基于ADAMS的手抛式机器人碰撞动力学分析

手抛式机器人抛出后与地面冲击碰撞过程属于强非线性动力学问题,传统解析方法难以解决。利用ADAMS软件对机器人的跌落碰撞过程进行仿真计算。采用Pro/E软件建立机器人平台机架的三维实体模型,从中获得零件准确的质量、质心位置和惯性矩等计算参数,通过mechpro2005将简化了的机器人三维实体模型导入ADAMS中。利用ADAMS中的Contact命令建立起机器人与地面之间的碰撞关系,分析了机器人所受的冲击力随各参数的变化情况及各姿态跌落过程的受力情况,对机器人本体的设计和研究工作具有一定的参考价值。     

微型快换抛投式侦查机器人跌落碰撞分析

分析了一种车轮可以快换的抛投式侦查机器人从高处跌落的碰撞机理,探究了机器人在跌落时快换结构和整体受力情况和通过实验得出安全跌落高度。数值方法采用计算多体连续碰撞动力学模型中,求解冲击问题的能量方法。根据设计的这款抛投机器人参数应用ANSYS/LS-DYNA对机器人进行仿真实验,通过仿真实验得抛投机器人不同跌落高度,不同着地姿态下各个部件碰撞力的大小,对机器人整体以及危险部位进行强度分析。最后得出这款抛投机器人的快换结构方便、可靠;应该优化内容为车轮橡胶部分,车轴、车轴与轮毂接触处;最大允许跌落高度为大约5米。采用虚拟样机模型仿真实验的方法来优化机器人结构设计,可以减少了实物实验的失败风险,大大加快了设计速度。     

楼梯清洁机器人防跌落防碰撞研究

多年来人们设计或开发了各类爬楼机器人,然而关于楼梯清洁机器人在楼梯上运动时如何防跌落或防碰撞的问题未得以充分的探讨与解决,针对性地研究了有关问题。根据基本的障碍物避碰问题,类似平地清洁机器人在前端设计了有关接触式探测结构;设计了一种新型的结构解决了机器人行进时的前方防跌落,相比于传统光电传感方式,具有对光线不敏感,可靠性高等优点;设计了使机器人与踢面保持平行的运动方式,防止机器人在踏步上移动时的跌落与碰撞;针对机器人在踏步上难转身的问题,介绍了变半径转身以及边前后挪动边转身的新方法,防止转身时的跌落与碰撞。实验结果表明,提出的方法能够解决机器人在楼梯上运动时的防跌落与防碰撞问题,为以后类似功能与结构的机器人在楼梯上应对相关问题提供了方法与依据;这里的方法成本低廉,因此有利于推动楼梯清洁机器人走向市场。     

履带式移动机器人车体跌落碰撞仿真分析

移动机器人本体与地面冲击碰撞过程属于高度非线性结构问题,数值仿真与模拟试验技术为其求解提供了有效的解决方法。文中应用非线性有限元分析法对小型履带式移动机器人机动平台的跌落碰撞过程进行仿真计算。采用ProE软件建立机器人平台机架的三维实体模型,从中获得零件准确的质量、质心位置和惯性矩等计算参数。两侧塑料履带轮和橡胶履带简化成四个超弹性橡胶轮,地面被简化为一刚体材料,地面与平台机体接触刚度川橡胶轮弹性等效代替,忽略箱体上轴孔,对箱体中的零件质量采用等效质量方法分摊到简化的箱体上。利用ANSYS／LS-DYNA模块分析平台在不同高度、不同着地姿态下跌落碰撞过程,获得跌落碰撞过程中的应力、变形值,仿真结果清楚显示出平台本体内部应力、应变及变形随时间变化的详细分布情况。与试验法相比,有限元数值仿真法节省时间、降低费用、提高设计质量。对机器人本体设计、研究工作具有重要的参考意义。     

基于机器人铆接的铆接试验平台的力学测试与研究

以无人机油箱等狭小壳体的机器人铆接系统为背景,搭建带有测力系统的气动接试验平台,采集铆接过程中顶铁端受的冲击力。动力学建模分析出铆枪气压、弹簧刚度、弹簧预紧力三个参数是主要影响因素,并进行正交试验,探究通过调整铆接参数来减小铆接冲击力的方法,得出了弹簧刚度和弹簧预紧力对于铆接冲击力的影响更大、铆枪气压对铆接效率的影响显著的结论,从而达到指导顶铁端机器人设计的目的。     

