助行训练机器人骨盆位姿控制机构动力学研究

为了辅助病人完成行走训练,提出了一种助行训练机器人骨盆位姿控制机构.根据该机构的原理简图和各杆件的受力,利用牛顿定律分别建立了各杆件的动力学方程.基于联立约束法建立了骨盆位姿控制机构的动力学模型,并根据骨盆位姿的运动规划完成了动力学仿真分析,得到了机构的驱动力(矩)曲线和各杆件的加速度曲线.仿真结果表明,该骨盆位姿控制机构能够实现人体骨盆的位姿控制,动力学仿真可以方便地获得机构的运动参数.该研究为实现助行训练机器人的控制及性能改进提供了理论依据.     

履带起重机回转机构闭式液压系统研究

分析了履带起重机回转闭式液压系统的组成及其工作原理,深入研究了其中电液比例泵的控制结构、工作原理及其特点。对回转闭式液压系统的主要元件进行了数学建模,在此基础上利用AMESim仿真软件建立系统仿真模型,通过试验验证了所建模型的合理性,对其进行仿真研究,得到了不同补油压力、控制斜坡和转动惯量对系统性能的影响,对起重机回转闭式液压系统的设计、调试及性能优化具有指导意义。     

七自由度冗余混联机械臂的动力学分析

结合人体手臂关节的运动特点,提出新型七自由度冗余串并混联拟人机械臂机构,并以该机构为例提出混联机构动力学建模方法. 根据运动的传递特性,采用矢量法推导出各个构件在各关节坐标系中的速度和加速度. 基于牛顿-欧拉法在各关节坐标系建立冗余混联机械臂机构的力平衡方程,由于肩关节为过约束机构,所要求解的未知量为27个,基于牛顿欧拉法所建动力学方程为24个. 引入冗余约束力（力矩）引起的杆件变形与动平台位置误差的关系作为补充条件,利用小变形叠加原理补充3个肩关节机构的变形协调方程,联立方程组得到机械臂动力学全解模型. 通过直线、抛物线和圆形轨迹的算例仿真结果验证动力学模型的正确性,为该机构的进一步研究及应用奠定理论基础.     

舰载特种起重机轨迹跟踪吊重防摆控制

针对舰载特种起重机系统轨迹跟踪吊重防摆控制问题,基于起重机系统串级形式的动力学模型,推广了李亚谱诺夫后推法的基本原理,提出了一种基于李亚谱诺夫后推法的轨迹跟踪吊重防摆控制算法．该方法基于反馈控制原理,利用起重机关节间的耦合作用,将吊重摆角和关节运动变量作为反馈量进行控制器的综合设计,以实现减小吊重摆角．控制系统仿真结果表明该控制方法在控制起重机机械臂各关节平稳的跟踪给定轨迹的同时,能够实现吊重在三维空间的防摆控制。     

2-DOF模拟台姿态误差动力学仿真分析

针对并联运动模拟台普遍存在的铰链间隙误差、结构误差和装配误差等问题,提出了一种误差模型建模简便且姿态误差仿真结果真实度高的方法。首先采用闭环矢量法建立模拟台的误差运动学模型,应用仿真软件Adams建立模拟台的误差动力学模型;然后对以上两种建模方法得到的误差模型进行仿真分析。通过对比,误差动力学仿真曲线优于传统运动学仿真结果。最后,采用方差指标进行评价分析。结果表明,误差动力学仿真分析能够更加真实反映模拟台的姿态变化,并且模拟台方位轴对间隙误差更为敏感。     

高压双分裂输电线路四轮机器人动力学 建模与仿真研究

电力机器人服役于超高压强电磁特种作业环境下,机器人动力学模型是机器人机械结构设计、电气系统设计及控制器设计的关键,且动力学模型的精确度和复杂度直接影响机器人控制性能和机器人的运行速度。针对高压双分裂输电线路四轮移动带电作业机器人常规动力学建模方法计算量大、复杂、不利于机器人机构和控制器设计的问题,提出了一种基于分层递推结构的机器人动力学建模方法。通过分解作业过程中机械臂的运动,利用拉格朗日动力学建模方法对机器人的机械臂基本动作进行了动力学建模,得到了机械臂基本动作的统一动力学模型,通过递推得出了四轮移动机器人的完整动力学模型,最后,通过机器人作业现场获取的关节电机实时数据,在MATLAB软件中进行仿真实验,结果验证了本文机器人动力学模型的正确性,为机器人物理样机开发、控制器和关节驱动机构的设计与选型提供了理论依据。     

