重载遥操作机械臂关键关节减速器设计

通过遥操作机械臂对核聚变实验堆装置进行内部维护是核聚变实验遥操作维护系统的重要任务之一。由于在遥操作维护中机械臂的关键关节将承担超大负载,且要求其中间预留电缆走线通道等特殊结构要求,需要对关键关节的主减速器进行特殊设计。以2K-H NN型多行星齿轮机构作为模型,分析了需要考虑的机构约束条件和设计条件,通过编程筛选获得满足条件的齿数组合,校核计算危险齿轮强度和传动效率,得到了一种承载能力高、结构紧凑的重载遥操作机械臂关节减速器的设计方案。     

轻量化行星采样机械臂虚拟样机系统

针对行星探测车采样机械臂开发效率低及成本高的问题,采用虚拟样机技术,对探测车采样机械臂的结构、功能、功耗及控制系统等方面进行了研究,提出了一种轻量化、低功耗、多功能四自由度采样机械臂的设计方案,确定了各关节的驱动方案,并对驱动部件进行选型。基于SolidWorks软件,实现三维模型的建立,并利用ADAMS软件,建立采样机械臂动力学模型。应用D-H法建立采样机械臂关节坐标并确定连杆参数,求解正、逆运动学公式,采用三次多项式方法对关节空间进行轨迹规划。利用ADAMS和Matlab搭建虚拟样机联合仿真系统,进行联合仿真实验。仿真结果表明,该采样机械臂设计方案合理,达到轻量化、低功耗目的,控制系统稳定可靠,能够实现支起、收回、采样等功能。     

重载机械臂对未知载荷参数的补偿控制

为了研究机械臂在载荷参数未知,尤其在所持载荷较大的情况下,对机械臂的位姿精确控制问题。利用牛顿—欧拉方程建立重载机械臂系统的动力学方程,以此为基础,设计一种基于标称计算力矩控制器加滑模神经网络补偿器的复合控制方案,用来控制机械臂末端执行器夹持载荷参数未知且载荷大的情况,即通过滑模神经网络来补偿由于系统未知参数对标称计算力矩的误差影响,以确保存在未知参数和较大惯性的情况下整个控制系统的渐进稳定性。该方法能够有效地控制重载机械臂系统的位姿。于此同时,此方法具有系统动力学方程不要求系统惯性系数呈线性函数关系的显著优点。通过仿真研究表明该方法的有效性。     

基于响应面法的重载机械臂优化设计

对重载机械臂的三种典型工况进行有限元静力学分析,得到最危险工况.在满足强度和刚度的条件下,以伸缩臂轻量化为目标,对其截面尺寸进行优化.根据Box-Behnken试验方法对截面尺寸进行三因素三水平设计参数组合,采用含有交叉项的二次多项式构建响应面函数,利用最小二乘法进行回归,分析各参数与响应面的关系,得到截面最优参数组合...     

末端速度操控的重载冗余机械臂运动学分析与仿真验证

重载冗余机械臂具有动作灵活，载重大等特点，非常适合消防、地震救援等复杂现场。然而，现有机械臂控制方式存在控制难度大、硬件要求高、控制效果差等问题。目前，针对这些问题的有效控制方式是末端控制，对此，分析了两种面向机械臂末端进行速度控制的算法——梯度投影法和分解速率法。针对重载冗余机械臂进行数学建模，运用MATLAB对两种控制算法进行了仿真验证，并比较了两种算法的可操作性。分析结果表明，梯度投影法和分解速率法总体上都能较好实现重载冗余机械臂的控制，分解速率法在误差控制方面更好，而梯度投影法在可操作性方面更强。这两种末端控制算法为下一步建立双臂重载救援机器人的操控策略和实际的应用末端控制提供了理论基础。     

面向聚变堆维护的重载机械臂CMOR运动学算法设计及仿真

CMOR是一种应用于未来聚变堆部件维护的9自由度冗余重载机械臂系统首先介绍了重载机械臂构型,利用D-H法建立冗余重载机械臂坐标系,对机械臂的正运动学和逆运动学进行求解并在Matlab完成仿真;然后基于蒙特卡罗法在Matlab中计算了机械臂的工作空间,仿真结果显示可达空间满足±45°要求;最后针对重载臂稳定运动要求,对机...     

