3-UPU冗余驱动并联机构的冗余支链优选及仿真

由于当前3-UPU冗余驱动并联机构存在奇异缺陷,造成冗余支链选择方法可靠性低、刚度分布不均.提出一种新的3-UPU冗余驱动并联机构冗余支链优选方法.设计了3-UPU冗余驱动并联机构和自由度要求.将运动平台位姿参数看作变量,求出3-UPU冗余驱动并联机构的力矩阵和力矩矩阵.获取3-UPU冗余驱动并联机构输入,通过位置方程求出驱动螺旋参数和非冗余支链的驱动螺旋,提升可靠性.计算冗余驱动螺旋的参数,获取条件数机构的相关信息,确定刚度矩阵的力矩阵和力矩矩阵,利用灵巧度与刚度获取条件数和刚度最佳的冗余支链,解决刚度分布不均的问题.实验结果表明:所提方法可靠性高、刚度分布均匀.     

3-UPU冗余驱动并联机构采矿中的伴随运动消除（英文）

3-UPU并联机构对运动副间隙较为敏感,容易形成奇异,当前方法对其奇异特性进行消除,存在并非正常的转动问题,也就是伴随运动,形成干扰。提出一种伴随运动消除方法,通过添加冗余驱动支链方法,消除3-UPU并联机构采矿中的干扰。对3-UPU并联机构存在的非期望转动问题进行强度评估,根据评估结果限制螺旋和伴随转动间的互易积非零,限制螺旋对伴随转动进行做功。得到伴随转动自由度运动的范数描述,依据范数检测误差限制对非期望转动的干扰幅度,通过添加冗余驱动支链的方法,消除并联机构采矿中的伴随运动。实验结果表明:采用所提伴随运动消除方法时的并联机构工作空间满足采矿升沉幅值以及位移的要求。     

基于RecurDyn的4-RPC冗余驱动并联机构的运动学求解

针对4-RPC冗余驱动并联机构进行了结构分析和运动学分析.运用齐次坐标变换公式推导出其运动学逆解,进而求出动平台质心按给定轨迹运动的各支链的运动规律.将在Pro/E中建立的4-RPC冗余驱动并联机构的模型导入RecurDyn中.然后,把由各支链运动规律生成的AKISPL驱动函数添加到该机构模型中,进行运动学仿真.测量出其位移和速度随时间变化曲线.最后,在Recur-Dyn中对动平台质心施加笛卡尔驱动(CMotion)进行仿真测定其位移和速度随时间变化曲线进行验证.结果表明,该机构运动学性能良好.     

冗余驱动并联机构受力特性的控制方法研究

针对冗余驱动并联机构的驱动力优化,提出冗余驱动并联机构的位移协调模型,该模型考虑了各驱动臂的弹性变形和执行机构的位移。研究全位置控制、混合位置/力控制和全力控制3种控制方法在冗余驱动并联机构的力学特性,分析每种控制方法中驱动力/力矩、作动器位移、外载荷和驱动臂刚度之间的相关性,揭示了不同控制方法下输入位移和驱动臂刚度对力分布的影响规律。最后通过冗余驱动并联机构的实验平台,对3种控制方法进行了验证,并探讨了3种控制方法在不同工况下的应用。     

空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度性能指标分析

在建立空间三自由度冗余驱动并联机构Hessian矩阵的基础上,研究空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度全域性能指标。在预设工作空间内,绘制加速度全域性能指标图谱。通过观察图谱,分析加速度全域性能指标随并联机构尺寸参数变化的分布规律。结果表明:ηa的最大值为0.803 7,即加速度性能指标最优,对应的结构参数为l_1=3.0 m,l_2=4.0 m,l_3=0.5 m,l_4=3.0 m;加速度性能指标好的空间三自由度冗余驱动并联机构组型主要集中在2.5 m≤l_1≤3.0 m,3.5 m≤l_2≤4.0 m,0.5 m≤l_3≤1.0 m,2.5 m≤l_4≤3.0 m的区域。     

