并联式髋关节康复机构设计及分析

在分析人体髋关节的结构特点和运动机制的基础上,提出采用一种3-UPU空间并联结构来设计髋关节的康复机构。基于旋量理论,对该机构的自由度进行了计算,同时对该机构动平台的位置和速度进行了分析和计算。该并联机构具有3个转动自由度且满足转动轴线交于一点,可用于实现髋关节3个转动自由度的康复训练。该分析为下一步的机构奇异分析和运动空间分析打下了基础,同时为并联机构的研究提供了新的思路。     

一种新型二自由度缩放机构的分析与仿真

先是列举了几种典型的缩放机构,然后对缩放机构的工作原理进行分析,得到了缩放机构设计的基本经验.在此基础上,提出了一种基于四杆机构相似的新型二自由度缩放机构,新机构不仅能够实现平面内二自由度的轨迹缩放,而且具有结构简单紧凑,同类机构构型种类较多,易于实现惯性力平衡,易于实现平面缩放机构向空间缩放机构的扩展等优点.此外,通过理论分析得到了此缩放机构的工作空间.最后使用ADAMS软件对机构的缩放功能和工作空间进行了仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

无奇异3UPS+1RPU新型并联机构

为消除并联机构奇异性,研究一种约束支链法构成的新型并联机构.通过在3个UPS支链基础上添加1个RPU约束支链构成一种2转动2移动4自由度并联机构,采用矢量法和虚功原理对机构的运动学、静力学进行分析,得到机构的位置逆解、完整雅可比矩阵及静力映射矩阵;利用矩阵原理对雅可比矩阵进行分析,雅可比矩阵的秩反映了机构的奇异情况,推得约束支链对机构产生奇异性的影响结果.提出3UPS+1RPU并联机构消除机构奇异性的条件,进一步推广得到此条件同样适用于由约束支链法构成的其他非对称并联机构.结果表明,该研究方法为并联机构的奇异性消除提供了一种新途径.     

一种新型并联运动振动筛主机构及其运动学分析

提出并设计了一种新型空间3自由度并联运动振动筛主机构,该机构的运动平台具有1个移动自由度和2个转动自由度,适合于物料筛分运动;建立了该机构的运动学正逆解数学模型,并建立了运动仿真模型,为今后对该并联运动振动筛进行尺度设计及运动控制等工作奠定了基础。     

3-PRRU并联机构静力分析

3-PRRU并联机构具有两个转动自由度和一个移动自由度,无伴随运动,具有广泛的用途,目前相关研究主要集中于运动学层面,静力分析相关研究相对较少。采用矢量法对3-PRRU并联机构进行静力分析,首先通过拆杆法建立了机构在一般位姿下的各杆件的力/力偶平衡方程,然后求解出机构在整个工作空间中的运动副约束反力和主动力,最后通过数值实例计算验证。研究结果可为3-PRRU并联机构的结构设计和实际应用提供理论基础。     

平面四杆机构的奇异位置与装配模式

分析了特殊尺寸平面四杆机构的奇异位置,说明在此位置前后,实际机构的装配模式发生了变化,在计算机上实现四杆机构的动画演示或进行运动分析和力分析时对其装配模式进行转换。     

新型两转动自由度完全解耦并联机构及其特性

针对并联机构内部耦合性给其运动学和动力学分析以及控制系统的开发带来的问题,提出一种新型的两自由度转动解耦并联机构．运用约束螺旋法对机构的自由度和运动特性进行分析,通过修正的Kutzbach-Grübler公式计算出机构自由度数目;利用各构件间几何关系,求解机构位置正反解解析表达式;根据机构输入与输出参数间关系式,推导得到机构雅可比矩阵,进而依据雅可比矩阵表达式,验证了机构的解耦特性,并进而讨论了驱动输入的选择对机构奇异的影响．提出的解耦并联机构丰富了机构构型库,对进一步应用具有理论指导意义．     

