基于共形几何代数的6-DOF机器人运动学逆解

机器人运动学模型的建立普遍利用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法,但是该代数方法的计算复杂度高。共形几何代数作为一种新的运算工具,具有几何直观性、简洁性,已经应用于机器人运动学。针对广泛应用的6自由度工业机器人,利用共形几何代数建立点、直线、圆周、平面和球体等几何对象,通过各对象之间的几何约束解决机器人运动学逆解。首先,以工业机器人典型的肩部、肘部和腕部结构为基础,定义3种结构形式;然后,利用已知的点以及相交约束关系建立直线、平面、圆周和球体等几何对象,通过它们的几何约束关系计算得到各个关节点并构造连杆直线;最后,构造旋转直线对象以及旋转平面并利用平行和垂直的几何约束关系计算各关节的旋转角,完成机器人逆解的计算。以常用的后3个关节轴线相交于1点和Universal Robot UR3的6自由度关节机器人为例,利用该算法进行运动学逆解的验证,计算结果表明该算法的正确性。     

柑橘去肉取皮机的设计及控制参数优化

针对现有柑普茶制作过程中柑橘果皮人工生产效率低的问题,设计了一种柑橘去肉取皮机。基于环切取盖、刀具开腔和高压吹气的工作原理,进行装置的机构设计。以果肉去除率和生产效率为评估指标,通过正交试验方式,采用综合评分法,确定吹气机构参数的最优组合为:喷嘴气孔直径3mm、吹气压力0.65MPa、喷嘴升降速度25mm/s、喷嘴旋转速度150r/min。针对该参数组合进行集中试验,结果表明:柑橘果肉去除率达到99%,未出现果皮破损情况。柑橘开盖、去果肉的时间为6s,效率为人工的3倍,有效提高了柑橘果皮的生产效率。     

一种串联机器人约束力的计算方法

针对串联机器人关节约束力的计算问题,在传统的动力学模型的基础上,引入解耦的自然正交补的概念和方法,利用旋量来表示相关的运动学和动力学变量,得到了1种基于解耦的自然正交补的关节约束力建模方法。在Mathematica 9.0中对平面3自由度串联机器人进行仿真验证,对各个关节所需的约束力进行了分析。分析结果表明,基于解耦的自然正交补的约束力建模方法的仿真结果正确、合理,验证了该方法的可靠性和实用性。     

上肢康复外骨骼机器人的模糊滑模导纳控制

为了辅助上肢运动功能障碍患者进行不同模式的康复训练,基于上肢康复外骨骼机器人系统,提出了一种模糊滑模导纳控制策略,实现训练过程的人机协调控制.首先,介绍了康复外骨骼的整体结构和实时控制平台.然后,分析了模糊滑模导纳控制算法的推导过程,并根据李亚普诺夫稳定性判据证明系统的稳定性.最后,在不同系统导纳参数条件下,分别进行被动训练模式和主动训练模式实验,并对比分析了实验过程中运动偏差、人机交互力以及肱二头肌表面肌电信号的变化特点.实验结果表明,选择合适的目标导纳模型可以优化康复训练强度与难度,提高人机交互柔顺性与患者参与度,满足不同瘫痪程度和康复进度患者的训练需求.     

一种六自由度海浪模拟并联平台的零点标定与性能评估

针对并联机器人中存在的运动精度欠缺的问题,对一种用于海浪模拟的六自由度并联平台进行了零点标定与性能评估。确立了并联平台的运动控制模型,通过齐次坐标方法建立了该并联平台的运动学反解,并且在运动学反解的基础上采用边界搜索法确定了平台定姿态时的工作空间。采用"PC机+运动控制卡"的控制模式对该平台进行了运动控制系统的设计,实现了并联平台的运动控制。首先运用矢量推导法建立了平台的零点误差模型,然后借助于激光跟踪仪对平台进行了零点标定,提高了平台的运动性能。最后针对特定的海浪谱,利用该平台对其进行了模拟实验,并根据实验结果对平台的跟踪性能进行了分析。研究结果表明,经过零点标定后的并联平台能够很好地对海浪进行跟踪模拟。     

复杂地质条件下隧道施工方法及其力学分析

复杂地质条件下隧道的施工原则是：施工中应少扰动围岩、尽快施作初期支护,及时量测和反馈,并使断面及早封闭。扼要地概括为：少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭。     

基于数据挖掘的产品质量控制建模方法

在产品质量控制过程中,按统计学观点产品已发生的故障与元器件检测筛选之间存在某种内在的关系。为了有效地发现这些关联规则,建立了质量信息挖掘模型,它包括质量灰色预测挖掘算法和质量灰色关联—关联规则挖掘算法,目标是在质量信息数据库中发现所有置信度大于预定阈值的规则及预测产品质量将来发展趋势。按此模型,建立了面向产品质量信息生成的数据仓库和数据集市,设计了质量灰色预测挖掘模型和质量灰色关联—关联规则数据挖掘流程,并用电子元器件老炼筛选和故障模式归类规律两个算例,验证了算法的合理性。     

基于空间算子代数理论计算多体系统动力学建模

为了提高计算多体系统动力学正、反向动力学建模效率,应用空间算子代数理论,在通用计算机符号演算软件Mathematica6.0的环境下,对计算多体系统正、反向动力学进行设计与实现.广义质量是联系旋量力和旋量加速度的的重要参量,据此可形成正、反向动力学高效递推算法,用空间算子代数理论求出广义质量、正、反向动力学具有形式简洁、物理意义明确、编程效率高和直观等特征.运用VB.NET编程软件实现与Mathematica6.0软件无缝集成,对计算多体系统动力学仿真及正、反向动力学进行参数化分析与计算,给出编程实施过程及建模IDEF0方法.根据分析结果,对PUMA560机器人典型多体系统进行正、反向动力学建模,并与结果进行对比,通过算例验证结果的正确性和有效性.     

多节臂举升机器人重心推算的研究

把Denavit和Hatenberg方法引入多节臂举升机器人质心推算的研究,以确定多节臂举升机器人各主要部件随重物的移动、其质心位置相对于基础坐标系的变化函数关系,从而确定多节臂举升机器人整体质心位置的变化函数．通过整体质心位置的变化函数,可以做出整个系统质心在水平面的变化范围图形,同时该变化函数也是举升机器人控制的反馈传递函数,最终在稳定允许的安全裕度下,确定多节臂举升机器人的安全工作空间．     

数据融合和灰色关联分析在产品质量决策与评价中的应用与研究

产品质量决策与评价是质量管理和控制中的重要组成部分。因质量决策目标多、定量分析难、信息不全等因素,为了有效地解决上述问题,文中引入数据融合理论,应用灰色关联分析,建立了质量决策评价控制模型,包括某产品三级质量测评指标的建立,它由测评方面、测评要素和基本指标指数组成。数据融合信息的导入、分析与处理,以及对某产品灰色关联分析,并结合应用示例进行了分析。