机器人用RV减速器传动精度测试与虚拟样机仿真

采用光栅法对日本RV-40E减速器进行传动精度的测试,并采集数据得到RV-40E减速器系统传动误差曲线,基于动力学分析软件ADAMS建立机器人用RV减速器的虚拟样机;综合考虑间隙、加工误差、装配误差、弹性变形等因素,对所建立的虚拟样机进行仿真分析,得到机器人用RV减速器的传动误差曲线,对比仿真结果与实测结果,验证和修改所建立的动力学模型,为机器人用RV减速器虚拟样机仿真研究奠定基础。     

基于应力应变实验的有限元分析结果验证

针对焊接机器人实际工况的复杂性,采用ANSYS对焊接机器人关键部件进行有限元分析,并在此基础上设计了应力应变实验对有限元分析结果进行验证。验证结果显示,实验数值与有限元分析值存在0.47%~29.36%的误差,但曲线的变化趋势是一致的,说明有限元仿真建模在边界条件、网格划分、载荷施加等方面的设置具有合理性,结果也较为可靠。对误差产生的原因进行了分析,为后续焊接机器人结构优化奠定了基础。     

机器人机构精度综合的正交试验法

采用正交试验法综合机器人机构精度,只需要较少的计算仿真工作量就可分析出机器人定位误差,甚至不需要制造出具体的机器人物理样机。该试验方法可以缩短误差综合的计算过程,简化机器人误差综合。基于此,总结国内外有关机器人和空间机构精度研究,建立典型3R机器人的误差传递模型,利用正交设计表均衡排布各参数的误差水平,对各组试验结果进行方差分析,绘制某一复杂曲面任务下机器人末端的误差分布图和影响末端误差因素的显著程度顺序图。结果表明,正交试验法能够快速计算出当前目标点下误差因素对末端误差的影响显著程度,指导机器人精度设计和运动学参数的标定。     

机器人仿生膝关节的计算力矩加比例微分反馈控制

磁流变阻尼器控制的四连杆关节瞬时转动中心是变化的,仿生特性好,但机构模型复杂,模拟人腿关节运动时变轨迹跟踪较为困难.基于此,提出行走机器人四连杆仿生膝关节机构,建立虚拟样机、机构动力学简化模型和磁流变阻尼器Bingham模型.基于瞬时转动中心和简化的关节几何中心,引入大小腿长度变化以减少模型误差.设计计算力矩加比例微分反馈控制算法来控制关节摆动.采用Lyapunov方法,分析在模型存在误差情况下,控制算法的收敛性和跟踪误差大小.在虚拟样机上对阻尼力和关节摆动运动进行仿真,在样机上对控制算法进行验证.试验结果表明,引入瞬时中心和几何中心,可降低模型误差,控制算法轨迹跟踪精度能满足行走机器人行走要求.     

主从履带复合式越障机器人Recurdyn行走研究

为了研究主从履带复合式越障机器人的行走系统的稳定性和可靠性,在开发设计的主从履带复合式越障机器人虚拟样机的基础上,对其履带行走系统的力学系统进行原理分析,随后在多体动力学软件Recurdyn环境中设置各种实际参数,对主从履带复合式越障机器人虚拟样机在平地路面环境中的行走状态进行了仿真分析。从仿真结果中可以得出其基本行驶数据等,这些数据充分验证了该样机模型的正确性、可靠性与稳定性,同时研究结果为优化履带系统的结构奠定了理论基础。     

一种双足机器人步态规划和运动仿真的研究

通过对人类行走步态的研究,结合双足机器人实际结构,规划机器人行走时的基本姿态及重心轨迹,建立运动学模型,根据规划的行走姿态及轨迹建立运动学方程。应用三维建模软件UG建立双足机器人的简化模型,导入仿真软件ADAMS中生成虚拟样机模型,并通过在Matlab中得到机器人行走的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,经仿真后,利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。应用虚拟样机方法,验证了步态规划的有效性。     

管间机器人定位机构的误差分析

介绍了管间机器人的功能、结构及其定位机构的工作原理。用全微分方法对定位机构的误差进行了分析,求出了管间机器人的位置误差与原动件位置误差和构件长度误差的关系,为零件公差的分配提供了理论依据。根据分析结果对实验样机的定位误差进行了计算。     