5_DOF取皿机械臂设计与虚拟样机仿真

根据微生物培养过程中需对培养皿抓取和分拣的工作要求,设计了一款5自由度小型机械臂,通过UG软件建立其三维模型。利用D-H法建立其连杆坐标系并作运动学分析。采用MATLAB建立机械臂数学模型并对其工作空间进行分析与验证。将该三维模型导入到ADAMS软件中进行运动学/动力学仿真分析,得出机械臂各关节角速度、力矩等参数曲线,仿真结果可为该机械臂的物理样机制造与取放皿操作实验提供参考。     

转炉滑板机械臂的设计与研究

设计一种液压机械手臂,实现转炉滑板的安装拆卸与运输的机械化、自动化。为验证设计的合理性,通过Pro/Engineer、Adams、Ansys构造协同仿真平台,建立关键零件为柔性件的安装臂刚柔耦合虚拟样机模型。根据机械手臂的实际应用情况,确定液压缸的伸缩范围,并对其进行验证,确保能够满足使用要求。通过Adams进行运动学和动力学仿真分析,得到安装臂的运动状态位移曲线及加载抬升的过程中安装臂的高动应力区域。基于Ansys软件对安装臂进行约束模态分析,获取安装臂的固有频率和振型,为其结构强度优化以及耐冲击、抗振能力的提高提供参考。     

考虑重力的液压重载机械臂模型修正应用研究

液压重载机械臂工作时由重力引起的预应力刚化对于整体结构的仿真分析具有显著的影响,针对此问题,提出了一种考虑预应力刚化的计算模态分析方法和基于径向基函数代理模型的有限元模型修正方法。以某型液压重载机械臂为研究对象,建立整体复杂结构的有限元模型及其预应力刚化模态频率的代理模型,以多个工况试验模态分析结果为目标,基于全局优化算法实现了整体结构的模型修正。对试验修正后的模型开展了应变响应预测,验证了模型的预测能力。研究结果表明,所提方法不仅提高了模型复现修正响应的能力,而且能够准确预测未修正的响应,从而验证了方法的可行性,为重载机械臂的自动控制和优化设计提供了精确动力学模型。     

一种3自由度并联抛磨机械臂的运动学分析

针对百叶窗叶片的仿形抛磨要求,研究了一种可为末端执行器提供X向、Y向的移动和Z向转动的3自由度并联机械臂。为了验证机械臂的运动学性能,首先,描述了其机构特征,并基于螺旋理论进行了机构自由度分析;其次,基于闭环矢量法构建了机构运动学方程,对其进行了位置正、逆解分析,并通过具体算例对分析结果进行了初步验证;最后,构建了机构的数值仿真模型和虚拟样机模型,进行了位置、速度的逆运动学仿真分析。仿真结果表明,两种模型的分析结果一致,逆解理论分析结果可信;机械臂各支链可协调运动,运动过程平稳,位移、速度曲线平滑、无突变,可为后续机械臂的尺寸优化和运动控制提供依据。     

漂浮基空间机械臂模糊控制仿真

针对空间机械臂动力学建模和轨迹跟踪控制的复杂性,详细介绍了在虚拟样机技术软件ADAMS里,建立漂浮基空间机械臂的动力学模型、轨迹跟踪模糊PD控制策略及其ADAMS和Matlab的联合仿真.在成功建模的基础上,使用模糊PD控制策略,非常好地完成了漂浮基空间机械臂的轨迹跟踪控制任务.     

排爆机械臂虚拟样机运动控制的仿真研究

国内外反恐形势日趋严峻,各国积极推进排爆机器人开发。针对排爆机器人机械臂的轨迹跟踪问题,展开控制模型仿真研究,使用MATLAB和ADAMS软件实现机械臂的虚拟样机建模、控制系统设计与系统仿真,将常规PID与模糊PID分别应用于联合仿真系统的设计。阶跃响应曲线显示,相对于常规PID,模糊PID减少了25.2%的超调量;正弦轨迹跟踪曲线显示,相对于常规PID,模糊PID减少了13.8%的超调量,响应时间缩短了22.8%。仿真研究显示,模糊PID模型拥有更快的响应速度及更优的轨迹跟踪质量,更适合作为排爆机械臂的控制方式。     

