基于SimMechanics的六自由度机械臂仿真研究

运动学和动力学分析对机械臂的研究具有很重要的作用。以往对机械臂的研究方法均需要建立复杂的数学模型和程序,而Sim Mechanics具有简单、快捷获取动态系统的模型的功能,并且系统建模方便直观,仿真功能强大,可以在模型中通过改变结构,优化系统参数,在仿真环境中分析结果。利用Sim Mechanics的上述优点,以工业六自由度机械臂ER10为研究对象,将SolidWorks建立好的机械臂ER10模型导入到MATLAB/SimMechanics仿真平台中,生成对应的仿真模型,并且在运动仿真平台中,通过在机械臂模型添加末端位姿信号和各个关节信号(角度函数,力矩值),全面地对机械臂进行运动学和动力学分析。     

含谐波传动关节的机械臂在不同转速下的时频特性

谐波传动关节是机械臂的典型关节.为了研究含谐波传动关节的机械臂在不同转速情况下的时频特性,针对空间机械臂,研制机械臂实验装置和测试系统,测试不同转速下机械臂关节处和末端标志点的振动响应.采用小波变换信号分析方法并借助于机械臂的驱动模型,分析谐波传动关节处的摩擦和运动滞后等非线性因素对不同转速下机械臂振动特性的影响.基于...     

基于线性扩张状态观测器的机械臂变负载滑模控制

大型串联机械臂液压控制系统存在变负载及外干扰问题,机械臂不同工作姿态的等效质量会造成液压缸系统固有频率变化,影响系统动态特性,为此提出一种基于线性扩张状态观测器的滑动模态控制策略(LESOSMC)。以破拆机器人机械臂为研究对象,仿真试验结果表明:LESOSMC在机械臂处于不同姿态时,保持了很好的动态特性和稳态精度,对周期正弦信号也具有良好的跟踪性能。LESOSMC在机械臂变负载控制中具有良好的鲁棒性,满足重载液压机械臂关节位置控制的要求,为解决液压重载机械臂关节液压缸的位置控制提供了有效的工程方法。     

偏置式空间机械臂关节角参数化逆运动学求解

针对偏置式空间7自由度(DOF)冗余机械臂,提出了一种基于关节角参数化的运动学求解方法。根据空间机械臂的结构特点对其臂型进行了分析,采用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立空间机械臂坐标系。采用D-H法对空间机械臂操作空间进行了描述,在考虑运动学约束的基础上,得到了以关节角为变量的正运动学模型。通过分析逆运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解了该类机械臂逆运动学的完整解析解。在Matlab环境下,使用Matlab Robotic Tools对机械臂的初始姿态进行了仿真。通过给定的机械臂末端位姿,根据推导的逆运动学算法对空间机械臂各个关节的角度进行了求解。机器臂的运动学逆解算将作为机器臂运动规划和轨迹控制的基础。     

混凝土液压拆除机械臂运动学分析与研究

混凝土液压拆除机械臂运动学分析是混凝土液压拆除机器人运动及控制器设计的重要组成部分。将混凝土液压拆除机械臂作为研究对象,通过D-H法则建立机械臂连接杆坐标系,并完成机械臂的运动学分析。运用ADAMS对模型进行运动学仿真分析,获得了机械臂的运动包络图,测量了机械臂喷枪末端的位移、速度及加速度曲线,验证了理论分析的正确性。结合理论分析与仿真,分析实际使用中机械臂喷枪末端的姿态和运动情况,为末端机械臂的轨迹规划和控制提供了理论依据。     

一种三自由度机械臂的设计与分析

设计了一种通用型三自由度机械臂,该机械臂的3个转动自由度相互垂直。详细设计了各关节的传动方案,并建立了系统的三维模型。根据机械臂的结构特点,建立了机械臂的D-H坐标系,对其进行正运动学分析。最后利用蒙特卡洛法对该机械臂的工作空间进行分析,得到机械臂末段执行器的工作空间,仿真结果与机械臂的设计参数相符,为该机械臂的优化设计及逆运动学分析奠定了基础。     

