基于完全笛卡尔坐标O(N)次正向动力学研究

采用刚体等效质点力学模型,提出一种基于完全笛卡尔坐标快速求解链式机械臂惯量矩阵逆的新方法。选取系统独立变量坐标和完全笛卡尔坐标描述约束方程中不变化的变量作为广义扩展坐标,通过完全笛卡尔坐标与广义扩展坐标变量间的速度映射关系,得到广义扩展坐标表达下质量矩阵的表达形式。该质量矩阵及其逆矩阵的计算演变为对等效质点分别计算求和的过程,实现了机械臂正向动力学的O(n)次的高效率计算。通过与传统的罗伯森-维滕堡方法进行精度和计算效率的比较,验证了本研究内容的准确性和高效性。     

基于人工蜂群算法的无人直升机LQG/LTR控制律优化设计

针对无人直升机线性二次型高斯/回路传输恢复(LQG/LTR)飞行控制律设计中加权矩阵的选定问题, 提出一种基于人工蜂群算法优化控制器加权矩阵的方法. 采用LQG/LTR控制方法设计无人直升机的内外环自主飞行控制系统; 利用蜂群算法的全局寻优能力, 通过最小化性能指标对状态反馈控制器进行优化; 在系统噪声和阵风的干扰下, 对该无人直升机飞行控制系统进行轨迹跟踪仿真. 研究结果表明, 该优化设计方法提高了控制器的设计效率, 优化后的控制器的跟踪性能和鲁棒性有了明显提高.     

间歇性单足弹跳机器人落地冲击及稳定性分析

弹跳式机器人落地时与地面的撞击会造成机载设备的损坏 ,而且由于足部受力不均导致机构易翻转 ,难以保持正常的姿态继续弹跳。本文首先建立间歇式弹跳机构的双质量弹簧模型 ,对其进行动力学分析 ,并将弹跳动作划分为四阶段 ,分析了除起跳外其他三个阶段中所受外界作用。经过计算分析 ,最终归纳总结出五条减小落地冲击力及保持稳定的改善措施 ,这些措施为实用弹跳机构的设计提供了有益参考     

超磁致伸缩电—机转换器位移感知模型及滞环分析

超磁致伸缩电—机转换器响应快、可靠性高,但动态驱动时,因受磁滞、涡流等因素影响,输出位移的滞环较大。需要以准确的数学模型为基础,通过控制算法来补偿滞环,或通过优化其结构参数来降低滞环。通过实时测量超磁致伸缩棒上所绕线圈两端的感应电压和推导此感应电压与超磁致伸缩电—机转换器输出位移的关系,建立实时反映超磁致伸缩棒磁化状态的超磁致伸缩电—机转换器动态位移感知模型,并进一步推导出了超磁致伸缩电—机转换器输出位移的滞环与其结构参数的关系。通过与试验结果对比,当驱动频率小于300 Hz时,由所建模型计算出的位移峰—峰值的相对误差小于5.8%;通过仿真研究超磁致伸缩电—机转换器结构参数对输出位移滞环的影响,得出增加预压弹簧的刚度,可以降低动态驱动时的滞环。     

光纤收发器的设计

随着光纤拉术的飞速发展，基于光纤的网络产品应用越来越广泛，市场迫切需要实现光电介质转换的光纤收发器。本文从元器件选择、印刷电路板设计两方面阐述了光纤收发器的设计。     

3-RRR球面并联机构的工作空间分析及结构优化

根据Kutzbach-Grübler修正公式分析了球面3-RRR并联机构的自由度个数以及性质,采用哈密顿"四元数"对关节矢量进行描述并建立了逆运动学数学模型,找出了动平台运动时连杆之间、连杆与电机主轴相互之间的碰撞干涉条件。根据运动学逆解以及碰撞干涉条件,基于Mathematica软件完成了可达工作空间的分析,绘制了球面并联机构的工作空间形状,给出了工作空间的极限位置。以工作空间的最大化为目标对并联机构进行了结构优化设计,使动平台实现了完整的球面工作空间。     

并联式六维加速度传感器的混合解耦及误差自补偿算法

针对惯性仪器普遍存在的误差累积问题,以并联式六维加速度传感器为例,提出了一种新的解决方案。通过融合位形空间和相空间内的解耦算法,推导出关于8个Hamilton转动参量的常微分方程组以及广义加速度关于转动参量的一次多项式,共同构成了新的混合解耦算法。通过剖析混合算法的基本结构及其中间参量的影响因素,找到了产生误差累积效应的根本原因。选取角速度、角位移的方向交替点为系统的振动状态特征点,推导了特征点与Hamilton变量的映射关系,并据此定义了2个状态观测量。基于观测量的局部小值和特征阈值,给出了特征点的判据,进而构建了一种半闭环结构的误差自补偿算法。样机试验结果显示:混合算法的计算精度明显高于纯空间算法;加入误差自补偿算法后,关键参量的相轨迹得到明显收敛,且未破坏整个算法的实时性;随机扰动为±30%时,特征点的误判率、漏判率分别为2.0%和3.5%,且该指标值与扰动正相关;实验室条件下,并联式六维加速度传感器在1 min内的综合误差仅为3.05%,表明新的解决方案有效缓解了误差累积效应。     

CAD/CAM/Robotic集成技术及其在石材产品加工中的应用

与数控加工技术相比,机器人加工具有成本低、工作空间大、可扩展外轴、加工和上下料一体化的特点,能完成数控加工无法完成的产品制造,但其缺乏CAD/CAM集成系统,阻碍了机器人加工的应用。利用数控加工的CAM软件生成机器人的位置刀轨迹,利用自主研发的软件将位置刀轨迹转换成机器人位置轨迹。借助于相邻三点的机器人位置刀轨迹点生成机器人刀轨迹点姿态,组合机器人刀轨迹点的位置和姿态,形成机器人的加工轨迹。将机器人加工轨迹下载到机器人控制器后,可以对产品进行加工。利用CAD/CAM/Robotic集成技术生成的机器人加工轨迹对石材产品进行加工,对比产品的CAD模型和实际加工的产品,证明方法的有效性。     

新型折边机上压紧模的结构设计

数控四边折边机是成形盒形零件最理想的精密高效设备,而上压紧模的结构设计是影响其发展的重要因素之一介绍了当前上压紧模的结构及其存在的问题,提出了一种新型的上压紧模结构,说明了其工作过程利用有限元软件对设计的上压紧模进行了强度分析。     

6-3平台并联机床数控系统软件设计

以PMAC+IPC的开放式数控系统为基础,采用Visual C++与Open GL技术设计了一套针对6-3平台并联机床的数控系统软件,软件具有NC代码的解释译码、刀具补偿、插补、状态显示以及与下位机通信等功能。