基于旋量理论的打磨机器人位置精度分析

为建立各误差源与打磨机器人的末端位置误差的对应关系,在基于旋量理论建立了打磨机器人的运动学模型的同时,对可能产生的主要误差源进行了分析,通过误差源之间的几何关系建立误差旋量,从而得到静态误差模型;分析了各单项误差对机器人末端执行器位置误差的影响及各误差源对末端位置误差的显著性影响,为机器人精度优化方案的提出提供可靠的分析参考。分析结果表明:结构误差及传动误差是机器人静态位置精度的主要影响因素,其中结构误差为稳态误差,可以通过精度设计减小或补偿,传动误差需要通过后期的标定来解决。     

蛇形空间机械臂单个2-DOF关节的运动学标定

绳索驱动的分段式蛇形空间机械臂通常具有相同结构的模块化关节,能够在狭小空间中灵巧操作,其精度是制约机器人发展的主要因素。为了提高蛇形空间机械臂的位置精度,指导蛇形空间机械臂的精度设计,以单个2-DOF关节为对象,提出一种正则化的运动学标定方法。首先,对具有多重映射关系的2-DOF关节的运动学进行分析,通过矩阵全微分理论建立包含所有几何误差参数的误差模型。然后,对2-DOF关节各部件的所有误差源进行灵敏度分析,依据3σ原则和理想的位置精度设计指标指导各部件的公差设计。最后,考虑所有的制造和装配误差,采用正则化方法对2-DOF关节进行误差辨识,用于补偿控制器中的名义运动学模型。结果表明,经过修正后的运动学模型的位置精度提高了50%,验证了运动学标定的有效性。     

六自由度串联机械臂运动学及其工作空间研究

根据实际生产需要设计和建立了一种用于焊接车间上下料的六自由度串联机械臂及专用末端执行器模型,针对机械臂的正运动学以及其末端执行器的可达空间进行了研究。基于D-H法对机械臂运动学数学模型进行建立并求得其正运动学方程。提出在Matlab环境下利用Robotics toolbox10.2通过代入各个关节随机参数的方法与机械臂正向运动学分析结果进行对比验证。基于机械臂末端执行器的可达空间与各个关节之间的对应关系,在Matlab中通过采用蒙特卡洛法对机械臂末端执行器的工作区域进行了分析,用描点的方式对机械臂末端执行器工作区域的点云图进行了描绘,通过对点云图的研究得出所设计机械臂结构较为合理的结论。     

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。     

一种三坐标并联动力头——Sprint Z3的误差建模与灵敏度分析

研究一种三坐标并联动力头——Sprint Z3的精度建模及几何误差源灵敏度分析问题。在建立该机构运动学逆解模型的基础上,利用摄动法建立其末端位置及姿态误差与几何误差源之间的映射模型。在此基础上,对影响末端位姿误差的几何误差源进行灵敏度分析,从而为机械设计中零部件的公差分配提供了理论依据。     

冗余电机驱动的正交并联模拟台误差分析

介绍了一种用于运动模拟的冗余电机驱动的正交并联机构,并对机构可能的几何误差源进行了全面分析.为了避免误差建模时大量的偏导计算,根据机构支链的正交布置特征并结合运动学影响系数的原理建立了较为完备的误差模型.模型包含了结构参数误差、驱动误差及铰链制造误差在内的144个误差参数.另外,提出了一种确定被动关节转角唯一解的方法.最后,考察了模拟台样机所有误差参数对末端精度的影响,确定了84个对末端精度影响大的误差参数.     

