满足轨迹点速度要求的轨迹机构设计方法

提出基于机构执行末端速度运动规律在理想运动轨迹上选取给定轨迹点的方法,使所选取的轨迹点具有了速度的物理意义,基于该方法建立连续轨迹生成机构优化综合模型,以对应轨迹点差值最小为目标函数。应用matlab软件进行模型优化综合计算,计算得到符合运动轨迹和速度要求的连续轨迹生成机构,实现了预期的设计目标。综合实例结果说明了该优化设计方法的可行性和有效性。     

混合驱动六杆机构的轨迹特性及优化设计

混合驱动机构是一类多自由度机构,是一种柔性机械系统。它的基本思想是采用常规电机和伺服电机作为其动力源,常规电机为系统提供主要动力,伺服电机起运动调节作用,两种类型的输入运动通过一个多自由度机构合成后产生所需要的输出运动。本文首先对混合驱动六杆机构的轨迹进行了分析,然后又在混合驱动六杆机构逆运动学分析的基础上,以机构输出轨迹偏差最小建立目标函数,建立了实现给定轨迹的优化设计数学模型,通过对一个示例优化设计得到了混合驱动六杆机构的尺寸参数。     

RRRRP混合驱动五杆机构的分析与综合

讨论一种RRRRP型混合驱动五杆结构。用RTA与RTNA两种电机来实现给定的轨迹 ,研究其全曲柄存在的充分条件 ,并且通过对其运动影响系数的分析 ,找出其奇异点的位置 ,研究其承受的载荷情况。通过算法重现该机构的运动轨迹空间。求解目标函数使机构达到最优化设计 ,给出机构的实现模型。     

基于双目视觉的工业机器人运动轨迹准确度检测

针对工业机器人运动轨迹准确度检测困难的问题,提出了一种基于双目视觉理论的检测方法。根据空间解析几何学中点、线和面三者之间的约束关系,建立了基于直线特征匹配的工业机器人运动轨迹位姿视觉检测模型。基于此模型对一种典型六轴工业机器人运动轨迹的位置偏差和姿态偏差进行了测量。测量结果表明采用这种方法的测量系统结构相对简单,能够方便地进行工业机器人动态轨迹准确度的测量。     

多足机器人混合驱动机构的特定轨迹分析与实验研究

引入混合驱动机构的多足机器人能够实现快速移动,同时具有良好的灵活机动能力。针对该类基于混合驱动机构的多足机器人腿部机构的足端轨迹运动控制问题,首先进行了混合驱动七杆机构的运动学分析,得到了机构末端点的轨迹曲线簇;然后利用线性插值方法寻找特定轨迹与轨迹曲线簇的近似交点序列;进而推导出相对应的曲柄角度和丝杠长度序列,从而控制曲柄电机和丝杠电机的运动实现特定足端轨迹。以直线轨迹和大跨步轨迹为例进行实验研究,其结果表明实际轨迹与理论轨迹的吻合程度较高,误差的波动范围较小,在机器人腿部机构的足端轨迹规划中应用上述方法具有可行性。     

基于ADAMS的三自由度平动并联打磨机构的轨迹规划与仿真

为了完成对悬锤工件表面毛刺的打磨任务,提出了并联打磨机构的轨迹规划与插补算法。首先,基于一种新型三自由度并联打磨机构的运动学逆解,即如何控制支链驱动关节来实现期望的运动轨迹,进而确定了动平台几何中心点按预期轨迹运动时应在滑块驱动关节上设定的运动驱动函数规律。其次,借助Pro/E创建该机构的装配模型,通过ADAMS虚拟样机技术验证了轨迹规划的可行性、正确性。     

基于“轨迹分析法”的无碳小车微调机构的创新设计

无碳小车是一种具有方向控制功能,以重力势能驱动的自行小车。为了解决无碳小车在制造误差、装配误差影响下运动轨迹不准确的问题,首先对小车运动轨迹进行数学分析,建立小车的运动轨迹方程。再利用Mathematica对小车的运动轨迹进行仿真实验。然后对影响轨迹变化的误差来源和误差形式进行了分析总结。基于此"轨迹分析法",提出将千分尺和蜗轮蜗杆机构引入到微调机构中的设计方法,得到了一种比以往调节精度高的微调机构和微调方法。通过实物样机测试,新的微调方案在轨迹修正中取得了很好的效果,为微调机构的设计提供了新的思路。     

RPRPR五杆机构精确实现轨迹的研究

基于五杆机构的基本理论和三角形稳定性原理,提出能够精确实现“任意给定轨迹”的RPRPR五杆机构;针对该机构特点,提出“轨迹外接圆”、“运动时间特性”等概念;在此基础上,建立精确实现“任意给定轨迹”五杆机构的优化模型;基于W indows条件下,实现了可视化程序;实例表明机构、概念和方法的正确性。     