一种多关节轻量化离散驱动机械臂的设计与研究

基于单马达驱动技术设计了一种5自由度的多关节轻量化离散驱动机械臂,机械臂各个关节采用离合器进行控制,多个关节共用一个驱动电机。针对机械臂特殊的传动链结构所造成的关节运动耦合特性,进行分析并提出了补偿措施。为研究机械臂的振动特性,利用ANSYS仿真软件对机械臂进行了模态分析,仿真结果表明机械臂激励频率远离其固有频率。通过对机械臂进行运动学正反解,并利用MATLAB进行仿真分析得到该机械臂能够通过关节联动的方式实现复杂运动轨迹。     

基于ANSYS的拆楼机结构设计及优化

建立拆楼机械臂的模型,确定机械臂的危险工况,并针对此工况进行静力学分析。根据分析结果,以轻量化为目标对机械臂进行拓扑优化;基于拓扑优化结果,结合实际制造工艺,对机械臂结构进行优化。优化结果表明:机械臂的质量减少了31.9%;与此同时,机械臂的强度刚度均满足要求,为拆楼机的研发提供了参考。     

自动充电机械臂运动学分析与样机试验

为了解决电动汽车自动充电过程中机械臂运动的稳定性以及定位精度的问题,利用ADAMS仿真软件对所设计的机械臂进行运动学仿真;根据D-H方法建立了机械臂运动学模型,通过蒙特卡洛方法分析了该机械臂的工作空间,利用MATLAB对机械臂工作空间进行求解,得到自动充电机械臂末端工作空间点云图。根据所设计的机械臂进行样机研制,并进行机械臂样机试验。结果表明,自动充电机械臂结构可行,运动合理,能够满足自动充电工作时的功能需求。该文的研究为机械臂的优化设计与运动控制提供了参考。     

基于单轴扭矩传感器的信号提取设计与试验

针对六自由度机械臂关节扭矩传感器,为有效地提取机械臂关节的扭矩信号,提出一种适用于单轴扭矩传感器的信号提取方法。通过设计信号调理电路,采集扭矩信号,对电桥输出的微弱信号进行放大,同时减小同步温漂对信号输出的影响,解决电路的零偏问题。对扭矩测量传感器进行标定试验,得到扭矩测量传感器的性能指标及每个关节承受的扭矩与输出电压之间的关系。通过试验,验证了采用双全桥电路测量扭矩的可靠性。     

解调同步压缩变换及其应用于变转速滚动轴承故障诊断

为实现对变转速下滚动轴承的故障诊断，提升设备服役的安全性，在传统基于短时傅里叶变换（STFT）的同步压缩变换（FSST）的理论框架上，针对STFT存在的调制成分造成其瞬时频率（IF）估计不准确、时频模糊的问题，提出一种解调短时傅里叶变换（DSTFT），即在STFT中引入解调算子消除调制对信号的影响，获得更加准确的IF估计值。在此基础上，推导基于DSTFT的解调同步压缩变换（DSST），可以通过时频平面变换系数的重排获得能量高度集中的时频表达。所提出的DSST方法具有IF估计准确、时频脊线能量集中性好等优点。通过数值模拟分析和试验台振动信号分析，验证所提方法在变转速滚动轴承故障诊断中的有效性。     

焊接过程高速图像和工艺参数的同步记录与分析

高速摄像和数据采集是研究焊接过程中电弧、熔滴过渡或熔池等动态行为的重要技术手段.采用同步控制拍摄高速摄像和数据采集的技术,建立了高速图像和工艺参数同步记录与分析系统.系统包括高速摄像机、同步信号发生器、高速数据采集装置及图像与波形同步播放软件.同步信号发生器可适用于20～200000帧/s的高速摄像同步与触发控制.基于PC的数据采集装置,在200kHz采样频率下可实现4路焊接参数的同步采集.结果表明,系统可作为焊接材料、工艺性能、过程控制等研究中对动态过程进行记录与分析的有力工具.     

