一种串联机械臂关节空间刚度最优路径求解方法

串联机械臂关节空间路径求解是机器人研究领域的热点。然而,现有研究往往欠虑串联机械臂自身弱刚性,致使串联机械臂在给定操作空间路径下关节空间路径选择不当,影响运动精度。为提升串联机械臂在实际工作时刚度,提出一种串联机械臂关节空间刚度最优路径求解方法。首先基于Levenberg-Marquardt(LM)算法求取串联机械臂关节空间路径可行解,进而通过定义串联机械臂刚度性能指标,以刚度性能最大为目标,实现串联机械臂关节空间刚度最优路径求解,最后在6轴串联机械臂上进行方法验证。结果表明,面向相同操作空间路径,提出方法得到的串联机械臂关节空间路径刚度与基于连续迭代的数值法相比提高了50%以上,证明提出方法可有效提升给定操作空间路径下串联机械臂运动刚度,对提高串联机械臂运动精度,抑制变形和颤振,进而实现串联机械臂在机械加工领域的推广与应用具有重要意义。     

用于狭窄空间的新型伸缩臂的设计与研究

由于水泵、燃油锅炉内管道难于检查,设计和研究了一种用于狭小空间的伸缩臂。该伸缩臂采用钢卷尺模型的机械结构,沿卷尺的边缘焊接形成机械臂。电机通过齿轮驱动分度轮,分度轮带动机械臂伸缩,伸缩臂拥有卷曲存储功能。机械臂的截面参数包括厚度、圆心角、弧长,用弹性力学的薄壳理论分析计算了圆心角的取值大小。基于Workbench软件,分析了机械臂的圆心角、厚度对机械臂X和Y方向的伸直能力的影响。结果表明随着圆心角的增大,在Y方向的变形量逐步减小,在X方向的变形量逐步增大,在40°之前变化速率快,在40°之后变化速率慢;随着厚度的增大,在X、Y方向的变形量呈变小趋势。以理论和仿真研究为依据,确定了厚度0.1 mm和45°圆心角的尺寸,最终通过实验,得出了机械臂的真实承载情况,确定了机械臂的可靠性设计参数。     

一种仿章鱼腕足柔性模块的设计与运动控制

针对软体机器人由于刚度太低且是连续变形,故很难进行运动控制的问题,提出一种由形状记忆合金弹簧驱动的柔性机械臂。机械臂由３Ｄ打印制造而成,内部嵌入３个线性霍尔传感器,用于测量柔性臂弯曲运动。通过压缩补偿计算可以精确控制弯曲运动。实验结果表明,该柔性机械臂可以以较高精度进行三维运动。     

一种打磨机械臂的静刚度建模与实验

设计出一种采用(U+UPS)P+UPS并联机构的打磨3-DOF机械臂。运用子结构拆分和叠加思想,将机械臂手腕的位姿变形因素拆分为只考虑各支链拉/压变形、只考虑UP支链扭转变形、只考虑UP支链弯曲变形3个主要影响因素。通过基于矢量回路的虚功原理和结构矩阵建立3个主要影响因素的刚度模型,并根据各支链的结构特点定义了支链内各部件变形系数。通过叠加原理将各影响因素的刚度模型叠加整合为机械臂的整体刚度模型。研制出机械臂的实验样机本体,采用一套高精度机器人刚度实验系统对机械臂实验样机进行了刚度标定。实验结果表明：机械臂实验样机的位置变形实测值与理论值之间偏差均小于3μm,姿态变形实测值与理论值之间偏差均小于0.05°,机械臂实验样机的变形均在合理范围之内。     

恒温无尘车间中重载运输机械臂的设计

针对某企业将开放式车间升级为封闭式恒温无尘化车间,设计了一种用于恒温无尘车间的大型棒料重载运输机械臂,满足棒料运输的准确性及运行稳定性要求。首先,利用SolidWorks和ADAMS软件构造虚拟样机,其次,通过建立刚柔耦合模型并仿真,以确认模型的有效性,并获得应力和变形云图;最后,对机械臂进行结构轻量化设计,减轻其质量,并促使其运转更加灵活流畅。仿真结果表明,优化后的重载机械臂最大变形由0.532 mm降至0.409 mm,最大应力由480.33 MPa降至237.67 MPa,降幅高达50.5%,A级机械臂减重7.6%。     

基于机械加工工艺对零件加工精度的影响研究

机械加工工艺直接影响着零件加工精度,零件加工精度直接影响着机械产品的质量,因此机械产品质量的好坏,一定程度上取决于机械加工工艺水平。通常情况下,研究分析机械加工工艺对零件加工精度的影响,要从内在和外在两方面因素来考虑,其中外在因素主要包括受力变形和热变形,通过认真分析目前机械加工工艺现状和对零件加工精度的影响,结合实际情况,科学合理制定提高机械加工工艺加工精度的相应措施,以确保机械产品质量符合生产要求,提高加工企业经济效益。     