遥控挖掘机器人轨迹跟踪的电液比例控制系统

为实现自动挖掘，在挖掘机器人的轨迹规划器给出铲斗期望的运动轨迹的情况下，需要挖掘机的控制系统能够控制其工作装置实现对给定轨迹的准确跟踪。电液比例阀兼有开关控制和伺服控制的优点。能实现对液压系统流量和方向的比例控制。该文提出了一种对常规挖掘机的液压回路进行简单的改造后，在挖掘机上既能实现常规手柄操作控制，又能实现电液比例遥控轨迹跟踪的液压回路。在建立系统数学模型的基础上，该文提出了一种PID参数自适应的控制策略，并利用仿真实验对其性能进行验证。     

单边双针双线摆动缝合轨迹设计及实验验证

针对单边双针双线缝合头插刺机构无法缝制3 mm以上厚度预制体的问题,提出一种不对称的8字形运动轨迹并对插刺机构的运动轨迹进行了设计。首先,基于单边双针双线缝合工艺对插刺机构运动学进行分析,确定摆动插刺机构各构件的尺寸;其次,在ADAMS中构建机构模型并进行轨迹分析;最后,通过实验样机进行缝合实验。实验结果表明,设计的缝合机构可将实际缝合厚度不足3 mm提高到8 mm,并在缝合过程中形成稳定线环,验证了不对称8字形缝合工艺及摆动插刺机构的可靠性。     

实现变超椭圆轨迹混合驱动凸轮连杆机构的研究

将混合驱动理论应用于凸轮连杆机构,介绍了混合驱动凸轮连杆机构的概念和意义.在对其进行了运动学分析的基础上,使用图解法推导出混合驱动凸轮连杆机构柔性空间边界条件.指出混合驱动凸轮连杆机构再现轨迹应满足柔性空间边界条件和运动学几何约束条件.设计了实现成组超椭圆轨迹的凸轮连杆机构实例.仿真实例结果表明,混合驱动凸轮连杆机构可以在比较规范的柔性空间内精确实现复杂的相同运动规律或不同运动规律的成组轨迹.     

五轴机床RTCP检测的轨迹生成与性能比较

对于五轴数控机床来说,伺服系统动态性能有限引起的动态误差是高速高精度运动过程中影响加工精度的主要因素。基于刀尖跟随（Rotation tool centre point,RTCP）功能的机床精度检测是一种较为常见的五轴机床动态性能检测方法,相较于其他方法,具有检测精度高、检测轨迹可变、受其他误差项干扰较少的优点。进行基于RTCP功能的机床精度测量的关键是驱动各运动轴联动的检测轨迹,而现有的检测轨迹生成方式比较简单,没有能够充分的反映机床的动态性能,检测性能目前并不令人满意。采用复杂程度4种不同的RTCP轨迹生成方法即区域弧线、简单函数、复合函数、样条拟合,分别生成了4条RTCP检测轨迹,通过比较这些检测轨迹的检测性能,评判检测轨迹生成方法的优劣性,选出最优的RTCP检测轨迹生成方法,可用于指导RTCP检测轨迹规划。     

基于遗传算法的多主轴头加工空行程轨迹规划

针对多主轴头五轴机床加工时需手动规划空行程的问题,提出一种空行程轨迹自动规划方法.在机床运动学建模的基础上,针对刀位点轨迹和刀轴矢量,分别提出基于最短路径的刀位点轨迹规划和无碰撞刀轴矢量规划,将空行程规划问题转化为参数优化问题.为了简化碰撞检测,提出两级相交检测算法.通过加权系数法建立空行程规划的目标函数,并采用遗传算...     

一种混合输入七杆机构的动力学分析

并联机构的动力学建模是其实现高速、高精度运动控制的前提条件.文中给出了一种混合输入并联机构,运用拉格朗日动力学方程对机构进行了动力学分析,并用Matlab软件进行动力学数值仿真,得出两电机输入的真实运动规律,为轨迹规划和系统控制提供了基础.     

实现有速度要求轨迹的凸轮连杆组合机构设计

将B样条理论应用于凸轮连杆组合机构轨迹的设计.使用de Boor算法将B样条轨迹进行离散化.在对凸轮五杆机构进行逆运动学分析的基础上,编制了五杆机构逆运动分析模块.设计了实现带有直线工作段,并且有速度要求的轨迹的凸轮五杆机构.仿真实例结果表明使用B样条曲线设计凸轮五杆机构的轨迹,不仅可以满足生产上要求的直线段和尖点的运动轨迹,同时还可以保证执行端和凸轮的加速度连续.     