基于CATIA的圆柱齿轮建模方法研究

该文针对圆柱齿轮在CATIA环境下建模过程中涉及到的几种方法,进行了理论分析。利用CATIA软件以不同方法建模,使用分析工具进行分析,并且通过MSC—Simdesigner将虚拟装配模型导入ADAMS软件进行动力学仿真分析。比较了各个建模技术特点,通过对齿轮啮合力大小及转速等相关动力学分析,得到一种合理的圆柱齿轮建模方法。     

在轨加注航天器的姿态动力学模型

针对推进剂在轨加注的过程会使航天器转动惯量产生显著变化而影响航天器的稳定姿态,对航天器在轨加注整个物理过程进行详细分析,并对在轨加注航天器转动惯量的变化规律进行研究.在一定前提条件下,给出了一种转动惯量参数的有效计算方法,进而给出时变参数航天器姿态动力学模型.通过测量推进剂流速,该方法可实现在线计算.仿真结果表明方法的...     

并联机器人多柔体系统协同建模与动力学仿真

基于协同的思想,提出了一种对机构的多柔体动力学进行建模和仿真的方法．以多体系统动力学为基础,建立了柔性机构的空间动力学方程．利用多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS建立了3-TPT型并联机器人的多柔体动力学仿真模型,并对所建立的模型进行了动力学仿真研究．为了更加准确地说明分析结果,分别将刚性体和柔性体仿真结果进行对比,结果表明：由于杆件的柔性特点,其受力表现出了高度的非线性,这与实际相符．多柔体系统的仿真结果能更真实、准确地反映出并联机器人的实际运动特性,能够更准确地预测机构性能．这种方法为并联机器人的设计和优化提供了一种有效的分析方法．     

架空输电线路巡线机器人越障分析及运动学仿真

基于目前巡线机器人普遍存在的机构复杂、识障难、越障难等问题,研制了一种新型的三臂巡线机器人。设计了移动型配重,巡线机器人在运行的过程中通过实时调节配重位置提高了巡线机器人的稳定性。采用曲柄滑块机构,解决了前后臂摆动的同步性问题。提出了一种新的识障、越障方式。通过应用D-H法建立了巡线机器人关节坐标系和杆件参数,并在MATLAB环境下对巡线机器人的越障过程进行了仿真建模。通过仿真得到了机器人各关节和越障臂末端在越障过程中的运动参数曲线,验证了巡线机器人各连杆的参数设计的合理性。     

塔式起重机动态特性方法研究进展

塔式起重机作为一种间歇式工作机械,研究其动态特性方法,可以更好的对其进行动态设计,提高塔机的耐用程度,改善其工作性能。文章阐述了动载系数法、有限元法、模态分析法、动态子结构的模态综合法、建立少自由度模型法和子空间迭代法6种塔机动态特性分析的主要方法,概述了其国内外应用研究进展,分析了各种研究方法的优势及存在的问题,展望了塔式起重机动态特性的研究方向。     

铁路救援起重机模拟器视景仿真系统的研究

为了提高铁路救援人员培训效率,实现高效、节能、安全的培训救援人员,对铁路救援起重机驾驶模拟器视景系统的开发技术展开了相关研究。利用闭合前向运动学和基于约束的前向动力学的方法构建起重机的动力学模型,建立三维虚拟救援工作场景,通过脚本程序驱动系统动力学计算和图形渲染,最终实现了救援起重机工作过程的可视化模拟。仿真结果表明,本文所开发的视景仿真系统具有较高的逼真度,能够满足铁路救援起重机驾驶模拟器的要求。     

基于惯性测量单元的欠驱动球形机器人惯性参数辨识

针对欠驱动球形机器人,提出基于惯性测量单元的惯性参数辨识方法。首先,根据Kane方法建立欠驱动球形机器人的动力学模型;其次,利用该模型中的三个欠驱动方程推导出球形机器人惯性参数辨识模型;最后,以一种新型的球形机器人为实验平台,根据安装在球形机器人框架上的惯性测量单元实测信息,对本文方法进行实验验证。实验结果表明,辨识结果具有合理性。该方法简单可行,为其他欠驱动机器人惯性参数辨识提供了一种新的思路。     

