弹跳式机器人研究

机器人在实际应用时，很多时候要求其具备弹跳装置以便跃过障碍物或沟渠．而多轮驱动以及爬行机器人无法满足这种要求，因此迫切需要研制具有弹跳能力的机器人．本文对当前各种弹跳机构的工作机理进行分析与比较，并指出弹跳机构实际设计中需要注意的一些问题．     

并联天平动特性研究

固有频率对并联风洞天平的动态性能有重要的影响。本文主要研究基于Stewart平台的并联风洞天平的固有频率及固有振型,首先应用Kane方法研究了天平的动力学方程,通过线性化建立天平的固有频率方程,依据振动理论推导出并联天平的六阶固有频率,并研究六阶固有频率随上平台质量和连杆分支刚度的变化规律。结合数值算例,求解出天平的六阶固有频率及其对应的固有振型,并用有限元方法验证理论计算结论的正确性,结果证明并联风洞天平具有固有频率高的优点。     

平面并联机器人的奇异性分析及仿真

针对平面并联机器人,在理论上对其进行了奇异性分析,根据速度方程中的雅可比矩阵的行列式值将其分为三类:逆运动奇异、正运动奇异及综合奇异.文中以最为常见的曲柄滑块机构及3RRR并联机器人为例,分别进行了奇异性分析,然后利用ADAMS对奇异状态下的机构进行了运动仿真,验证了理论分析结果,使结果更为直观.     

基于四面体构型的冗余并联机构的运动学分析

针对目前并联机构在工程应用中暴露出的灵活性差、关节误差大、运动学正解模型强非线性耦合等现状,提出一种四面体构型的新型冗余并联机构。运用螺旋理论分析机构的自由度和奇异特性,运用拓扑理论定量地给出机构的耦合特性,运用三点法推导机构的运动学正解,并通过求解约束方程的最小范数解对误差进行补偿。结果表明,该并联机构的运动学性能优越。研究结果为四面体构型的冗余并联机构的进一步稳定、实时、精确控制提供了有力的条件。     

嵌入式系统在抽油机无线监控中的应用

本文针对国内抽油机系统的应用现状,提出了抽油机无线监控系统的完整设计方案。该方案以先进的嵌入式系统为主控单元,以GSM网络为数据通讯介质,使用快速单片机采集数据。其大大提高了抽油机系统自动化程度,节约了油田成本。     

肘杆式数控转塔冲床运动和动力学分析与设计优化

在通用计算机符号演算软件Mathematic5.2的环境下,对新型肘杆式数控转塔冲床运动学展开分析,并根据滑块行程设计传动系统各杆件的长度.同时对该冲床机身进行动力学分析,用Lanczos方法求出优化前后机身的前10阶固有频率以及振型.运用COSMOS有限元软件对该冲床的机身进行有限元分析与计算,研究其机身的变形和应力分布情况.根据分析结果,对机身结构进行了优化设计.     

基于惯量伪速度的机械多体系统高效率动力学建模

对于多个体组成的复杂大型多体系统,传统动力学建模方法推导过程费时费力,通过形位参数建立的二阶微分方程组冗长、繁多并且计算量大难以求解。伪速度从运动的本质出发,引入速度级独立变量代替广义坐标,拓宽了独立变量的选取范围,得到了形式简洁的可积分的一阶微分方程组。笔者通过旋量递推与惯量伪速度结合,研究了高效率的建模方法,对两类伪速度进行区分,并阐述了惯量伪速度的物理含义,并得到了伪速度建模的优点。得到的对角化一阶动力学方程形式简洁,直接面向计算机编程实现,易于设计解耦控制或非交互控制,并把建模过程应用于Puma560机器人中。     

基于李群李代数的主被动关节机器人动力学及控制

采用李群李代数符号描述了含主被动关节机器人的动力学分析和控制问题。首先用李群李代数描述了机器人的反向动力学,然后将牛顿-欧拉方法和铰接体惯量方法结合起来,给出了含主被动关节的机器人动力学解决方法。利用动力学方法得到的结果,采用计算力矩控制方法进行仿真,并与PID控制方法的仿真结果进行比较,验证了计算力矩方法的较好的性能特征。     

计及小幅晃动充液部件多体系统动力学递推建模与分析

任何复杂机械多体系统都可转化为等效的树形系统.将充液系统中液体与贮箱分为独立的子结构,通过动量定理和动量矩定理得到原系统液体-贮箱间晃动作用力的表达,利用空间算子代数理论对小幅晃动的充液系统进行动力学递推建模.采用有限元法对液体进行模态分析而获得液体小幅晃动的波高函数和速度势函数的自由晃动模态的表达.贮箱与其相邻物体之间可等效为弹簧阻尼的连接方式,在贮箱连体坐标系原点的位置上链接6自由度的液体内接虚铰,将液体晃动的运动学参数变量和动力学参数变量通过虚铰与贮箱进行传递,又保留液体晃动的最大信息量.未知贮箱运动情况下,贮箱内接虚铰相当于欠驱动关节,这种多体系统动力学递推过程中仍保留刚-液耦合机理,从而推导出基于空间算子代数理论液体小幅晃动的充液多体系统高效率动力学递推算法.     

基于并联机构的六维加速度传感器的方案设计及建模研究

提出一种新的基于并联机构的压电式六维加速度传感器的设计方案,即用并联机构充当传感器的弹性体结构,压电陶瓷同时充当传感器的敏感元件和并联机构的移动副,弹性球铰链代替传统的球面副.分别在质量块、外壳及地面上固结坐标系,基于多体系统理论推导两两之间位姿关系的解析表达式.运用牛顿-欧拉法建立系统的动力学方程,通过引入辅助角速度并用四元数来描述旋转矩阵和角速度矢量,将其转化成两个一阶常微分方程组的初值问题,并运用改进的欧拉算法进行求解,实现了六维加速度的完全解耦.针对四元数的违约问题,运用矩阵广义逆理论提出了一种有效的可重复运行的修正算法.利用建立的解耦模型及其算法对实例进行了求解,数据处理总时间小于采样点时间跨度,且理论计算值与ADAMS仿真数据吻合得很好;另外,通过试验进一步验证了设计方案的合理性以及数学模型的可靠性.