混合驱动五杆机构实现给定轨迹的参数优化设计

在混合驱动五杆机构运动学分析的基础上,以机构输出轨迹偏差最小为目标函数,结合双曲柄的存在条件建立了实现给定轨迹的优化设计数学模型,通过对一个示例优化设计得到了混合驱动五杆机构的尺寸参数和伺服电机的输入转角函数。     

一种并联机器人误差综合补偿方法

针对并联机器人轨迹规划和轨迹跟踪过程中,同时存在机构误差引起的期望轨迹与理想轨迹之间的偏差和非线性摩擦、负载变化等扰动因素引起的动态误差,提出一种并联机器人误差综合补偿方法:在轨迹规划过程中,基于并联机器人位姿误差模型将位姿误差补偿转化为驱动杆参数组合优化问题,进而利用粒子群算法寻优驱动杆参数,修正并联机器人期望轨迹;在轨迹跟踪过程中,设计基于自适应迭代学习控制算法的动态误差补偿策略,实现对期望轨迹的有效跟踪。在Stewart平台下基于ADAMS和Matlab进行仿真试验,在轨迹规划和轨迹跟踪过程中,分别修正期望轨迹偏差并补偿轨迹跟踪动态误差,实现并联机器人误差综合补偿。进一步,基于混联机床进行工件加工试验,验证方法对于提高并联机器人工作精度的有效性。     

差分式离子迁移谱中离子传输的数值模拟研究

差分式离子迁移谱是一种新的离子迁移谱技术,近年来在痕量化学物质检测方面得到了广泛应用。但是为了优化参数,进一步提高性能,差分式离子迁移谱的离子传输机制还有待进一步研究。建立了一种用数值模拟来研究差分式离子迁移谱的数学模型。基于Simion离子透镜模拟软件,模拟了离子在平板式DMS中的运动轨迹和规律,研究了射频电压、补偿电压等参数对离子检测结果的影响规律。     

采用Matlab和误差函数法对轨迹生成四杆机构的优化及仿真

提出了一个修正的距离误差函数,主要是针对轨迹产生四杆机构的优化,并对优化结果进行仿真。首先,给出了轨迹生成四杆机构的设计变量,给出了所常用的基于欧几里得距离误差的误差函数。同时,对修正的距离误差函数公式进行推导,并由此推出了目标函数的表达式。其次,采取优化的方法得出最佳机构的设计变量参数值。最后,将优化结果的参数值导入到Matlab软件中进行仿真,并且与传统的欧几里得距离误差仿真结果进行了对比。误差仿真曲线表明,采用修正的距离误差函数对轨迹生成的四杆机构所产生的横向及纵向误差较小,效果良好,从而为轨迹生成四杆机构提供了新的研究方法。     

Ellipse-based leg-trajectory generation for galloping quadruped robots

Controlling the motions of the front and rear legs and regulating the compliance of the legs are important for stable gallop. In this paper, a new method called ellipse-based trajectory generation method (ETGM) to generate foot trajectories for galloping quadrupeds is proposed. Unlike many previous works which attempted controlling foot trajectory, which need a sophisticated algorithm to avoid forcing the feet out of the workspace and thus making galloping unstable, a new trajectory generation method is based on an elliptic trajectory with constant radii but with changes in its center position. The rotational speed of the elliptic trajectory or the orbit trajectory is determined by the desired height of galloping and the running speed. It is assumed that each leg of a galloping quadruped robot has passive ankle joints with passive springs, thus acting as a spring loaded inverted pendulum (SLIP). To check the performance and effectiveness of the proposed method, a series of computer simulations of a 2-D quadruped robot galloping in the sagittal plane were performed. The simulation results show that the proposed method is simple to implement and very effective in generating stable gallop. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Doo Yong Lee Jong Hyeon Park received his B.S. degree in mechanical engineering from Seoul National University in 1981 and his M.S. and Ph.D. degrees from the Massachusetts Institute of Technology in 1983 and 1991, respectively. Since 1992, he has been with the School of Mechanical Engineering at Hanyang University. He was a KOSEF-JSPS Visiting Researcher with Waseda University, Tokyo, Japan, in 1999, and a KOSEFCNR Visiting Researcher with Scuola Superiore Sant’Anna, Pisa, Italy in 2000, a Visiting scholar with MIT, Cambridge, USA, in 2002–2003. He was also associated with Brooks Automation Inc., Chelmsford, MA, in 1991–1992 and 2001–2002.