六自由度并联运动平台动力学建模及分析

通过分析液压驱动六自由度运动平台的运动学,给出了系统各部件的速度、加速度之间的关系。利用雅克比矩阵将各部分惯量影响投影到平台广义速度方向,运用凯恩方程建立了考虑支链液压缸惯性影响的系统完整的动力学模型。由动力学模型计算出平台在以不同的姿态运动时各支链的受力情况,为并联运动平台的设计优化以及动态分析提供了基础。最后运用所建立的动力学模型对实际运动平台的驱动力进行了仿真分析计算。     

Visual Analysis of Confocal Raman Spectroscopy Data using Cascaded Transfer Function Design

2D Confocal Raman Microscopy (CRM) data consist of high dimensional per‐pixel spectral data of 1000 bands and allows for complex spectral and spatial‐spectral analysis tasks, i.e., in material discrimination, material thickness, and spatial material distributions. Currently, simple integral methods are commonly applied as visual analysis solutions to CRM data which exhibit restricted discrimination power in various regards. In this paper we present a novel approach for the visual analysis of 2D multispectral CRM data using multi‐variate visualization techniques. Due to the large amount of data and the demand of an explorative approach without a‐priori restriction, our system allows for arbitrary interactive (de)selection of varaibles w/o limitation and an unrestricted online definition/construction of new, combined properties. Our approach integrates CRM specific quantitative measures and handles material‐related features for mixed materials in a quantitative manner. Technically, we realize the online definition/construction of new, combined properties as semi‐automatic, cascaded, 1D and 2D multidimensional transfer functions (MD‐TFs). By interactively incorporating new (raw or derived) properties, the dimensionality of the MD‐TF space grows during the exploration procedure and is virtually unlimited. The final visualization is achieved by an enhanced color mixing step which improves saturation and contrast.     

BH-1型月球车的运动学和动力学研究

为研究松软土壤下BH-1型六轮月球探测车原理样机的运动性能和越障性能,对原理样机的运动学和动力学进行了理论分析.通过推导BH-1型原理样机车体和车轮的运动学约束关系,研究车轮的前向滑移、转向角滑移及侧向滑移对样机运动学的影响;鉴于月球表面松软的砂质土壤条件,对样机的车轮力学情况进行分析,进而建立基于凯恩方程的机器人动力学模型;利用ODE(open dynamics engine)三维动力学仿真软件对样机的越障过程进行仿真演示.仿真结果证明,BH-1具有优秀的运动性能和越障性能.     

基于凯恩方程的新型并联机床动力学研究

新型并联机床是空间多环机构在机床领域的创造性应用,本文以凯恩方程为基础建立了该机床的封闭形式的动力学方程,该方程不使用动力学函数且不需求导运算,因而便于计算机实现,为对并联机床进行动态分析与设计提供了基础。     

基于Kane方法的仿鱼机器人波状游动的动力学建模

提出了基于Kane方法的仿鱼机器人波状游动的动力学模型。通过对鱼体波状游动的运动学描述,将仿鱼机器人离散成刚性头部、柔性身体和摆动尾鳍三个部分并划分为多个运动环节进行分析,考虑鱼体外部环境的作用力:流体附加质量、流体加速作用的弗劳德—克里洛夫力、鱼体游动过程中的阻力特征,建立仿鱼机器人的动力学模型。数值实例表明,利用该动力学模型,能够有效地实现给定鱼体各环节的运动参数求解作用力矩、给定作用力矩求解运动规律,进一步设计仿鱼机器人各环节的运动规律,寻找一种实现鱼体推进力最大和推进效率最高的规划方法。该动力学模型的建立为研究仿鱼机器人的运动控制算法和规划算法,揭示鱼体利用流场能量的动力学机理提供了重要理论支撑。     

深海采矿转臂关节运动规划的遗传退火算法

在转臂支腿式采矿机构中,采矿转臂受力复杂多变,若采用传统动力学对其分析时,工作量大,所解方程庞杂,求解不便甚至无解,而且不方便计算机数值求解。为此针对采矿机构转臂关节动力学特性,采用Kane法建立转臂姿态调整时的动力学模型,并在此基础上采用遗传退火算法对转臂关节运动进行规划,使其关节力矩变化幅度最小且采矿姿态调整更加平稳。为开发此新型采矿机构及其转臂在海水中精确控制具有积极的理论指导意义。     

海上浮式风电机组刚柔耦合结构动力学建模与分析

基于凯恩方法和模态叠加法对三叶片水平轴海上浮式风电机组进行了刚柔耦合结构动力学建模和分析。首先建立浮式平台的水动力载荷模型,然后,把塔架和叶片等柔性件离散为有限个刚性单元体,并采用模态叠加法计算每一离散单元的偏速度和偏角速度,最后采用凯恩方法建立刚柔耦合结构动力学模型。以美国可再生能源实验室（NREL）海上5MW半潜式风电机组为算例,结合气动力载荷模型和水动力载荷模型对所建立的模型进行了风、浪响应计算,主要从输出功率、叶尖及塔顶振动信号的耦合特性两个方面对海、陆风电机组进行了对比。     

水产养殖用水下移动机械手的耦合动力学分析

对水下移动机械手系统中本体与机械手之间的耦合动力学进行了研究,分别采用指数积方法和凯恩方程对水下移动机械手系统进行了运动分析和动力学建模并进行了求解,模拟了机械手在展开的过程中本体的运动,该研究工作对于进一步了解水下机械手的工作特点和开展机构的控制有重要价值。     

含间隙移动副的曲柄滑块机构动力学研究——系统建模和动力学方程

为了研究运动副间隙对机构的影响 ,对机构进行动力学分析是一个必要环节。以曲柄滑块机构为例 ,考虑三球销滑动副间隙对机构动力学特性的影响。通过缩减变形获得树形系统 ,采用 Kane方法得到 8个一阶微分方程组 ;根据“动态分段”的思想 ,实现全局仿真 ,并给出算例。本文采用的动力学分析方法 ,使得分离状态和接触状态机构动力学方程形式统一 ,大大减小了方程推导和求解的工作量 ,对其它含间隙副机构的动力学研究具有普遍意义。     

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。