅助介入治疗系统的可靠性和安全性、有效性及精度.     

机器人操作臂可达能力研究

为了评价机器人操作臂跟踪目标的能力,导出了操作臂可达函数的表达式,定义了操作臂的可达能力,研究了操作臂自由度数、关节转角约束、关节连杆长度对可达能力的影响,建立了操作臂可达目标的存在条件。最后,以过定点、固定位姿和连续轨迹目标为例,说明了操作臂可达能力对操作的重要性,也为操作臂的设计提供了理论依据。     

基于视觉辅助定位的机械臂运动学参数辨识研究

标定机器臂的运动学参数可以有效提高机械臂的绝对定位精度。针对一般平面约束标定方法往往通过手动示教获取测量数据,效率低,提出一种基于视觉辅助定位约束平面的机械臂运动学参数辨识方法。为了弥补双目视觉视场范围狭小的弊端,在约束平面上粘贴3个靶点,以此将对平面的定位等效成对靶点的定位。应用双目视觉系统提取靶点中心并进行立体匹配,得到靶点在机械臂基坐标系下的三维位置信息;同时构建靶点坐标系,以此规划出按一定规律分布的约束点;为了进一步提高标定精度,建立双平面约束误差模型,通过两垂直平面上任意非共线的3个点得到一系列法向量,每一对法向量的数量积为0,即增加了约束方程;利用机械臂对相互垂直的两约束平面自动进行接触式测量,通过改进的最小二乘法辨识出真实的运动学参数误差。实验结果表明,基于双平面约束误差模型,修正运动学参数后,机械臂绝对位置精度由1.234 mm提高到了0.453 mm。该方法实现了数据的自动化测量,大大提高了标定效率,为机械臂批量标定提供了参考,具有工程意义。     

六轮移动机器人运动学建模与仿真

针对石化行业的需求,设计了一款具有较强运动灵活性的适合在狭小空间、复杂环境中工作的六轮移动机器人。采用4个全向轮与两个普通橡胶车轮混搭的车轮配置方案,建立机器人的运动学模型,并分析了车轮的运动参数与机器人本体位姿之间的关系;运用ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型,通过对直线行驶、原地转向性能进行运动学仿真,得到了机器人的运动学曲线,验证了运动学理论模型的正确性和机器人机构设计的合理性。原地转向误差实验表明,机器人具有较强的原地转向能力,原地转向最小误差可达到2.299mm,较好地满足了该机器人的高灵活性需求。     

Error bounds for the reliability index in finite element reliability analysis

This work presents an extension of the goal‐oriented error estimation techniques to the reliability analysis of a linear elastic structure. We use a first‐order reliability method in conjunction with a finite element analysis (FEA) to compute the failure probability of the structure. In such a situation the output of interest that is computed from the FEA is the reliability index β. The accuracy of this output, and thus of the reliability analysis, depends, in particular, on the accuracy of the FEA. In this paper, upper and lower bounds of the reliability index are proposed, as well as simple bounds of the failure probability. An application to linear fracture mechanics is presented. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.