工程起重机带载变幅时的动态行为研究

目的基于“机构完备动力学计算方法”，构建完备的工程起重机带载变幅的动力学模型．方法吊臂采用柔性多体动力学理论建模，基于虚功原理及液压动力学理论给出了变幅油缸的推力，控制系统采用PI位置控制器，采用状态方程描述整个系统．结果对6种不同带载变幅作业进行了仿真，得到了结构的动态响应。同时可以显示驱动力的动态特性．相比变幅速度，系统的动态响应对变幅启动加速度更为敏感．为了减少变幅过程的振动，设计时应对启动加速度给予更多的注意．结论对6种不同的带载变幅作业进行的仿真结果显示，其作业5最优，可提高起重机变幅时的作业效率．     

门座起重机组合臂架结构的快速建模方法

针对门座起重机组合臂架四连杆结构变幅运动过程,基于空间运动机构的结构分析方法,提出一种脱离计算机辅助工程（CAE）前处理器的快速建模方法.重点研究组合臂架的四连杆结构有限元模型,通过从该结构几何模型中抽取模型参数,模拟在通用CAE平台上的手工建模流程,完成该结构在变幅运动过程中各幅度位置的参数化多模型建模.基于通用求解器NX Nastran,完成12-40.5/25 t某型号门座起重机的四连杆臂架结构的实例应用,验证了快速建模方法的可行性.与应用其他建模方法的系统相比,独立的快速建模系统具有建模效率高、模型质量好的优点.     

Dynamic modeling and simulation for the flexible spacecraft with dynamic stiffening

A rigid flexible coupling physical model which can represent a flexible spacecraft is investigated in this paper. By applying the mechanics theory in a non-inertial coordinate system, the rigid flexible coupling dynamic model with dynamic stiffening is established via the subsystem modeling framework. It is clearly elucidated for the first time that, dynamic stiffening is produced by the coupling effect of the centrifugal inertial load distributed on the beam and the transverse vibration deformation of the beam. The modeling approach in this paper successfully avoids problems which are caused by other popular modeling methods nowadays: the derivation process is too complex by using only one dynamic principle; a clearly theoretical explanation for dynamic stiffening can't be provided. First, the continuous dynamic models of the flexible beam and the central rigid body are established via structural dynamics and angular momentum theory respectively. Then, based on the conclusions of orthogonalization about the normal constrained modes, the finite dimensional dynamic model suitable for controller design is obtained. The numerical simulation validations show that: dynamic stiffening is successfully incorporated into the dynamic characteristics of the first-order model established in this paper, which can indicate the dynamic responses of the rigid flexible coupling system with large overall motion accurately, and has a clear modeling mechanism, concise expressions and a good convergence.     

基于惯性摆的波能获取研究

作为可再生能源,波浪能的吸收和利用一直是国内外热点研究内容之一。本文提出基于惯性摆结构的波浪能吸收转换方法,对这种结构构成的水中载体所受到的波浪力进行了理论分析,采用拉格朗日方法建立其动力学方程,并对这种机理构成的实验模型进行了动力学仿真实验。仿真结果证明了方案的可行性,为进一步的应用研究奠定了基础。     

桁架臂式工程起重机回转运动的多体动力学仿真

基于柔性多体动力学理论，选取包含吊臂转动，吊重摆动及吊臂弹性变形的广义坐标，构建了起重机的多体动力学模型．对某大型桁架臂式工程起重机的回转工况进行了计算机仿真研究，驱动力由给定的回转加速度确定，得到了吊臂的动态响应，结果显示回转加速度是影响结构动态特性的主要因素，其最大动力响应发生在回转制动阶段．     

基于ANSYS的塔式起重机结构模态分析

塔式起重机在工作时由于振动引起较大的动态应力,因而可能造成钢结构的破坏,因此在塔机的设计中动力学设计是必不可少的一部分,用有限元软件ANSYS,建立了完整的塔机动态分析模型,并对QTZ25塔机进行了模态分析,再通过结果的对比分析,证明了该方法的可行性,为快速、准确的进行塔机结构动态分析提供了一种新的途径.     

MEMS惯性传感器的系统级建模技术研究

阐述了基于多端口组件网络的MEMS建模方法——把MEMS器件分割为多个功能结构部件，并建立其参数化多端口组件模型，通过组件端口的相互联结形成的网络表征整个MEMS器件。根据物体的相对运动理论并采用能量法表述了建立微惯性器件的组件模型的一般方法。在此研究基础上，形成了MEMS的可重用组件模型库并以此建立了一电容式微陀螺的系统级模型。仿真结果表明多端口组件网络方法是快速建立和仿真MEMS系统级模型的有效方法，而物体的相对运动理论和能量法对建立惯性MEMS的组件模型具有普遍指导意义。