基于RBF神经网络的六自由度机械臂轨迹优化

为了降低机械臂运动轨迹偏差、提高精确度,设计了六自由度机械臂模型并对末端执行器进行运动轨迹规划。从运动学出发建立机械臂的连杆坐标系并获得D-H参数,通过机械臂运动学公式求解得末端执行器位置和姿态;借助MATLAB中的神经网络工具箱设计RBF神经网络,利用轨迹离散转化得到的离散点训练RBF神经网络。仿真结果表明,采用RBF神经网络优划后得到的运动轨迹为平滑曲线、且在各坐标轴的趋近误差均低于±0.4 mm,降低了趋近误差,实现了机械臂在笛卡尔空间的轨迹优划。实验结果达到了预期效果,表明此次轨迹优化的合理性。对机械臂应用于生产中具有一定的指导意义。     

基于关节位置约束的冗余机械臂协调控制误差仿真研究

针对冗余机械臂关节位置约束问题,设计了冗余机械臂关节位置控制策略,在不同条件下对机械臂运动效果进行仿真验证。建立冗余机械臂简图模型,通过雅可比矩阵推导机械臂运动方程式。分析机械臂优先级任务体系构造,比较冗余机械臂在不同优先级条件下的极限状态,引入了机械臂监控系统。设置机械臂仿真环境,采用MATLAB软件对机械臂运动进行仿真。结果表明:机械臂2个关节都违背了极限限制;监控系统在保证关节位置规避限制的同时,会导致路径跟踪误差较大。但是,路径跟随误差不会影响所需的相对末端效应器运动,能够保持末端执行器的相对运动,保证抓取对象的稳定性;证明了冗余机械臂控制器的有效性。采用该策略避免了运动过程中的机械臂关节的限制,能够实现机械臂抓取物体的路径跟踪功能。     

六自由度机械臂位姿误差及可靠性研究

随着工业机械臂的发展应用,工业机械臂的末端定位精度和末端位姿可靠性越来越被重视。以六自由度机械臂为研究对象,分析机械臂连杆参数误差对机械臂末端位姿偏差量和末端位姿可靠性的影响,采用矩阵法求出机械臂末端位置偏差量模型,采用误差建模摄动法求出末端姿态偏差量模型。文中的创新点在于利用Monte-Carlo法求出连杆各参数误差对机械臂末端位姿造成的偏差量和末端位姿对各个参数误差的可靠性灵敏度。     

混联码垛机器人误差分析

论文以所研制的串并联混合的MJR混联码垛机器人为研究对象,介绍了四自由度垂直移动关节与回转关节组合式串并联的混联机器人机构特点,并进行了运动学分析,提出了这种机器人的误差分析方法,利用摄动法建立了广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位姿影响的误差模型,并通过数值仿真分析了广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位置误差的影响程度,计算结果证实了位姿误差模型的正确性,为机器人的位置误差补偿及精度优化设计提供了依据.     

基于线性变参数控制的机械臂追踪误差仿真研究

针对目前机械臂在使用控制器时,存在轨迹追踪误差较大问题,设计了机械臂线性变参数控制方法,并且对追踪误差进行仿真验证。构造了两关节机械臂运动简图,建立机械臂刚体动力学数学模型,引入动力学参数的线性组合,推导出线性变参数模型。设计出机械臂的线性变参数控制器,采用Matlab/Simulation软件对控制器的轨迹追踪误差进行仿真。同时,与其它控制器的机械臂轨迹追踪误差仿真结果进行比较和分析。仿真结果显示,采用线性变参数控制器实际输出运动轨迹与理论期望运动轨迹更接近,运动比较平稳。采用线性变参数控制可以提高机械臂运动轨迹的追踪精度。     

Analysis–synthesis of dimensional deviation of the machining feature for discrete-part manufacturing processes

Dimensional deviation analysis has been an active and important research topic in mechanical design, manufacturing processes, and manufacturing systems. This paper proposes a comprehensive dimensional deviation evaluation framework for discrete-part manufacturing processes (DMP). A generic, explicit, and transmission model is developed to describe the dimensional deviation accumulation of machining processes by means of kinematic analysis of relationships between fixture error, datum error, machine tool geometric error, fixturing force inducing error and the dimensional quality of the product. The developed modeling technology can deal with general fixture configurations. In addition, the local contact deformations of the workpiece–fixture system are determined by solving a nonlinear programming problem of minimizing the total complementary energy of the frictional workpiece–fixture subsystem in machining system. Moreover, the deviation of an arbitrary point on machining feature can be also evaluated based on a point deviation model with prediction dimension deviation from the transmission model. The dimensional error transmission within the machining process is quantitatively described in this model. A systematic procedure to construct the model is presented and validated. This model can be also applied to process design evaluation for complicated machining processes.     

