M-Cubes自重构机器人系统动态模型描述方法研究

从模块、构型对M-Cubes自重构机器人进行了分析,用特征向量对模块的当前外部状态进行了描述;用元模块缓解单元模块的运动约束,增强模块的运动能力,并对元模块的状态进行了描述。静态构型引入了通信网络、能量网络、计算网络;动态构型引入动态图、元胞自动机,动态描述系统构型。模块个体和构型的分别描述提高了整个系统的认知程度,仿真试验表明,该方法是有效的。
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M-Cubes白重构机器人系统动态模型描述方法研究

从模块、构型对M-Cubes自重构机器人进行了分析,用特征向量对模块的当前外部状态进行了描述;用元模块缓解单元模块的运动约束,增强模块的运动能力,并对元模块的状态进行了描述。静态构型引入了通信网络、能量网络、计算网络;动态构型引入动态图、元胞自动机,动态描述系统构型。模块个体和构型的分别描述提高了整个系统的认知程度,仿真试验表明,该方法是有效的。     

M—Cubes自重构机器人系统动态模型描述方法研究

从模块、构型对M-Cubes自重构机器人进行了分析,用特征向量对模块的当前外部状态进行了描述;用元模块缓解单元模块的运动约束,增强模块的运动能力,并对元模块的状态进行了描述.静态构型引入了通信网络、能量网络、计算网络;动态构型引入动态图、元胞自动机,动态描述系统构型.模块个体和构型的分别描述提高了整个系统的认知程度,仿真试验表明,该方法是有效的.     

模块化自重构机器人的运动分析与仿真

在国外自重构机器人研究的基础上,设计开发了一种同构阵列式的模块化自重构机器人M-Cubes。此模块化机器人结构紧凑、运动灵活,模块间通过搭建成脚手架结构进行运动,可以组合成任意的构型。文章介绍了模块的脚手架结构运动方式,进行了运动学分析,推导出模块运动时的变换矩阵,并进行了逆运动学分析,说明了此脚手架结构的运动原理。在仿真平台上给出了一个4×2×2矩形阵列模块的平移仿真示例,验证了模块结构和运动方式的有效性。     

混合型自重构模块化机器人对接系统的研究

设计了一种新型的混合型自重构模块化机器人,其基本模块由外形呈正三棱柱的主、从模块构成:主模块包括3个主驱动电机及螺旋传动装置,从模块包括2个从驱动电机及螺旋传动装置。针对该自重构机器人,设计了一种手爪握合式对接系统:该对接系统主要由钩爪结构、传动盘和连接盘构成,通过钩爪的伸缩、张合及传动盘的转动实现相邻模块间的对接和分离。基于混合型自重构模块化机器人基本模块的几何特征,描述了手爪握合式的对接关系;基于主、从模块间及相邻基本模块间的空间约束关系,分析了相邻基本模块之间对接、分离的过程;该自重构机器人3个基本模块的构型变化、对接仿真,证实该自重构机器人系统能够完成变形及基本模块间的对接任务。     

网格型自重构模块化机器人的对接过程

研究一种网格型自重构模块化机器人,基本模块由1个中心体和6个旋转面(连接面)组成.针对该网格型自重构机器人的性能和模块连接可靠性的不足,设计一个新的模块对接系统.该对接系统主要由可伸缩轴和可变孔组成,通过可伸缩轴和可变孔的对中、配合、锁紧和松开可仿真实现正常模块与正常模块、正常模块与故障模块的连接和分离,实现网格型自重构机器人的自变形及自修复动作,从而保持机器人整体构型的完整性.基于模块的几何特征,描述相邻模块的对接关系;基于"棋盘约束规则",分析了模块间的对接过程:模块旋转到位阶段和模块微调对中阶段:6模块自重构机器人的对接仿真和3模块试验证实该自重构机器人系统能够完成模块间的对接任务.     