机械臂系统的动力学建模与分析

机械臂在工业各领域中应用较广泛,目前的发展趋势要求机械臂的材料更轻质、运动精度更高。对机械臂的动力学特性及在工作过程中产生的弹性变形进行研究,通过拉格朗日法建立机械臂系统动力学模型并进行分析。该动力学模型比以往的分析方法更加准确,模型没有舍弃小变形量对模型的贡献,并探讨了不同阶数离散近似弹性变形对动力学模型的影响。仿真表明,选取不同阶数的基函数近似弹性变形对模型求解的准确度影响不大;分析机械臂动力学特性有必要考虑弹性变形对系统的影响。     

组合柔性机械臂变形及滞迟特性分析

可利用组合构件良好的减振性来抑制柔性机构的振动，并以叠层矩形截面柔性机械臂为例．在考虑几何非线性与状态非线性的情况下，对其进行有限元分析及数值仿真，得到了其力一变形的滞迟回线，较好地反映该组合柔性机械臂的滞迟特性及阻尼特性，为组合柔性机械臂的变形计算、阻尼特性及减振性的研究提供了有效手段。     

基于多传感器融合的柔性机械臂姿态检测与末端定位研究

柔性机械臂在竖直平面内受重力作用会发生弹性变形,严重影响臂架末端定位精度,采用变形补偿末端位置反馈控制需要检测柔性臂变形后姿态和末端位置。根据假设模态法小变形理论,提出一种基于应变传感器、正交编码器和姿态传感器的低成本测量方法,采集数据并计算得到柔性臂变形后姿态及末端竖直方向变形量。搭建了两自由度柔性机械臂实验系统,对提出的测量方法进行验证。结果表明该测量方法可较为准确地测量柔性臂变形姿态,实验中臂末端竖直方向绝对变形量达8.4 cm,相对于臂长变形为9.5%,测量计算误差为7%,满足柔性臂控制时的测量精度要求。     

机械臂与环境交互的位置/力切换抑制振动方法

当机械臂执行位置/力的混合跟踪任务时，位置控制一般用于机械臂的自由运动阶段，力控制一般用于约束运动阶段。这种位置/力切换的控制结构既能实现与环境接触前对机械臂位置的精确控制，也能保证接触后对期望控制力的准确跟踪。由于开关系统本身存在的切换不稳定性，机械臂在以一定的速度与环境接触时，机械臂执行器会在环境表面振动甚至弹跳。针对此问题，提出了一种半主动阻尼阻抗学习方法，该方法主要包含两部分：基于位置/力切换控制的半主动阻尼控制器；基于一种逆秩拟牛顿法（broyden fletcher goldfarb shanno，简称BFGS）的阻抗学习算法，根据学习到的环境参数调节半主动阻尼，实现机械臂在接触面的振动抑制和平稳过渡。在仿真及实验中，应用提出的方法让机械臂与不同环境交互，结果表明：该方法能很好地抑制接触过渡阶段的超调力，并防止机械臂在切换过程中的振动，实现了柔顺接触和平稳过渡。     

浅谈机械加工过程中的深孔加工技术

随着科学技术的飞速发展，各行各业对于自己专业领域的机械设备要求也越来越专业，尤其是一些特殊的领域，对于机械零部件的要求甚至可以用苛刻来形容，本文重点谈及钻孔技术特别是机械加工过程中的深孔加工技术，对于深孔机械设备的质量以及加工技术要求也随着技术的进步变得更加严格，深孔加工技术在机械加工过程中也最为困难，是技术难题，也是很多机械工程师研究的重点。深孔加工技术在机械加工工艺中属于关键技术，同时也是最为复杂的技术之一，本文就在实际的机械加工过程中的加工实例来探讨深孔加工技术方法，希望对读者有所帮助。     

SCARA机械臂的仿真振动分析及振动测试

以SCARA机械臂为研究对象,通过建立SCARA机械臂的三维模型,利用ANSYS软件和ADAMS软件对其进行模态分析和动力学分析,得到机械臂的振动特性以及振动最薄弱的部位;再通过实验进一步验证了仿真结果的有效性,SCARA机械臂底座在振动中的变形最大,加速度幅值变化最大;最后针对振动最薄弱部位提出振动被动控制方案,对底座截面尺寸进行优化,使其变形和振幅得到一定改善。该研究为设计更高精度SCARA机械臂和多变工况下SCARA机械臂的动力学设计、减振延寿和性能改进等问题提供更有效的理论与技术支持。     