机械臂的设计及其动力学仿真

所研究的机械臂是工业生产线上负责传送物料的装置，它是一种集机械、自动控制和液压传动为一体的机械系统。作者阐述了机械臂这类受控机械系统动力学计算的基本原理，运用机械系统动力学仿真软件ADAMS，建立了机械臂的机械与液压相互耦合及机械与控制相互耦合的动力学模型，获得了机械臂工作时各参数随时间的变化规律，对液压和控制子系统的动力学特性进行了计算和分析。     

绳驱动连续型机械臂设计

结合国内外连续型机械臂的研究成果,设计了一种新型基于球铰关节连续型机械臂,建立了其运动学模型,对多关节运动进行解耦分析,并研制了原理样机,最后还进行了相关的实验研究及分析。     

基于ANSYS的挖掘机械臂设计及有限元分析

用慧鱼创意组合模型对多功能履带式机器人的挖掘机械臂进行了结构设计,应用Pro/E软件建立了三维实体模型,利用AN-SYS软件进行有限元分析,得出了机械臂的应力位移分析图,并分析了应力集中对结构的影响及优化方法,为后续研究奠定了基础。     

一重载高速机械臂的结构与控制同时设计

拟订了机械臂的工作原理,建立了机械臂的受控动力学方程,运用优化算法设计了PD控制器的增益,计算了机械臂在不同角度下的刚体动力学响应。为了确定合理的机械臂截面尺寸,运用有限元法建立了机械臂的弹性动力学方程,求解了不同截面尺寸下的机械臂弹性动力响应,评价了机械臂的弹性振动。实践证明,所确定的机械和控制设计方案满足设计要求。     

考虑动态倾覆稳定性的液压重载机械臂路径规划方法

针对液压重载机械臂的动态倾覆稳定性问题,提出了一种基于改进快速扩展随机树（Rapidly-exploring Random Tree,RRT）算法的路径规划方法。与只对危险工况的静态稳定性校核不同,该算法以机械臂运动过程中的动态倾覆稳定性最优为目标,在机械臂的关节空间内进行路径规划。以7个关节变量组成的七维数组作为采样点,结合正运动学与力矩法建立机械臂的动态倾覆稳定性计算模型,利用双采样点择优原则,选择其在对应位姿下抗倾覆稳定力矩最优的随机点作为采样点,以增强算法的启发性。在Matlab平台进行的仿真实验表明,改进RRT算法规划路径的倾覆裕度在3种典型工况下分别提升了37%、28%和38%,有效地改善了液压重载机械臂作业平台的抗倾覆稳定性。     

起重运输机械的新设计计算方法

本文论述了新设计计算方法在国内外起重运输机械商品市场激烈竞争中所起的作用。阐述了起重运输机械各种新设计计算方法的基本原理,特征、优缺点、国内外应用实例及共应用前景。     

扬琴自动演奏机器人机械臂设计

为促使我国民族乐器自动演奏机器人的进一步发展,设计一种能拟人化敲击的扬琴自动演奏机器人机械臂。根据D-H参数法建立机械臂的运动学模型并求得运动学方程的正解,利用反变换法求得机械臂运动学方程的逆解,从而验证运动学模型的正确性以及为机械臂运动控制提供理论基础。利用Solidworks三维建模软件建立机械臂的虚拟样机模型,对其进行运动过程仿真,仿真结果验证了机械臂结构及连杆参数设计的合理性。制作试验样机进行实验,进一步证明机械臂设计的可行性。为扬琴自动演奏机器人机械臂的后续研究提供了理论基础。     

基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究

为提高机械臂设计效率,充分利用了虚拟仿真,搭建了机械臂的虚拟仿真系统。首先在Solidworks中建立了四关节机械臂的实体模型;然后将其导入动力学仿真软件Adams中,进行运动学及动力学仿真;最后通过Adams与Matlab的接口模块Adams/control,利用Matlab/Simulink模块搭建了机械臂的联合仿真控制系统,实现基于Matlab与Adams的机械臂的联合仿真。仿真结果表明机械臂系统具有较好的动态响应特性及较好的轨迹跟踪能力。