基于虚拟样机的电动六自由度并联机器人结构参数设计

针对并联机器人在设计过程中的约束变量多、干涉情况复杂和设计周期长等问题,进行电动六自由度并联机器人结构参数设计与仿真的研究.以Stewart并联机器人为例,对并联机器人工作空间的两种求解方法进行了分析.首先利用几何法求解出其工作空间,然后提出一种基于虚拟样机技术求解其工作空间与承载能力的方法.这种方法利用Pro/E软件进行三维设计,将三维造型导入Adams软件中进行动态仿真.仿真结果表明,该方法在保证仿真结果可靠性的前提下,可避免烦琐的计算,缩短设计周期.     

3-RPC型并联精密定位机构设计与分析

文中设计了一种新型空间3-RPC型全柔顺并联精密定位机构并对其进行了仿真分析.基于螺旋理论对3-RPC型并联机构进行了构型分析,由各支链的运动螺旋求解出其反螺旋,通过得出的机构自由度进而对该机构空间几何约束条件进行了分析;结合并联机构及拓扑优化理论提出了该柔顺机构的优化模型,采用拓扑优化理论对全柔顺并联机构进行了优化设计,设计出一种不同于传统并联机构的新型全柔顺并联机构;建立了机构的三维模型并在ANSYS有限元分析软件中进行了静力学仿真验证.仿真结果表明,驱动该机构运行时其位移及应力分布合理,终端动平台能够达到微纳米级定位精度要求,从而验证了该设计的可行性和有效性.      

3-RPS并联机器人位置分析及控制仿真

应用坐标变换法和封闭解法,基于3-RPS并联机器人位置分析,采用Matlab建立3-RPS型并联机器人仿真模型,给定不同状态下的参考输入,通过合理设置PID控制器各项参数进行运动学仿真比较.仿真结果表明：在不同的参考输入的条件下,动平台的位置变化几乎相同,实现了PID控制调平作用,驱动杆实际输出与参考值的偏差在允许范围内波动,控制效果明显,为研究基于并联机器人自动调平提供参考.     

一种新型稳定平台的运动学和工作空间分析

针对某些精密设备在运输过程中的颠簸、倾斜等问题,设计了一种采用液压缸驱动方式的水平稳定平台,并对该平台进行了结构、运动学分析,计算出了机构运动的自由度,建立了运动学数学模型,使用Matlab软件对机构进行了仿真计算,为伺服液压缸的设计计算提供了依据.通过对工作空间的分析,得出了稳定平台的工作空间范围.仿真结果表明,该稳定平台不存在干涉现象.     

液压支架含拐点直线导路机构综合与分析

针对液压支架优化设计初值选择困难的问题,基于可视优化设计思想提出将Euler-Savary方程和拐点圆生成技术应用于支架直线导路机构的设计.在给定前、后连杆与底座铰接点位、掩护梁与顶梁铰点位置及掩护梁在该点运动方向的条件下,建立以后连杆方位角和拐圆位置角为参量的数学模型,得到所有具有二阶以上密切直线机构的精确解.计算包括直线性能在内的设计者感兴趣的各种机构属性并实现属性信息的图形可视化,施加设计约束构建机构可行域,引导设计者在可行域内快速准确地寻找在指定采高范围的具有最小直线偏差的机构,或在给定允许偏差的条件下具有最大支架调高的机构,为液压支架优化设计提供具有先天优势的机构初始值.     

基于ANFIS的挖掘机器人挖掘轨迹仿真

为提高液压挖掘机器人工作装置挖掘作业轨迹规划控制精度,将挖掘机器人工作装置简化为斗杆、铲斗两关节二维机械臂进行分析.在建立逆运动学模型时,要将铲斗末端位姿空间与工作装置关节空间和油缸空间联系起来进行轨迹规划,以便在各个空间实现对挖掘机器人的控制.为提高跟踪期望轨迹精度,采用两个自适应神经模糊推理系统(ANFIS)分别学习两个关节的(x,y)坐标与关节角间的逆映射关系,建立了ANFIS逆映射模型.选取逆映射间的输入、输出曲面数据训练ANFIS结构,得到模糊模型的输入、输出映射曲面,实现给定的期望挖掘轨迹,获得相应的关节角.最后将得到的模糊模型用于跟踪期望的运动轨迹,仿真表明跟踪精度能够满足实际要求.     

动态构建福建紫金山铜金矿矿体模型

为了将不同边界品位情况下矿体的形态及由边界品位变化引起的矿体形态变化程度在计算机中动态、实时地展现,同时也为了解矿体在不同工业指标条件下的空间形态,进行了矿体动态建模方法研究.采用了一种新的、基于矿体属性模型向其几何结构模型转化的方法一克里格块体法.通过该方法,基于指示克里格估值技术,使用块体模型+实体模型的三维数据模型结构,动态地构建出了福建上杭紫金山铜金矿矿体在不同边界品位条件下、信息充分、完备且具高可信度的矿体模型,达到了使建模结果能够真正服务于矿山勘探和生产实践的效果.该方法具有一定的可扩展和易推广的性质,能够完成大多数类似矿山及类似地质体的动态建模过程.     

双活塞砂浆泵中的运动机构的优化设计

介绍了双活塞砂浆泵的工作原理 ,建立起双活塞砂浆泵工作机构和补偿机构的设计参数、设计变量、约束条件和目标函数 ,得到了工作机构的优化模型和补偿机构的优化模型。然后在MatLab环境下 ,采用了复合形法和约束随机方向搜索法 ,编写了一个通用性很强的优化设计程序。在已知设计流量下 ,利用计算机设计程序可以方便地求得运动机构的所有设计参数。     

三自由度双并联液压支架的设计与稳定性分析

针对现有四连杆型液压支架的立柱及顶梁均不能承受侧向力,侧向力通过掩护梁传递给连杆易造成倒架和支架机构损坏的原理性缺陷,提出一种基于3-RPC型并联机构的双并联液压支架的设计方案.文中对液压支架的工作空间进行分析,给出顶梁的运动轨迹公式;分析液压支架在偏载和大倾角工况下的受力情况,得出支架具有三向受力的特点,并给出准确的力学关系式;运用ADAMS软件对液压支架进行稳定性模拟仿真,验证了该并联液压支架的设计符合煤矿井下支护的要求,在技术上是可行的.     

烧伤创面多自由度精密激光切痂系统

针对复杂空间创面法向自动聚焦和切痂的关键技术问题, 提出了一套由5自由度运动平台和2自由度激光光路控制机构组成的激光切痂控制系统.对激光切痂并联机构进行运动学逆解分析, 推导了运动平台和激光光路控制机构的位置对应关系.结合所推导的位置对应关系和复杂创面轮廓三维扫描结果, 该系统可实现激光轨迹的自动规划, 从而完成激光自动切痂.基于所提出的激光切痂系统, 进行了激光切痂实验研究, 实验测试结果表明: 该激光切痂系统能很好完成人体手部区域的三维轮廓扫描与重建, 并自动规划激光焦点光斑运动轨迹并切痂.