大型设备机电伺服系统动态性能测试

通过分析某大型设备伺服系统的基本原理和电气性能特点,根据动态信号检测功能的要求,采用模块化设计的方案和基于同步采样与实时数据处理的方法,实现了对设备伺服系统动态精确信号、平稳瞄准速度、最大跟踪速度和误差信号的在线数据采集、信号调理和滤波分析。     

高速检测条件下缺陷钢轨涡流效应的仿真

由于高速漏磁检测下速度效应的存在,检测信号会发生畸变。根据漏磁检测中速度效应的基本原理可知,速度感应产生的涡流是直接影响漏磁检测信号的因素之一,而且其大小同速度及磁场强度成正比。因此文章根据高速检测的这一特点,建立了新的高速检测模型,对一系列运行在不同速度下有缺陷的钢轨模型进行了有限元仿真,并将该模型下的检测信号与经典漏磁模型的检测信号对比,进一步认识了涡流效应对检测信号的影响。     

基于MP424信息采集与分析系统

介绍了一种基于MP424采集卡的高性能信息采集与分析系统,该系统以PC机、MP424采集卡作为主要硬件部分,以Lab VIEW作为软件开发平台。给出了系统的设计方案,并重点对采集与分析系统的软件开发过程进行了阐述,通过一个实例进行了系统的验证。结果表明:该系统运行性能稳定,具有高速、高精度、双通道采集和实时分析的特点,是一种高性能的数据采集与分析系统。     

采用声发射技术测试电镀氧化铝涂层力学性能

采用声发射(AE)技术实现动态监测4043铝合金/氧化铝涂层系统的拉伸实验过程。通过SDAEA信号分析系统对拉伸过程中AE信号幅度、能量、振铃计数、撞击速率以及波形和其傅里叶变换(FFT)进行了分析。揭示出4043铝合金/氧化铝涂层系统拉伸过程中涂层裂纹萌生和扩展过程,并且通过分析AE信号随时间的变化规律得出涂层材料的面内拉伸强度和涂层结合强度。     

高速漏磁检测方法的发展

漏磁检测法已成功应用于各类铁磁性材料的检测中,但当代生产技术的革新和新应用领域的出现对漏磁检测法的检测速度提出了新的挑战.高速漏磁检测的信号出现畸变,制约着检测速度的进一步提高.对此,众多研究人员对信号畸变的机理进行研究,发现磁化滞后效应是影响高速漏磁检测信号的主要因素.当高速运动的钢管通过磁化线圈时,涡流使得管壁内的...     

硬质合金PA30高速深磨过程中声发射信号特征的变化研究

在硬脆难加工材料硬质合金PA30高速深磨声发射实验中,随着工件速度和磨削切削深度增加,声发射信号特征参数均方根（AE_RMS）和磨削力变大;随着砂轮速度增大,AE_RMS和磨削力减小。磨削力和AE_RMS有相同的变化趋势。硬质合金PA30高速深磨AE频谱的能量在100~600kHz的频段比较集中,其AE信号频谱的能量与频率范围明显高于低速浅切磨削。      

数字控制焊接系统中的误差分析

为了提高焊接系统中的焊接质量,对采集信号的误差处理进行了详细的分析。通过分析焊接系统中电压、电流和电机速度控制可知:要实现焊接系统的智能控制,必须对控制信号焊接电压、焊接电流和电机转速进行采样并反馈控制,而这些采样信号与真实值之间都存在误差。分析了误差的来源,整个系统中误差的分析处理,以及随机干扰信号处理的几种方法。对误差信号的分析和处理方法对焊接控制系统的误差处理和干扰信号的抑制将起到一定的参考作用。     

一种基于小波分析的多层粘接结构缺陷信号提取方法

为了检测钢板和多层橡胶材料粘接而成的复合材料中的脱粘缺陷,采用了成熟的超声检测技术。对已有的超声波探伤仪进行了改造、并利用高速采集卡和LabVIEW开发环境,搭建了一套超声信号计算机采集分析系统。编程实现了对回波信号的采集,并在LabVIEW中调用Mat-lab脚本节点对信号进行了db7小波分解和重构。对第一层橡胶下有无脱粘缺陷的试件进行了对比试验,试验结果显示,脱粘区和粘好区的信号重构后有显著差异,表明该小波分析法可以有效地检测出第一层橡胶下的脱粘缺陷。