一种新型自重构模块机器人的机构设计

提出了一种同构阵列式自重构机器人模块单元,该单元具有12个自由度,结构简洁、紧凑,控制方便简单,并且详细介绍了每个模块的机械结构。每个模块利用6个面上的销和孔组成自动锁定装置,通过与相邻模块问的交流和通讯,独立自主实现与相邻模块间的连接、分离。由多个相同模块组成的M-Cubes系统,通过模块之间的相互配合,改变它们之间的连接方式,形成空间任意结构。最后对M-Cubes机器人最基本的变形运动进行了分析,并且利用java3D进行了仿真。     

自重构模块化机器人的运动空间及自变形算法

设计一种新颖的同构式模块化自重构机器人系统,该自重构机器人系统的基本模块由1个中心体和6个旋转面组成.根据模块的运动特征及棋盘规则的约束,以Oxy平面为例,分4种情况,研究并归纳出该自重构模块化机器人系统的可能运动空间.利用当前构型重心和目标构型重心之间距离的函数作为驱动模块运动的启发信息,根据每个模块自身的可能运动空间,并结合模块对目标位置的逐步填充方式共同完成系统的自重构运动规划.为了能快速完成该类自重构模块化机器人的自变形任务,定义模块的优先运动系数,规定模块的填充原则,将逐步填充式自变形算法进行一定优化,得出该类自重构模块化机器人系统的自变形方法.最后给出一个16模块自重构机器人系统的变形仿真实例,证明上述方法的可行性.     

自重构机器人自变形算法研究

设计了一种新颖的自重构机器人系统,其基本模块由正三棱柱主、从模块组成。自重构机器人需要完成从初始构型到目标构型的自动变形,而自变形算法就是用于计算自动变形的过程。文中的研究目的就是找到一种快速的优化方式来解决自重构机器人的自变形问题。为此,文中提出了基于机器人运动空间和模块几何结构驱动的自变形算法并进行性能优化,仿真实现了机器人从初始构型自变形为目标构型的过程。     

基于嵌入式视觉的移动式自重构微小型机器人

本文提出了一种新型移动式自重构机器人。机器人包含若干可独立执行任务的移动子机器人,单元子机器人由若干模块化组件(中央处理模块、通信模块、驱动模块、弯举模块、超声模块、视觉模块等)组成,并可通过展开结构进行简单变形以增强自身机动性能与越障能力。多个子机器人可以在微型CMOS相机及其它传感器协作下自主对接为整体机器人,并可自重构为蛇形、环形等构形完成越障;在任务完成后,各子机器人可以彼此脱离,形成分布式机器人系统。为实现机器人微小型化,在模块化设计过程中大量采用了紧凑机械结构,设计了基于微型CMOS数字相机的嵌入式图像处理模块用于视觉自重构,以及基于ARM、FPGA的嵌入式中央控制器进行低能耗高效率的全局控制。单元机器人通过了完整功能测试,并完成了两个模块间的对接实验。     

Comparison and analysis of main effect elements of machining distortion for aluminum alloy and titanium alloy aircraft monolithic component

Main effect elements of machining distortion for aluminum alloy and titanium alloy aircraft monolithic component are investigated by finite element simulation and experiment. Based on an analysis of milling process characters, finite element models of machining distortion are developed. Considering the action of initial residual stress, finite element simulation and analysis of machining distortion for aluminum alloy aircraft monolithic component are performed. Initial residual stress, cutting loads, and coupling action of these two effect factors are taken into account, respectively, to perform finite element simulations of machining distortion for titanium alloy aircraft monolithic component. The finite element simulation results are compared with experiment results and found to be in good agreement, indicating the validation of the proposed finite element models. The research results show that the initial residual stress in the blank is the main effect element of machining distortion for aluminum alloy aircraft monolithic component, while cutting loads (including cutting force and temperature) are the main effect element of machining distortion for titanium alloy aircraft monolithic component. To decrease machining distortion of aluminum alloy aircraft monolithic component, the initial residual stress in the blank must be controlled first. Similarly, to decrease machining distortion of titanium alloy aircraft monolithic component, the cutting loads must be controlled first.     

