基于抓持矩阵的二指多关节手抓持规划和丝传动设计

二指手的欠驱动手指,能够模仿人的拇指和中指,实现对不同物体的抓持并完成抓放的任务。针对一般物体,利用丝传动的欠驱动手能更好地模仿人的手指,从而实现两个手指对于物体的抓持,并完成抓放任务。利用抓持矩阵的方法,建立二指多关节手对物体有摩擦接触的抓持模型,并将抓持矩阵逐步向外扩展到手指的各个关节处,进而建立扩展抓持矩阵。利用接触点处抓持矩阵确定了一类平面物体抓持规划中接触点的位置应该满足的条件,并在最小力的原则下计算物体在不同的位姿下抓持力的大小。利用上述规划的接触点进行运动学反解,进而从联动关节处的抓持矩阵提取出欠驱动手指两个耦合关节力矩信息,得出丝传动的半径设计和反向弹簧设计的原则。利用扩展抓持矩阵求得力矩分量并用之验证此法与常规求法求得的力矩是等效的,从而验证此方法的正确性并对丝传动进行位置与力的计算。     

可控参考时间的多指灵巧手协调控制

提出一种可控参考时间的多指灵巧手协调控制方法。通过对系统误差评价控制规划器的参考时间,使期望的输出可以根据系统当前的运动状态进行调整,从而使系统具有处理不可预测和不确定事件的能力。用这种控制方法对多指灵巧手进行运动学和动力学协调控制,在物体遇到障碍或扰动时系统可以以牺牲时间为代价,尽可能保证物体按预先规划的路径运动并保持手指的抓持位形,使抓持更稳定可靠,同时可避免物体和系统受到损坏。仿真和试验证明了这种方法的有效性。     

多指灵巧手的最佳灵巧性设计

首先讨论了多指抓持系统中抓持物体的灵巧性 ,指出该系统的灵巧性取决于各手指的性能。然后 ,分析了单个手指 (单个操作器 )的灵巧度 ,通过对手指灵巧性的要求 ,确定手指 (操作器 )的最佳工作区域。最后 ,提出具有最佳灵巧性的多指灵巧手的设计准则 ,并利用两指手、三指手的设计 ,表明了多指手的最佳灵巧性设计     

自适应抓持仿人手的抓持能力分析

以三自由度的仿人手为研究对象,对其抓持物体的能力进行研究。在对仿人手抓持给定形状和大小物体的受力进行分析的基础上,给出了以抓持起最重物体为目标函数的优化分析计算模型,得到了仿人手在具有最大抓持能力时手指各指节与物体之间的作用力的大小。最后获取了“解耦装置”中弹簧预紧力的计算方法,并根据优化所得到的各力值计算得到了该预紧力的大小。     

多批灵巧手的最佳灵巧性设计

首先讨论了多指抓持系统中抓持物体的灵巧性,指出该系统的灵巧性取决于各手指的性能。然后,分析了单个手指（单个操作器）的灵巧度,通过对手指灵巧性的要求,确定手指（操作器）的最佳工作区域。最后,提出具有最佳灵巧性的多指灵巧手的设计准则,并利用两指手、三指手的设计,表明了多指手的最佳灵巧性设计。     

全转动关节欠驱动手指机构及其运动学分析

欠驱动机器人手指结构紧凑、抓持力大、操作简单,在工业机器人、拟人机器人、人体假肢及航天机器人等领域都具有广泛的应用前景。提出一种新型的全转动关节连杆式欠驱动机器人手指机构,提出一种基于最小阻尼原理推导欠驱动手指机构在不同抓持状态下(即与目标物体的不同接触情况下)的等效机构,进而基于等效机构实现运动学分析的方法。采用所提出的方法推导了所提出机构的运动学方程和极限运动位置求解方程。最后通过Matlab编程进行数值仿真,验证了方法的正确性和有效性。仿真结果表明所提出的欠驱动结构具有较大的可达空间,并可实现良好的抓物轨迹。     