2-UPR&2-RPU冗余并联机构动力学与功耗分析

提出一种新型2-UPR&2-RPU结构冗余并联机构,其具有两个转动以及一个移动(2R1T)自由度。运用螺旋理论分析机构的自由度及其运动特性,并利用修正的G-K公式验证分析的准确性,得出该机构含有一个冗余支链的结论。分析机构运动的约束条件,建立各支链的闭环矢量方程,求解得出机构的位置反解。基于符号运算的微分变换法对机构的速度和加速度进行分析,得到动平台速度雅克比矩阵和二阶影响系数矩阵,在此基础上进一步求解得出各支链的雅克比矩阵。运用虚功原理构建该机构的动力学模型,然后根据冗余并联机构驱动力配置方式不唯一的特点,采用驱动力二范数的优化方法推导得出驱动力和驱动功率方程。最后通过具体数值算例对所构建的运动学及动力学模型进行仿真。结果表明,在给定的运动规律的条件下,机构没有产生刚性冲击,在运动的起点和终点处,会产生一定的柔性冲击,整个运动过程驱动杆的驱动力变化平缓,驱动力二范数解所做总功为1143.2 J。     

一种新型并联运动振动筛主机构及其运动学分析

提出并设计了一种新型空间3自由度并联运动振动筛主机构,该机构的运动平台具有1个移动自由度和2个转动自由度,适合于物料筛分运动;建立了该机构的运动学正逆解数学模型,并建立了运动仿真模型,为今后对该并联运动振动筛进行尺度设计及运动控制等工作奠定了基础.     

少自由度并联机构研究进展

各种新型少自由度并联机构的理论和实验研究是近年来国内外机器人领域中十分重要的研究方向和前沿技术。与6自由度并联机构相比,其本质差异在于少自由度并联机构存在结构约束,使并联机构的分支中出现了约束力/矩。当机构运动受到约束,其末端运动呈现耦合。由于结构约束形式各异,使得少自由度并联机构在运动中表现出不同的运动特性。本文综合评述了少自由度并联机构机型、运动学、机构奇异、动力学、刚度研究进展,旨在为各种新型少自由度并联机构研究和相应理论体系的发展提供具有重要价值的信息。     

智能轮椅担架车的折展机构设计与分析

针对智能轮椅担架车折展状态之间的转换难题,提出单自由度5杆机构,对该机构进行详细的设计与分析. 通过最小包容面积法,得出扶手连杆和连架杆的最优尺寸,分别为507.9和332.5 mm;基于连杆机构的静力学分析,采用6根扭簧和RV减速电机作为连杆机构的驱动装置,减少了电机的驱动力矩,整体结构紧凑. 根据优化参数和驱动装置的计算结果,开展智能轮椅担架车折展机构的设计,分析扶手构件在如厕状态和折展状态时的应力变化,验证了该构件强度的可靠性. 研制智能轮椅担架车,采用不同重量的实验人员进行折展机构的性能测试,从机构的运动过程和电机电流变化来看,所设计的驱动装置和优化参数结果合理.     

平面机构自由度与无极速度图法关系的研究

从平面机构的自由度F出发,探讨无极速度图法应用过程中作无极速度图的可能性,从而进一步指出应用无极速度图法是有条件的。并通过算例表明自由度F=1的机构,无极速度图是确定的;而对于自由度F>1的平面机构,必须给出条件,无极速度图才能确定,否则,无极速度图是不确定的。     

板带热连轧轧制变形规程的模糊多目标优化设计

研究了目前板带热连轧轧制变形规程设计方法及在该领域中的应用状况，分析并建立了以能耗最低、负荷分配最均衡及板形质量最优的多目标优化模型，并运用模糊学的理论和方法对板带热连轧轧制变形规程多目标优化问题进行了求解．最后以某六机架热连轧机为例，对常规轧制，各单目标优化轧制以及模糊多目标优化轧制的轧制变形规程进行了分析比较，结果表明了该方法的有效性．     

光电导航移动机器人转向机构的设计研究

在光电导航移动机器人的设计中,转向机构存在着死点位置,死点位置的出现将导致移动机器人不能实现自动导航,如何让转向机构不出现死点,当转向机构不可避免地存在死点时,又如何让转向机构顺利通过死点位置,是移动机器人转向机构设计时必须解决的关键问题.论文对转向机构存在的死点问题进行了分析研究;确立了死点位置的具体坐标;提出了解决死点位置的方法,采用限位块成功地解决了转向机构的死点问题.     