胶囊机器人磁驱动力建模与测量

可吞式无线磁驱胶囊机器人在胃肠道内的诊疗效果与机器人受到的外部磁驱动力密切相关。本文建立了外部磁驱动力的理论模型,基于等效磁荷模型推导了两径向充磁环形永磁体相互作用的数学表达式,采用自适应递归式计算方法开展了数值计算。此外,发展了环形永磁体间磁力实时测量方法,并开发了磁力-间距同步测量仪器开展实验研究,且建立了3D环形永磁体有限元仿真模型。实验测量磁力-间距关系曲线与理论计算和有限元仿真结果吻合较好,误差小于4%,验证了理论模型和有限元仿真模型的准确性和可靠性。通过参数分析,揭示了胶囊机器人内置永磁体长度、厚度和体积对磁力的影响规律。研究结果为精准驱动胶囊机器人在胃肠道内运动奠定了理论基础。     

激光制导测量机器人几何误差分析

目的: 为了实现对工件进行自动高效地测量,建立了激光制导测量机器人系统,研制了测量机器人样机。对测量机器人的光靶自动跟踪装置旋转轴偏心误差和光靶与两轮中心连线误差进行了研究。方法:首先,介绍了基于“光束运动-光靶跟踪”理论的激光制导测量机器人技术和原理。接着,根据系统原理,研制了实验样机,并给出其理想的几何关系。然后,推出了旋转轴偏心误差和光靶与两轮中心连线误差几何误差数学模型。最后,利用三坐标测量机与激光制导测量机器人系统对样机进行了比对实验。结果：实验结果表明：光靶中心偏离理想位置的误差（x轴）为0.13mm。结论：对激光制导测量机器人移动反馈控制系统的设计和实现具有指导性作用。     

全柔性机器人机构结构动力学分析方法研究

全柔性机器人机构是一种新型机构,多用于高精度的场合。由于其动力学性能会影响其终端的定位精度,因此,有必要对其结构动力学进行研究。具体将全柔性机器人机构作为结构体,分别采用理论简化建模、有限元和试验测试三种方法对其进行了结构动力学方面的研究,并进行了实例分析。首先通过理论简化建模计算出全柔性机器人机构的固有频率,采用商用有限元软件对该机构进行了模态分析,并对该机器人的模态频率进行了试验测试。有限元分析及试验结果均表明了简化模型计算结果有一定的精度。     

基于ADAMS的并联机器人承载能力仿真

在对一种6自由度并联机器人受力特点分析的基础上，应用SOLIDWORKS建立了并联机器人的虚拟样机简化模型，通过数据转换技术将模型导入ADAMS。应用ADAMS软件对并联机器人进行了承载能力仿真，得到了各向负载与驱动力的关系曲线，确定了并联机器人的各向承载能力。仿真结果证明并联机器人各向承载能力取决于某个驱动元件的受力，该并联机器人承载能力在工作空间内比较一致。     

基于虚拟样机技术的四足机器人步态规划与仿真

建立四足机器人质心与各关节角的关系,利用虚拟样机技术,通过质心轨迹来控制四足机器人的运动。首先,建立四足机器人质心与各关节角的运动学方程;然后,规划四足机器人的质心轨迹;最后,应用ADAMS建立虚拟样机模型,结合MATLAB对预定的质心轨迹进行联合仿真。通过对仿真结果中的机体位移、速度、关节转矩的响应曲线进行分析,并结合静力学仿真结果,对四足机器人的机构设计提出合理的简化方案。     

智能穿梭堆码机器人的有限元分析与结构优化

利用SolidWorks建立智能穿梭堆码机器人的三维实体模型,导入ANSYS软件对堆垛机进行分析,采用有限元法建立结构的静力学模型,进行简化与有限元网格划分.按照堆垛机的满载情况完成载荷的边界条件的加载,并用有限元结构性能分析的方法模拟获取了堆码机器人不同构件的应力分布数据和变形结果,从而计算出壳体满足强度要求的最大应力和变形量,为进一步探讨智能穿梭机器人的结构强度和优化设计提供了支撑.     