三自由度自适应抓持仿人手的设计研究

设计完成了用于仿人形机器人上的具有自动适应被抓持物体几何特征的三自由度仿人手。论文首先设计了具有自适应抓持能力的手指机构，进一步对该手指机构各关节之间的运动耦合关系进行了分析研究，并通过虚拟样机技术验证了所设计的仿人手机构传动系统的正确性和自适应抓持的可行性，最后提出了衡量仿人手抓持能力的指标，分析了所设计的仿人手的抓持能力。所有结果都表明手指机构是合理实用的，所设计完成的仿人手达到了设计要求。     

基于抓持分类的接触力分解

研究了机器人手抓持物体时接触力、物体所受外力以及手指关节力矩之间的关系。文中针对三类抓持，分别给出了接触力分解的一般表达式，这些表达式比以往文献更有特点     

抓持接触力的子空间分解表示

研究了机器人灵巧手抓持物体时手指与物体间接触力的性质。通过将接触力空间分解成四个子空间，给出了接触力的一般表达式。该式即适用于灵巧抓持，也适用于退化抓持。在退化抓持情况下，接触力的某些分量可能不能由关节力矩提供，成为被动力。该法可以将这些被动力分量识别和分解出来，并进而将接触力表示成被抓物体所受外力和手指关节力矩的显函数。从此表达式出发对接触力进行优化可以保证所求接触力能够由关节力矩提供。给出了两个力分解的数值算例。     

多指灵巧手基于广义力椭球的最优抓持规划

首先在抓持系统的力旋量空间中 ,建立了关节力矩与物体外力的关系 ,定义了整个手物体抓持系统的雅可比矩阵。按照关节空间和物体空间的力的映射关系 ,提出了广义力椭球和内力椭球。在此基础上 ,定义了抓持系统的最优抓持能力和最优内力。最后 ,按抓持能力和最优内力对多指灵巧手进行最优抓持规划     

有限元分析软件Ansys在模态分析中的应用

作为动力学分析的基础,模态分析可以用来确定机械机构自身的振动特性,文章简要阐述了模态分析的基本原理以及在Ansys环境下进行模态分析的步骤,并以一高速旋转圆盘锯片为分析对象,进行带有预应力的模态分析,以此说明在Ansys软件中进行模态分析的方法,并为类似的工程计算问题提供参考。     

基于ANSYS的复合材料飞轮系统模态分析

储能飞轮系统在工程中应用广泛,由于飞轮系统转速较高,因此对飞轮系统进行模态分析是非常必要的。利用有限元分析软件ANSYS对复合材料飞轮系统进行模态分析,得到了飞轮的固有频率与模态振型,为飞轮系统的结构设计与优化以及振动特性研究提供了有效的依据。     

基于广义动态缩聚法的脉冲推力器固有模态分析

对用于飞行器姿态控制和弹道修正的脉冲推力器进行了有限元模态分析,给出脉冲推力器壳体的前5阶固有频率和振型,对模态分析结果进行分析,找出容易产生共振和有害振型的频率,为进一步进行脉冲推力控制器的动力学分析奠定基础.同时,用广义动态缩聚法对模型进行固有模态分析,与精确模型计算结果进行比较,证明了用广义动态缩聚法进行固有模态分析得可行性.最后,分析了广义动态缩聚法对计算时间的影响.     

柴油机缸盖结构有限元模态分析和模态测试

利用有限元分析软件ANSYS对造型十分复杂的某发动机缸盖结构建立了有限元模型,而后进行了自由模态分析计算,得到了该缸盖结构的低阶振动模态频率与模态振型.为验证模态分析模型的正确性,对该缸盖结构进行了模态试验测试,用锤击法对缸盖结构进行振动激励,利用测试软件获取缸盖结构的低阶振动模态频率与振型.通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果合理性,为该类型发动机缸盖结构设计与优化提供了参考依据.     