新能源汽车齿轮箱齿轮修形设计及效率分析

齿轮箱作为新能源汽车驱动系统的关键部件之一,如何提高其均载特性、改善NVH性能,成为新能源汽车关注的焦点问题之一。综合考虑齿轮、轴系的弹性变形以及齿轮制造、安装误差等因素,计算齿轮修形参数。建立齿轮箱仿真模型,分析修形前后齿轮接触应力、传递误差以及传动效率的变化规律;制作齿轮箱样机,进行传动效率测试,并与仿真结果进行对比,验证齿轮修形的可靠性。结果表明：修形后的齿轮齿面接触应力显著减小,齿面载荷分布均匀,传递误差峰峰值大幅降低;效率测试结果与仿真结果基本吻合。     

三自由度螺栓拆卸机械手的设计及动力学分析

设计一种在核环境下工作的螺栓拆卸机械手,该机械手末端执行器上装载了液压驱动的拆卸螺栓的扳手头,机械手可驱动扳手头在空间实现三自由度运动。建立、求解其动力学方程,并分析其动力学性能;通过Laplace变换建立机械手的传递函数模型,设计相应的补偿重力影响的PD控制系统。建立该螺栓拆卸机械手的联合仿真模型,进行动力学仿真。仿真结果为机构系统优化设计和样机制造提供参考。     

锻造操作机液压缓冲系统建模与仿真研究

根据锻造操作机高速、高精度和高可靠性的要求,进行了锻造操作机液压缓冲系统的设计,并在此基础上利用AMESim对液压系统进行了仿真研究,分析了不同溢流压力对缓冲系统的影响。同时利用MATLAB的Simulink模块对锻造操作机的缓冲系统进行了总体建模,分析了缓冲系统的动态响应情况。仿真结果表明:系统设计能满足操作机的工作要求,为锻造操作机液压系统设计提供了参考。     

基于制动工况的平行连杆式锻造操作机控制精度研究

制动工况所产生的惯性冲击严重影响着操作机的工作精度,并限制其快速响应能力。针对平行连杆式锻造操作机,利用拉格朗日方程法建立了制动工况下悬挂系统动力学模型,分析了系统中回弹装置和缓冲装置的耦合性能对系统控制精度的影响,研究了减少操作机控制精度误差的思路。以300 k N锻造操作机为例,采用Matlab求解动力学微分方程,获得了制动工况下的回弹装置和缓冲装置对悬挂系统转臂摆角、吊杆摆角和钳杆质心的变化规律,明确了悬挂系统中回弹装置和缓冲装置的耦合性能对提高操作机控制精度的作用。并利用Adams软件对操作机进行动力学仿真,得到了制动工况下悬挂系统中回弹装置和缓冲装置的耦合性能对系统振动影响的仿真实验曲线,进一步验证了理论分析的可行性与合理性。     

锻造操作机钳杆机构的动态分析

采用SolidWorks和ADAMS软件建立了锻造操作机的虚拟样机模型,用虚拟样机技术对钳杆机构进行了仿真分析,精确得出操作机设计所需的重要参数,计算了夹紧力的大小和驱动力矩的变化规律,合理地减小了夹紧缸的直径,为操作机的其他部分提供了更多的设计空间。在仿真结果的基础上,采用ANSYS软件对钳臂进行了优化设计,降低了节点的最大应力值。     

DDS锻造操作机升降及倾斜机构设计分析

文章介绍了几种典型操作机升降及倾斜机构,并分析了目前比较先进的DDS锻造操作机升降及倾斜机构的结构特点。通过建立其各部件的机构设计数学模型,分析各结构参数的确定依据,制定出了DDS锻造操作机升降及倾斜机构的设计流程图。在具体设计过程中,可对结构作适当调整,以达到实际设计指标要求。结果为操作机升降及倾斜机构的设计提供了参考。