基于ANSYS的高速车门变形分析

运用有限元法，对高速车门变形进行了研究，建立了以壳单元为基本单元的车门有限元分析模型，经过计算分析，获得了车门受载后的变形分布情况，为车门结构的优化提供了理论依据。     

主动驱动/被动箝位型压电精密步进驱动器研究

提出一种基于直线动子主动驱动和定子被动箝位的新型的压电精密步进驱动器。该驱动器以仿生运动的原理，以压电陶瓷叠堆为动力源，采用双薄壁柔性铰链微变形结构，提高了该驱动器箝位的稳定性和步进旋转的稳定性。通过理论分析和实验研究，深入的揭示了该驱动器的运动特性。     

静电陀螺仪空心球形转子的动态变形分析

本文利用有限元分析软件,对静电陀螺仪空心球形转子进行了离心变形的计算及变形仿真,同时考虑了加工误差造成的不对称转子的离心变形,讨论了不同结构转子的动态变形以及对圆球度误差的影响,提出了减小和补偿圆球度误差的措施.     

"水下风车"主轴机械密封失效分析及改进

对“水下风车”主轴与机舱间采用的机械密封结构可靠性进行了分析,分别采用ANSYS有限元中接触单元的仿真方法和理论方法计算了轴向力及径向力引起的密封变形。结果表明,由环境压力引起的机械变形较小,从而排除因机械变形引起的泄漏。对“水下风车”的密封结构进行了改进,提出了改进的机械密封结构及浮动环密封结构。     

基于ANSYS的某雷达天线CAE分析

充分考虑了雷达天线安装、使用中的实际情况,兼顾杆件受力、变形情况和总体尺寸、重量等因素,建立了雷达天线的有限元模型,并采用有限元方法,对改进前后的雷达天线结构的应力、位移进行了分析计算,为雷达天线的改进设计提供了依据.     

卷取机卷筒的静态应力变形分析

笔者应用有限元软件对卷取机卷筒进行静态应力和变形分析,以及卷重与卷筒应力变形的关系,研究影响卷筒使用寿命的主要因素,并对卷筒结构进行了改进.     

2A12厚板铝合金淬火过程有限元建模研究

淬火残余应力可能造成工件淬后裂纹、削弱其疲劳强度以及造成其体积和形状的变化.在需要进行淬火处理的厚板结构铝合金零件中,这一情况尤为显著.因此,对厚板铝合金淬火过程进行有限元模拟,预测其淬后残余应力大小及分布,具有十分重要的意义.本文运用ABAQUS/Standard软件建立了2A12厚板铝合金的淬火过程有限元模型,并用反传热算法确定了以聚乙撑二醇(PAG)溶液作为淬火介质时的换热边界条件.为了验证模拟结果的可靠性,应用X射线法对厚板淬火残余应力进行了测量.模拟结果与实测数据具有较好的一致性,表明本文建立的有限元模型具有较高的精度.     

Machining distortion minimization for the manufacturing of aeronautical structure

The distortion of machined parts is a major concern in the manufacture of aeronautical monolithic structures. We investigated the influence of material removal partition on residual stress in high-strength aluminum alloy parts to minimize machining distortion. In the present study, a methodology of minimizing machining distortion based on an accurate cross-sectional residual stress determination is presented, which can be applied to avoid or minimize part distortions in advance by adapting machining strategies or process conditions. A powerful contour method was used first to measure bulk residual stress within the blank. Next, a finite element model was applied to predict machining distortion based on measured residual stress for analyzing part distortion. Finally, experimental verification was provided by comparing measured distortion and predicted distortion by the finite element analysis. This simulation showed that part distortion is mainly affected by the partition of material removal in T-shaped components. Our results also indicate that distortion can be minimized by optimizing the partition of material removal to ensure a symmetrical distribution of residual stress in the part so that the residual stress-induced bending moment could reach self equilibrium.     

基于正交切削模拟的零件铣削加工变形预测研究

提出了基于正交切削模拟的零件铣削加工变形的预测方法,建立了三维铣削加工的有限元模型。基于正交切削加工模拟结果,利用铣削温度、铣削力的分析模型求解了三维铣削加工的瞬态温度和瞬态切削力,并将其作为动态载荷应用于三维切削加工的有限元模型,模拟了零件的三维铣削加工过程,预测了零件的变形。通过模拟结果与现场加工情况对比,证明该预测方法是行之有效的。