ACTIVE VIBRATION CONTROL OF A CAR BODY BASED ON EXPERIMENTALLY EVALUATED MODAL PARAMETERS

Active vibration control has been successfully tested for structures with simple geometry, such as beams and plates, by using modal controllers. Since the dynamical behaviour of a variety of mechanical structures can be expressed in terms of modal parameters, the application of modal control concepts can be extended to structures with more complex geometries. For such structures the evaluation of modal parameters from numerical calculations of local modes is complicated because the results strongly depend on proper boundary conditions of the truncated structure. Therefore, the modal data are identified by an experimental modal analysis. The transformation of the experimentally evaluated mode shapes into a closed analytical formulation and the extraction of modal input and output factors for sensors and actuators connect experimental modal analysis and modal control theory. The implementation of the input and output factors into a modal state-space formulation results in a modal filter for the point sensor array and a retransformation filter for the segmented actuator patches. In this study, PVDF foil is used for sensors and actuators. The modal controller is implemented on a digital controller board and experimental tests with the floor panel and centre panel of a car body are carried out to validate the proposed concept.     

汽车水泵总成的动态特性研究

利用有限元软件Ansys模态分析功能,在对某汽车水泵总成建立三维实体模型的基础上,对其进行约束模态分析,计算汽车水泵总成的前7阶固有频率和相应振型,并与试验模态相比较,证明计算模型的合理性。通过模态分析为该水泵的结构优化提供理论依据,并为解决汽车水泵总成的泄漏问题提出改进措施。     

分体式涡旋压缩机箱体模态的数值分析

利用Pro/E软件和有限元软件Ansys Workbench联合对分体式涡旋压缩机箱体进行模态分析,分析了自由模态和约束模态的前10阶振型和模态频率,了解了箱体振型特点及振型位移最大的区域,并依据分析提出了改进方案。该分析对同类产品固有特性分析与设计具有指导意义,为分体式涡旋压缩机振动、噪声特性分析与控制提供了依据。     

滚筒洗衣机机箱有限元及试验模态分析

结合实验模态与有限元理论模态分析,对全自动滚筒洗衣机的机箱进行了动态特性研究.首先,在.Pro/Eingeer中建立机箱的三维实体模型;然后导入ANSYS中进行网格划分,得到其有限元模型;再采用兰索斯迭代法进行模态求解,得到前50阶计算模态参数.另外,用脉冲激励法在实验室对机箱进行模态实验,得到实验模态参数.通过比较理论模态与实验模态参数,表明结果吻合较好.基于对机箱固有特性的分析,对该滚筒洗衣机机箱振动特性的改善提供了一定的参考依据.     

循环对称结构重根模态振型相关性修正

为消除循环对称结构有限元模态分析和试验模态分析对应重根模态振型之间的夹角误差,实现模态相关性的准确定量分析,基于模态振型方程,揭示不同模态模型重根模态振型夹角误差产生机理,提出修正循环对称结构模态振型相关性的新方法。计算各阶重根模态有限元模态振型与试验模态振型间互模态置信准则(Cross modal assurance criterion, Cross MAC)初值得到夹角误差;在此基础上确定出对应的旋转角度和测点数;对有限元模态振型进行旋转匹配并计算得到修正后的Cross MAC值。应用该方法对制动盘有限元模态模型和试验模态模型进行相关性修正,结果表明：该方法不仅能获得准确的循环对称结构模态相关性,且相比于已有的循回群和初等旋转变换方法而言,修正效率得到显著提高。     

基于结构与声场耦合模态分析的车内噪声控制方法

在汽车车内结构噪声的控制中，传统的结构振动模态分析不能准确地反映车身结构与车内声场的耦合特性，将车身结构与车内声场综合起来考虑，采用结构与声场耦合模态分析方法研究了汽车车内结构噪声的控制问题。在介绍结构与声场耦合模态分析方法理论的基础上，讨论了该方法在车内结构噪声控制中的工程实现。该方法在某车车内噪声控制的应用中取得了明显的降噪效果，证明了该方法的可行性和有效性。