4-RRR冗余并联机构混合驱动与能耗优化

为实现3D打印机对曲面的精细化打印,对3D打印机的喷头结构的快速响应和精确控制提出了更高的要求,为此设计了一种可以实现姿态控制的平面4-RRR冗余并联机构。根据机构的特点,在运动学基础上,利用虚功原理建立该机构的动力学模型,然后以混合驱动方式并借助最小二范数法实现机构等效广义力到轴向驱动力的优化。在此基础上,对驱动力二范数和最小驱动总功率进行优化,分别得到角速度、驱动力与驱动功率变化曲线。结果表明:该机构驱动力二范数解和最小驱动总功率解的差异略小,其驱动电机做功减少了1.17%。结合驱动力二范数、最小驱动总功率的优化结果,选取混合驱动的驱动方式,可以实现冗余并联机构驱动器瞬时驱动力与瞬时驱动功率的均衡,并降低机构运动过程中的功耗,实现3D打印机喷头机构的快速响应。     

电液混合全冗余并联机构驱动优化

基于冗余并联机构主动输入约束螺旋线性相关性的分析,以Stewart平台机构为原型,构造12-UPS全冗余驱动并联机构。通过比较电动驱动和液压驱动的不同,确定机构适宜采用电动液压混合驱动形式。应用影响系数法建立该机构的动力学模型。为区分处理电动缸和液压缸,以零内力为约束条件对驱动力进行优化。分别以驱动力平方和最小和驱动功率平方和最小为目标,应用库恩—图克定理研究机构的驱动力优化过程。数值算例表明:零内力条件下以驱动功率平方和最小为目标的优化方法最佳。该优化方式能够充分发挥电动、液压驱动各自的优点而避免其缺点,适用于电液混合驱动的全冗余并联机构。     

电液混合全冗余并联机构驱动优化

基于冗余并联机构主动输入约束螺旋线性相关性的分析,以Stewart平台机构为原型,构造12-UPS全冗余驱动并联机构。通过比较电动驱动和液压驱动的不同,确定机构适宜采用电动液压混合驱动形式。应用影响系数法建立该机构的动力学模型。为区分处理电动缸和液压缸,以零内力为约束条件对驱动力进行优化。分别以驱动力平方和最小和驱动功率平方和最小为目标,应用库恩—图克定理研究机构的驱动力优化过程。数值算例表明,零内力条件下以驱动功率平方和最小为目标的优化方法最佳。该优化方式能够充分发挥电动、液压驱动各自的优点而避免其缺点,适用于电液混合驱动的全冗余并联机构。     

4-RRR冗余并联机构的动力学分析

为了分析冗余4-RRR并联机构在高速、高载荷下的的动力学特性和运动精度,利用坐标变换矩阵求解冗余4-RRR平面并联机构反解方程,推导机构雅克比矩阵。在此基础上,将并联机构分解为动平台和一、二连杆子系统,采用Lagrange法建立子系统动力学模型,然后推导出机构整体动力学模型。以Matalb/Simulink为工具,对该机构的动力学进行算例仿真,仿真结果表明:4-RRR平面并联机构各驱动构件在实现期望轨迹的运动过程中,驱动力和力矩的变化、数值大小各不相同,但均呈正余弦曲线规律变化。所提出的研究方法快速有效,为机构后续研究提供了理论依据。     

基于影响系数法的冗余驱动并联机器人速度分析

以平面二自由度冗余驱动并联机器人为研究对象,分别进行了逆运动学分析和正运动学分析,得出并联机器人的8种逆运动学解析解.运用影响系数法建立了系统的一阶影响系数矩阵,并设定了速度性能指标.对应8种不同的机构位形,绘制了相应的速度性能图谱,探讨了不同的机构安装方式对机构速度性能的影响,指出了较优的机构安装方式,为今后研究、设计和安装该类型并联机器人提供了依据.     

3-RPS并联平台焊枪摆动机构的应用分析

利用并联机构的特点,对基于3-RPS并联平台机构的焊枪摆动机构进行初步的研究分析,并介绍了焊枪顶端的绝对坐标、倾角的确定及几种常用摆动轨迹的实现。     

一种混合型4自由度并联机床的位置分析

针对原沈阳自动化研究所研制开发的五轴并联铣床的结构特点，提出了一种改进方案，并对这种新的构型的运动学进行了分析，针对其特点，从新的角度给出了位置正解及反解的方程。该构型的位置正解由于使用了附加传感器并充分考虑到机构特点而使得正解方程形式非常简单并且其中只存在一次项，从而避免了对复杂数值解法的采用。     