考虑变形耦合的受冲击柔性机械臂动力学建模

将刚-柔耦合体动力学的新建模理论应用于受冲击柔性机械臂的研究。将柔性机械臂简化为弹性梁,在梁的纵向变形中考虑了变形耦合量,计及了这种耦合对大范围运动的影响。利用Lagrange方程建立了机械臂的动力学方程。将受碰撞冲击后柔性机械臂的瞬态响应,作为求解动力学方程组的初始条件。针对刚体模型和柔性耦合模型进行了数值仿真计算,表明柔性耦合模型更加符合实际情况,为柔性机械臂的动力学分析与控制提供了依据。     

柔性机械臂动力学建模理论与实验研究进展

总结了国内外学者在柔性机械臂建模理论及其相关实验等方面的最新研究进展,系统地阐述了柔性机械臂的变形描述方法、关节动力学建模、柔性机械臂系统的动力学建模方法、臂杆的刚化和软化效应、柔性机械臂实验方法等方面的研究现状,提出了现阶段机械臂动力学理论与实验研究存在的问题与不足,预测了柔性机械臂动力学研究的主要方向和核心技术,详细分析了柔性机械臂最佳模态阶数选取、基于动力学特性的柔性机械臂系统参数优化、关节驱动规律的确定、柔性机械臂在高速运转下刚化与软化效应、柔性机械臂关节精细建模、空间柔性机械臂超低速运行时爬行现象等待解决的关键技术问题。     

一种被动三自由度变刚度柔性基座设计

在一些大型航天器上,为扩大机械臂的工作空间,往往采用宏微臂组合的方式。当微臂工作时,宏臂相当于微臂的柔性基座。针对这种宏微臂串联组合方式,设计一种被动三自由度来模拟宏臂,用于微臂的地面试验。柔性基座实现了三自由度之间的耦合,且采用不同的原理实现了三自由度方向刚度的可调性。对柔性基座进行了刚度特性分析,得到了其变形角度的刚度阵,并对其刚度阵进行了分析。为柔性基座机械臂的动力学研究提供了实验平台。     

基于长短期记忆网络的机械臂逆运动学解

为了解决传统的解析法用于机械臂逆运动学求解过程中存在操作烦琐和奇异点处无法逆运算等问题，提出了基于长短期记忆网络的机械臂逆运动学求解算法。通过对机械臂的正运动学和工作空间的分析，获取大量有效的机械臂关节空间数据和相对应的末端姿态数据，并作为训练样本。经过训练后，获得逆运动学解的高精度结果。对比传统解析法求解，基于长短期记忆网络方法的求解速度较快。此外，机器人仿真结果显示，相关轨迹无明显的抖动偏移。     

机械加工中的钻孔技巧

钻孔是机械加工中比较常见的一种工序，钻孔的质量与机床的功率、刀具的切削参数、冷却压力等多方面因素相关，下面就从这些方面介绍一些在机械加工中的钻孔技巧。     

机械臂操作受限柔性负载的动力学建模及仿真

针对机械臂操作受作业环境约束柔性负载,约束力、负载变形不易控制等问题,基于变形旋量理论,结合拉格朗日方程建立了机械臂操作受限柔性负载系统的动力学模型。首先,将系统分解为刚性机械臂与柔性负载两个子系统,分别建立了其动力学方程。然后,根据柔性负载与环境约束力及机械臂末端执行器的约束关系,推导了系统的运动方程。在给定机械臂的运行状态及环境约束力或给定机械臂各关节驱动力矩及负载末端的期望轨迹的情况下,分别推导了系统的逆动力学模型与正动力学模型。最后,通过三自由度(DOF)机械臂操作受限柔性梁进行了仿真,验证了该方法的有效性,并对系统的动力学特性进行了分析。     

柔性机械臂的动力学分析与实验研究

采用有限段方法建立柔性机械臂的离散模型，以基于Ｋａｎｅ方程的Ｈｕｓｔｏｎ方法建立柔性机械臂的动力学方程。在方程中，计入几何非线性变形的惯性影响，包括非对称花面当量弹性力对于广义主动力的贡献。求解过程引入相对位移的模态变换以提高计算效率。以单柔性机械臂为例，进行动力学仿真与实气研究。结果表明数值计算结果与实验结果吻合良好。     

山特维克DT1130i型全智能化地下凿岩台车

山特维克DT1130i是用于隧道及洞室快速、精确掘进的3臂全智能型电脑控制电一液凿岩台车。除了适用于开挖面钻凿爆破孔,也可用于开石门、锚杆钻孔和管棚支护、超前探测、注浆等接杆式钻孔作业。台车由电脑控制全自动完成钻孔和大臂定位,通过预先设计的布孔图引导设备自动完成爆破孔钻凿,自适应钻孔系统根据岩石条件变化,SURE隧道软件集成化程度高,计算分析能力强。