基于机构位移模态子矩阵法的 铰接杆系机构奇异与运动分岔分析

提出通过追踪机构位移模态子矩阵行满秩与否来判断机构运动分岔点的新方法--机构位移模态子矩阵法.该方法将铰接杆系机构的自由节点分为驱动节点和从动节点,对应描述机构构型的变量分别为控制变量和状态变量.建立铰接杆系机构平衡矩阵,由奇异值分解得到整体机构位移模态,定义驱动节点对应的机构位移模态矩阵和从动节点对应的机构位移模态矩阵为机构位移模态子矩阵,当机构位移模态子矩阵出现非行满秩现象时,驱动节点或从动节点获得自由度,机构运动发生奇异.通过单自由度和两自由度机构算例分析证明了此方法的正确性与有效性.     

工学交替模式下高职院校助理辅导员运行机制创新研究

探讨了高职院校设立助理辅导员的必要性,分析了高职院校助理辅导员制度实施现状,针对工学交替人才培养模式,明确助理辅导员在新生入学适应期、在校学习期间、求职择业期及后续阶段的作用及相应工作,并以此为要求对助理辅导员的选拔、培养、管理形成制度,最终形成工学交替模式下高职院校助理辅导员长效机制、循环机制和改进机制。     

基于球面三角学的球面并联机构位姿正解

用球面三角学的方法求3自由度球面并联机构的位姿正解，使其平面化。找出了能确定Stewart平台3自由度运动的2个输出变量，使求解工作大为简化。用消元法解决了一般3自由度球面并联机构的位姿正解问题。以正交3自由度球面并联机构为例，进行实例分析，导出了简洁的位姿正解显式解析式，完全解决了该机构实时控制的问题。     

多运动态可重构轮履复合式机器人机械设计

针对复杂的室外地形特征,结合轮式、履带式移动机构的运动优点,提出并研制一种可重构的具有多种运动模式的轮-履复合机器人.该机器人由控制单元、两个相同的可重构车轮、翻转机构和车体组成,具有轮式、履带式、翻转式3种运动模式.轮式工作形态,机器人为两轮机器人,运行速度快,可全方位运动;履带工作状态,机器人可以适应砾石地、沙地、草地等多种复杂地形,具备较强的越障能力;翻转工作状态,履带轮整体翻转,可跨越栏杆等垂直障碍.机器人轮-履转换由车轮内部的并联四连杆机构实现,可根据地面特征选择运行模式,根据障碍类型选择越障方式.在建立运动学和力学模型的基础上,结合数字仿真方法对结构进行了参数化研究,此设计方法优化了转换机构的运动轨迹,降低了对驱动电动机的性能要求,提高了电动机的使用效率.试验表明,机器人可通过调整自身机构以合理的运动模式通过沙地、草地等路面环境,攀越阶梯和栏杆等复杂障碍,具有良好的环境适应性和越障性能,验证了该移动平台系统设计的合理性.     

确定多自由度平面机构速度的一种方法——无极速度图法

介绍用无极速度图法确定多自由度平面机构的速度。算例表明,该法确定多自由度平面机构的速度不仅比瞬心法、速度投影法快,而且方法也比较简单。该法为多自由度平面机构速度的确定提供一条新途径。     

汽车动态仿真器运动机构的优化设计

运用综合约束函数双下降法探讨了六自由度仿真器运动机构的优化设计，并得到六个作动器的最优安装位置及各自由度的极限运动范围。