七杆双足机器人行走系统动力学研究

针对双足步行机器人结构复杂性、系统非线性和动态步态难控制的问题,以七杆双足步行机器人为研究对象,建立七杆双足步行机器人动力学数学模型,模型描述出机器人在动态步行中从欠驱动相到完全驱动相的切换及步行中产生的冲击碰撞问题,体现了动态步行的非光滑动力学特性。借助仿真平台对研究对象各关节运动参数进行分析,结果反映出机器人模型在完整的周期步行过程能够稳定行走及发生碰撞时各运动参数的变化,验证了参数化模型的正确性。     

主动磁悬浮轴承系统保护轴承碰撞特性研究

以立式磁悬浮轴承系统为研究对象,建立转子跌落过程的碰撞模型和动力学仿真模型,研究转子跌落时的动力学响应和不同初始转速、碰撞面摩擦因数对转子跌落到保护轴承上产生最大碰撞力的影响规律,并进行转子跌落试验,以评价保护轴承的抗跌落性能。结果表明：随着转子初始转速从0增加至30 000 r/min,最大径向碰撞力从0增加至2 344 N,最大轴向碰撞力基本不变;随着碰撞面摩擦因数的增大,最大径向碰撞力随之增大,而最大轴向碰撞力基本不变;最大轴向碰撞力均发生在首次碰撞,保护轴承的最大接触应力均远小于许用应力;导致保护轴承失效的最主要原因是碰撞面间的滑动摩擦生热,为应对摩擦热带来的不利影响,提高保护轴承的抗跌落性能,可对保护轴承的碰撞面进行表面处理。     

不平整地面仿人机器人行走控制策略

针对仿人机器人行走于不平整地面会失稳倾倒的现象,提出基于Kane碰撞原理的在线调节控制算法。该调节算法可以实现快速的动力学解算,估算出仿人机器人遇到障碍时地面对腿部的冲击力大小,据此调节仿人机器人的腿部及躯干姿态参数,使机器人成功稳定行走过凸起或凹陷障碍。采用Matlab的Simulink工具,仿真验证了5杆仿人机器人模型基于Kane在线调节控制算法平稳行走过障碍的过程。     

传感器技术在智能移动(保洁)机器人装置中的应用

提出了红外传感器、光敏电阻器、里程计以及ZigBee无线通讯模块在所研究的智能移动(保洁)机器人装置中的应用,实现了该保洁机器人具有可遥控、可自由行走、可路径规划、可自动充电、防跌落、防碰撞、能自救等功能.传感器技术的快速发展与应用必将加快保洁机器人走进千家万户,推动其品质与性价比的大幅提高.对保洁机器人中传感器技术应用研究有极其重要意义.     

足式机器人的稳定行走*

足式机器人在行走过程中,足端与地面之间的法向冲击力将影响机器人的在垂直方向上的稳定性。被动柔顺可以减小垂直冲击力但同时可引发平台持续震荡。针对该问题,设计基于足端力反馈的主动柔顺控制器,分析其对机器人垂直稳定性的影响。机器人由于机械间隙、步态、路面等因素将出现足端打滑现象,导致机器人水平方向失稳。引入摆腿回缩技术,分析摆腿回缩对机器人水平稳定性能的影响。仿真和液压足式机器人行走试验验证提出方法的有效性,提高了机器人行走过程中的垂直和水平方向稳定性。     

新型四足步行机器人的腿机构设计

结合腿部机构的典型姿态,规划了四足机器人的合理步态。依据设计参数,运用三维模型软件UG建立了四足机器人的三维实体模型,导入ADAMS中添加约束和动力,进行运动仿真。仿真试验结果表明机构运动中腿部所受冲击力过大,因此进行机构方案改进,重新设计了小腿机构。改进的机构试验表明,四足机器人的腿部受力明显得到了改善,从而机构的设计得到了优化。     

H_∞理论在起落架半主动控制系统中的应用

以某型双腔式起落架为研究对象,建立了起落架着陆动力学方程,应用ADAMS软件构建该起落架的虚拟样机模型,在考虑控制对象模型的不确定性和系统干扰抑制的情况下,基于混合灵敏度问题求得鲁棒H∞控制器。应用ADAMS及Matlab/Simulink软件,对半主动起落架的落震仿真过程进行实时控制,进行机械系统和控制系统的联合仿真分析,并对比被动控制和半主动控制起落架的仿真结果。对比研究结果表明:半主动控制起落架能够有效地降低直升机着陆时的冲击载荷和振动响应,从而提高直升机着陆的安全性和舒适性。     

