无人船安全目标追踪与自动避障算法

设计了无人船安全目标追踪算法和双回路追踪以及自动避障控制策略,内回路是控制无人船安全目标追踪并与目标保持一定安全距离,通过Lyapunov函数证明了该控制算法的渐近稳定性;外回路是无人船在安全距离内发现障碍,将目标点虚拟化,运用模糊控制原理,实现自动避障;优化传统的Dijkstra算法,设计了无人船实时最短路径算法;仿真结果表明,提出的综合算法能够实现无人船以合理速度通过最短距离,顺利避障,兼顾了时间效率。     

具有主辅棘爪的新型汽车门锁锁紧机构

针对大密封反力下的汽车车门闭合造成门锁锁紧机构较大冲击和磨损,提出一种具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪锁紧机构,构造了弹簧连杆机构组成的辅助棘爪;新型锁紧机构利用辅助棘爪柔性冲击和被滞后的主棘爪刚性冲击的两次冲击代替常规锁紧机构刚性冲击,降低锁紧机构上锁过程中的冲击和磨损,弹簧连杆机构的奇异位形实现主辅棘爪快速切换;通过力传递特性分析辅助棘爪在主棘爪上铰接位置,保证主辅棘爪的初始状态和运动特性,探讨了不同辅助棘爪弹簧刚度对主棘爪滞后和接触力的影响。结果表明,设定辅助棘爪弹簧刚度为2.75 N/mm,主棘爪冲击比常规锁紧机构低14.7%,整体摩擦功耗仅有常规锁紧机构的47.1%。     

基于单开链的纯转动三自由度并联机器人机型设计方法

基于有序单开链理论与方法，提出了三自由度的动平台可实现三个方向转动的并联机构机型设计方法和过程；给出静平台上以三个转动副或移动副为主动驱动且具有某些拓扑对称性的7种基本机型；按照基本回路的过约束性、机构耦合度、运动输入一输出控制解耦性、拓扑对称性等特性，对所得到纯转动三自由度并联机构进行分类，依不同设计要求，推荐优选机型。     

多项式方程组符号求解的主项解耦消元法

提出多项式组符号求解的主项解耦消元法：视多项式为变元不同幂乘积的线性组合,以主项解耦三角型多项式组为引导,用逐项伪除法求余式,将原多项式组化为与其同解的主项解耦三角型多项式组。该法综合了Grobner基法、吴氏消元法和线性变换消元法等方法的长处,适用于求解一般多项式组,且计算效率较高;又易用于研究多项式组解的类型及其存在条件。文中给出两例,其一较详细地讨论了3个二元二次完全多项式组解的类型及其存在条件。     

新型嵌套折展子母网箱机构研究

网箱养殖是海洋设施养殖的重要战略方向,针对现有深海网箱难以自适应调整养殖区域以优化生态环境、体积庞大难以运输等问题,提出了新型嵌套折展子母网箱机构,以空间折展机构为网箱支撑母框架,嵌套安装于母框架的平面柔性折展机构为子网箱框架,以闭环钢丝绳驱动网箱折展。研究构成网箱框架机构的三重对称Bricard机构折展关键状态尺度约束类型的演变,揭示机构折展过程中对称面相交共线的几何不变特性,构造以对称面交线为折展轴线的网箱折展驱动机构;进一步建立网箱框架机构运动学方程,通过对称面几何投影解析求解驱动杆转角与网箱折展状态的对应关系。所提出的具有大折展比的嵌套折展网箱机构为深海网箱的研制提供了新思路。     

含变自由度力自适应复位组合柔顺副的汽车门锁机构

基于提出的新型变自由度组合柔顺副,构建了具有奇异位置运动确定和力适应复位特征的变自由度柔顺五杆机构。根据不同驱动方式和不同限位边界,该柔顺机构可实现铰链四杆机构、平面五杆机构、曲柄摇块机构和摆动导杆机构4种运动模式及模式间切换。为了单驱动实现电动开启、电动保险,新型柔顺机构构造的电动开启支链通过多运动模式完成汽车门锁的多工况确定运动及复位运动。各工况下柔顺副扭簧中心槽内的漂移量作为机构柔顺适应性指标,可衡量柔顺支链与其他支链的运动兼容性。     

基于Groebner基的八面体变几何桁架机构位置正解分析

基于Groebner基法对八面体变几何桁架机器人机构进行了位置正解分析 ,得到其位置正解为 16解的结论 ,并给出数值算例。这种基于Groebner基法经过有限步符号消元运算得到三角化方程组的数学机械化方法 ,对涉及非线性代数方程组的机构学问题求解 ,具有着重大理论价值和实用意义     

基于线性变换的一般5R串联机器人逆运动学分析

基于线性变换消元原理,提出了5R串联机器人逆运动学分析的一般方法仅用3个原始运动学方程(传统方法用4个方程),导出了只含1个变元的多项式方程;该方法适用于一解亦适用于多解问题;揭示了其装配构形数目与系数矩阵内在联系;5R机构的装配条件对6R串联机器人逆运动分析将具有重要意义。     

并联机构拓扑结构特征分析软件的框架设计及实现

基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计方法提出了机构POC、自由度和耦合度等拓扑结构特征指标,用于揭示并联机构结构学、运动学和动力学的一些基本特性,但其人工计算、分析过程冗长、复杂、费时,所以研究了拓扑结构特征指标计算机自动分析软件的总体框架及其实现流程。首先,提出了能自动识别支链运动副轴线关系的并联机构字符串描述模型,以及支链POC集的矩阵描述模型;基于此描述模型,研究了POC集"交"和"并"运算规则的算法,给出了机构POC、自由度和独立位移方程数的自动分析流程;接着,给出了并联机构拓扑结构最佳分解路线的算法,制定了机构耦合度自动化分析的实现流程。最后,利用VC++编程开发了程序,并对并联机构进行了实例计算,其结果与人工计算分析一致。该算法和程序有助于更多的机构学研究和设计人员,较易计算、分析并联机构的拓扑结构特征。     

基于奇异位形的塑壳断路器操作机构合闸运动状态

塑壳断路器要求其操作机构设计需满足合闸、分闸、脱扣、终压力、开距、超程、电性能独立于手动操作力等性能指标;而其各性能、指标参数、操作机构结构参数相互关联耦合,导致塑壳断路器操作机构的设计及优化难度极大。提出依据机构奇异位形、限位块与机构接触状态,对塑壳断路器合闸运动过程进行阶段细分的划分准则,将合闸过程划分为七个运动阶段进行研究;研究机构在不同阶段拓扑结构、自由度变化情况,及对塑壳断路器性能指标的影响,并从原理上解释了塑壳断路器电性能独立于手动操作力的特性。该研究方法有利于揭示塑壳断路器操作机构运动过程的特性变化,为断路器操作机构的设计及优化提供理论基础。