下肢康复训练机器人设计及分析

结合人体工程学相关标准,建立下肢康复机器人机构与人体的联合模型,联合仿真确定机器人机构的关节转角范围,根据仿真的踝关节工作空间确定机器人机构的杆长参数。基于D-H法建立了下肢康复机器人的运动学正解和运动学逆解,利用Sim Mechanics工具箱搭建机器人机构模型,以机构模型输出作为实际输出,与运动学理论模型输出进行误差对比,验证了运动学模型的正确性,并基于机构运动学建立了机器人的动力学模型。搭建的运动学和动力学模型为实验样机的控制和轨迹规划提供了重要理论基础。     

刀具非对称刃口简化模型对切削力影响的研究

目前针对刀具非对称刃口的切削力理论模型甚少，其主要原因在于以往的复杂刃口形貌表征方法无法采用现有的理论进行切削力分析。对此，这里首先在形状因子对刀具刃口对称性描述的基础上对非对称刃口形貌进行表征，其次针对由刀具刃口作用产生的犁耕力，提出刃口简化模型，以简化犁耕力的分析，最后采用有限元仿真与铣削实验对所提出的刃口表征与简化模型进行铣削力验证，结果显示切削力误差较小，从而验证了所提方法的合理性。研究成果对于切削力理论模型的发展具有重要意义。     

桁架机器人竖梁导轨的热变形分析

室温下放置的导轨内部由于温度变化会产生热应力,使得导轨产生热变形误差,影响导轨的安装精度。以桁架机器人竖梁导轨为研究对象,通过理论计算以及ANSYS分析出室温下放置导轨的热变形量,并通过实验测得导轨的实际热变形量。将有限元软件ANSYS分析出的数据分别与理论计算结果、实验测出的数据进行对比,验证ANSYS仿真分析结果的准确性,为实际工程提出通过ANSYS软件模拟出导轨实际热变形量的方法。并提出了降低导轨热变形误差的措施。     

基于旋量理论的五自由度焊接机器人正运动学分析研究

基于旋量理论的运动学分析方法比采用传统的D-H法更加简化,以五自由度焊接机器人为研究对象,利用旋量理论建立五自由度焊接机器人的理论模型,通过Solidworks建立焊接机器人的虚拟样机,导入虚拟仿真软件ADAMS进行运动学分析。结果表明,ADAMS仿真能直观表达工业机器人的运动规律,同时能验证旋量理论建立的运动方程的正确性和可行性,为后续建立动力学方程、进行运动规划提供了理论基础和新方法。     

新型6自由度并联微动机器人微运动学及其运动解耦性分析

利用坐标变换法，建立了新型6自由度并联微动机器人的微运动学模型，并对其运动解耦性进行分析；采用不同的初始驱动位移量和驱动方式，对该机器人的有限元模型进行分析，进一步讨论了其微运动学上的解耦性，最后对研制的微动机器人样机进行了运动解耦性测试和验证。该并联微动机器人的运动解耦，为其动力学分析、控制及其标定的简化提供了理论基础。     

移动并联加工机器人仿真研究

不同于传统数控加工中工件依次装夹在机床上完成加工,在基于柔性加工的移动机器人加工中工件固定不动而各种加工机器人移向工件进行加工。针对这种新的加工范式提出一种由并联机器人、电主轴和全方位移动平台组成的自主移动机器人加工单元。首先利用SolidWorks搭建三维虚拟样机模型,并建立运动学正反解的理论模型,通过对比基于理论模型的Matlab仿真结果和基于虚拟样机的ADAMS仿真结果验证了虚拟样机的准确性,之后在ANSYS中基于虚拟样机进行了力学和模态仿真分析,发现所设计的加工单元薄弱部件为紧邻机器人上平台的虎克铰、电主轴刀柄和移动平台保险杠,为其结构优化提供了依据,同时所构建的虚拟样机为其数字孪生平台的搭建提供了基础。     

ANSYS在AMB转子系统动力学特性分析中的应用

利用ANSYS软件对AMB转子系统动力学特性进行分析研究是目前在磁悬浮理论研究中的一个热点.讨论了在ANSYS中,AMB转子系统动力学特性分析的基本方法和过程.针对AMB的特征,将其模拟为具有一定刚度和阻尼的弹簧模型,并针对一个实际样机进行了初步分析.方法可以简化计算的过程,但对于其结果可能还有一定的误差.在此基础上,提出了修正的方法.结果和构思对今后AMB转子动力学特性的有限元分析研究有一定的借鉴作用.