三轴仿真转台设计及动力学耦合分析

首先阐述了转台轴承应拉开合适的间距且装配时使轴承的偏心量同向,及直流力矩电机的选取方法,又给出了三轴仿真转台主要载荷的工程计算方法,然后在ADAMS2003中仿真3个框架分别单独摇摆及分别匀速转动时驱动电机输出转矩情况,再仿真3个框架同时摇摆及同时匀速转动时驱动电机输出转矩的耦合情况,最后进行实验测试,并将实验结果与仿真结果、工程计算结果及最终选取结果进行对比分析,得出3个框架同时转动时,会引起框架间力矩的耦合,驱动电机输出转矩会增加,不考虑3个框架耦合作用的工程计算结果是不准确的,工程设计中选取驱动电机必须以ADAMS中的仿真结果为依据,这就为实际设计中选取驱动电机及进一步的研究工作提供了依据。     

舰炮后坐力试验装置强冲击特性仿真分析

介绍了舰船后坐力试验装置的工作原理,分析了试验装置冲击过程的动力学特征及缓冲器内部超高压力的工作特性。应用动力学仿真软件ADAMS,建立了该装置的动力学模型。针对缓冲器内部超高压力的工作特性,利用多学科仿真软件AMESim所具有完善的气动学仿真功能,求解了缓冲器内部超高压力与压缩位移之间的对应关系,完善了试验装置的动力学模型。最后,对缓冲器的冲击特性进行了仿真分析及试验测试,缓冲器内部超高压力的实测数据与仿真数据吻合程度良好,验证了所建立的动力学模型的正确性,为试验装置冲击特性的参数设置打下了良好的基础。     

基于ADAMS的麦弗逊悬架动力学仿真及其优化设计

为了对麦弗逊悬架的定位参数进行动力学仿真研究,针对某桑塔纳轿车的麦弗逊前悬架,应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS／Car专业模块建立了麦弗逊式前悬架多体系统精确模型,进行了双侧车轮平行跳动仿真,对模型的准确与否进行了验证。在此基础上,利用ADAMS／Insight模块对该悬架进行了优化设计,找出了影响模型准确性的原因。研究结果证明,该优化的悬架布置方案较好地解决了模型的不合理性。     

基于ADAMS／Car微型观光旅游电动汽车操纵稳定性仿真

针对唐山市电动汽车重点实验室前期研制的微型聊光旅游电动汽车转弯行驶时产生较严重侧倾、较大幅度摆动等问题,以多体动力学理论为基础,在虚拟样机软件ADAMS中建立电动汽车整车模型。在Car模块中设置汽车稳态回转试验参数界面,进行定转向盘转角仿真。在ADAMS／Postprocessor中绘制汽车侧倾角、侧向加速度等参数变化曲线并进行分析和评价,得出此微型观光旅游电动汽车操纵稳定性能。基于以上仿真分析,为进一步对此电动汽车进行操纵稳定性优化提供一定理论依据和方向。     

液压葫芦减速系统仿真分析

本文研究分析了液压葫芦的行星减速系统,利用SolidWorks建立了其三维实体模型。通过合理添加约束与仿真参数,运用COSMOSMotion及ADAMS软件建立其减速系统的碰撞分析原型并进行了相应的仿真分析。结果表明:本文所选取的仿真参数是较为合理的,符合该液压葫芦的传动特性,为该减速器系统进一步优化设计提供了重要的依据。     

天车升沉补偿试验系统设计及仿真研究

为了检验海洋浮式钻井天车升沉补偿装置的工作性能,根据相似理论设计了升沉补偿试验系统,主要包括升沉模拟系统、负载模拟系统和升沉补偿系统。利用ADAMS和AMESim软件建立系统的联合仿真模型,得到蓄能器初始体积、充气压力和补偿缸作用面积对系统性能的影响规律,以及升沉补偿率和系统能耗之间的对应关系。仿真结果表明：系统可以实现平台升沉模拟、钻井负载模拟和升沉补偿等试验功能;工作平稳,具有良好的动态特性,补偿效果较好。     

基于ADAMS的冲击压路机动力学仿真研究

利用虚拟样机技术,建立了冲击压路机的动力学模型;主要对牵引主机在作业中所受水平冲击载荷进行了仿真研究.首先在pro/E环境下建立了冲击压路机的装配模型;然后将该模型导入独立的ADAMS环境中,并建立整机的动力学仿真模型.在压实工况下,对该系统进行了动态特性仿真研究,并获得了地面和工作装置传递给牵引主机的水平冲击截荷及其变化规律.通过仿真结果与试验结果的对比,验证了模型的正确性,研究结果可为设计该类机械结构提供参考.