自动激光焊接机器人的运动机构设计及实验验证

分析了3分支5自由度自动激光焊接机器人的结构特点,并建立该机器人的正反解运动学模型,采用解析方法求解该运动学模型并进行仿真计算,最终采用机器人完成了自动激光焊接实验。结果表明,该3分支5自由度机器人机构可完成高精度及高速激光焊接,具有实用价值。     

新型并联机床的力／运动传递各向同性性能及其分布

以并联机器人机构为原型的并联机床,其力/运动传递各向同性性能是随其运动平台的位姿变化而变化的。本文应用并联机器人机构学理论,提出基于6-SPS并联三维平台机构的新型6自由度并联机床的力/运动传递各向同性性能评价指标,并给出这些指标在定位姿工作空间内的分布情况,这对该结构形式的并联机床的设计及其任务规划和控制有重要意义。     

三自由度并联机构（3SPS 3SRR）的位置分析

针对一种3SPS-3SRR并联机构,运用符号法对该机构进行位置分析建模及求解。构建动、静坐标系,通过矩阵转换对机构建立约束方程,运用Sylvester消元方法进行消元得到机构单变元输入输出方程,求得机构位姿的封闭解。最后进行实例求解,得到该机构处于一般姿态的32组实数解,并使机构处于特殊位姿,将所得封闭解与预估解对比,从而验证该位置求解模型的正确性。基于符号法的3SPS-3SRR并联机构位置分析模型具有准确、高效的特点,规避了基于数值法的诸多缺点,对该机构的深入分析具有重要理论意义及实用价值。     

纳米CaCO3的生长和控制机理

应用SEM分析测试技术 ,研究了纳米CaCO3 的生长特征以及反应温度、添加剂及其加入量等因素对CaCO3 晶体形态和粒径的控制机理。结果表明 :纳米CaCO3 晶体的生长过程遵循MLS结晶生长模型 ,随Ca(OH) 2浓度的增加 ,CaCO3 的结晶生长时间延长 ,且由于碳化液粘度的增大而凝并长大 ;反应温度的升高 ,改变了CaCO3的晶面生长速率 ,使CaCO3 粒径增大 ,而且纳米CaCO3 呈现出高面网密度的晶体形态 ;添加剂的作用在于其电离产生的离子进入CaCO3 的晶格位置 ,或选择性地吸附在CaCO3 的晶面上 ,从而改变CaCO3 的表面能 ,因此当添加剂足以包覆CaCO3 晶面的活性部位时 ,增加添加剂量 ,不能继续抑制CaCO3 的生长     

新型3-PRRS并联机构动力学分析与控制策略

对应用于虚拟轴并联机床的新型少支链六自由度3-PRRS并联机构进行动力学分析,利用影响系数法推导出从任务空间到关节空间的速度和加速度的映射关系,并利用虚功原理法构建了3-PRRS并联机构完整的动力学模型,推导出驱动关节上驱动力的解析表达式。利用MATLAB软件对机构进行理论数值计算,运用ADAMS软件建立机构的动力学模型,进行并联机构的动力学仿真分析。结果表明:数值计算的结果与虚拟仿真分析结果是一致的,验证了机构的速度、加速度和驱动力的正确性。最后简述了所采用的控制策略,该策略能在有效载荷变化的情况下改变反馈增益,控制效果较好。     

一种三维激光切割机激光头旋转机构的创新设计

对现有三维激光切割机的激光头旋转机构进行了介绍和比较,设计了一种基于复合驱动技术的激光头旋转机构,可为三维五轴激光切割机的研发提供参考.     

热轧奥氏体不锈钢无硝酸酸洗工艺机理分析

总结分析了热轧奥氏体不锈钢无硝酸酸洗工艺机理和酸洗过程中发生的化学反应。无硝酸酸洗采用的是H₂SO₄+HF+H₂O₂+Fe³⁺混合酸液，利用了H₂O₂+Fe³⁺的强氧化作用（替代HNO₃氧化性）、HF的强活化能力和H₂SO₄+HF所提供的强酸性来溶解贫Cr层，并使带钢表面的氧化铁皮与基体发生剥离并脱落。与混酸酸洗工艺相比，无硝酸酸洗工艺从源头上解决了氮氧化物废气和含氮废水的环境污染和脱硝成本高的问题，具有很好的经济和环保效益。