【摘 要】
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以空间三平移并联机构作为研究对象,根据方位特征集设计理论和方法,设计一种运动解耦、结构对称、运动副简单、工作空间大的空间纯移动并联机器人机构,通过拓扑结构特性分析证明机构具有空间三维移动的运动特性,并建立运动学方程模型,推导得到运动学正逆解以及雅克比矩阵;在此基础上分析机构奇异性、操作空间、灵巧度等性能指标,以工作空间最大化的实际需求作为数学优化模型,选择萤火虫算法进行优化设计,通过优化后的结构参数尺寸进行算例分析.结果表明:优化后的工作空间性能得到显著改善,工作空间体积较优化前增加12％,优化后的参数为
【机 构】
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江苏安全技术职业学院机械工程系,江苏徐州221011;南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016
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以空间三平移并联机构作为研究对象,根据方位特征集设计理论和方法,设计一种运动解耦、结构对称、运动副简单、工作空间大的空间纯移动并联机器人机构,通过拓扑结构特性分析证明机构具有空间三维移动的运动特性,并建立运动学方程模型,推导得到运动学正逆解以及雅克比矩阵;在此基础上分析机构奇异性、操作空间、灵巧度等性能指标,以工作空间最大化的实际需求作为数学优化模型,选择萤火虫算法进行优化设计,通过优化后的结构参数尺寸进行算例分析.结果表明:优化后的工作空间性能得到显著改善,工作空间体积较优化前增加12％,优化后的参数为机构的应用设计和控制提供参考.
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针对影像测量中大视场相机畸变校正进行研究,提出一种大视场相机完全校正的方法.通过建立映射关系矩阵,实现校正完全和不完全图像间的坐标转换;结合图像坐标系和畸变理论建立误差补偿模型.结果表明:所提方法测量误差在17μm以内的测量数据达到91.43％.
为提高柔性板弹簧在直线振荡电机运行中的工作效率及其可靠性,设计一种偏心量渐开线柔性板弹簧,并对该板弹簧的径、轴向刚度,疲劳强度,固有频率进行研究.结合腰鼓型变刚度螺旋弹簧的刚度分析模型,建立板弹簧的刚度分析模型,推导出板弹簧的刚度在一定范围内近似为常数;采用有限元软件对不同偏心量、厚度、渐开线终止角和相位差的板弹簧刚度进行分析并得到板弹簧的优化方案;对优化方案的板弹簧的刚度、疲劳强度和固有频率进行分析并进行相关实验验证.结果表明:板弹簧的刚度仿真结果和实验数据基本一致,刚度在一定范围内近似为常数;板弹簧的
单晶镍基高温合金材料微构件在高温环境中应用广泛,但它在微铣削过程中的温度分布测试较为困难.采用有限元法对单晶材料微铣削过程的温度分布及传递进行仿真,定义温度分布区.根据热电偶工作原理,标定温度-电势曲线,搭建微铣削温度测试平台,完成单晶镍基高温合金DD98微铣削温度测试.结果表明:单晶材料微铣削温度区分为第Ⅰ剪切热源温度分布区,第Ⅱ、Ⅲ摩擦热源温度分布区;仿真温度区最高温度为284℃、最低温度为148℃;微铣削温度随着主轴转速、进给速度和铣削深度的增加而升高;试验测量温度最高不超过200℃,与有限元仿真对
为解决车载液压行车发电瞬态指标控制问题,设计基于能量调节的泵阀并联液压马达调速系统.研究能量调节技术在车载液压发电系统中的应用,对液压系统主要元件进行选型.参考标准GB/T 2820.5—2009,进行液压发电试验,并对比采用能量调节技术前后得到的试验数据.结果表明:应用能量调节技术的车载液压发电装置,其主要交流发电技术指标达到交流发电机组对应相关G2国家标准;采用能量调节技术能够有效降低液压马达转速波动幅度、提高车载液压行车发电瞬态指标.
针对电液伺服系统的时滞和非线性等问题,提出一种基于状态监测的非线性预测控制(smMPSO-NPC)算法,提高了电液伺服系统的控制性能.将多目标粒子群优化算法和非线性预测控制相融合,实现了多目标优化;将Pareto前端映射到旋转基扇形平面上,利用状态熵和差熵监控种群进化状态;然后提出了角度占优、角度占优强度和档案集双序维护策略,可同时兼顾档案集的收敛性和多样性;并将smMPSO-NPC算法应用于电液伺服系统,基于改进算法的控制器能够有效地跟踪设定输出,获得了较好的控制效果.仿真结果表明:所提控制方法正确、有
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针对多移动机器人编队避障的效率低、稳定性差等问题,提出一种距离-角度优先级避障策略.根据机器人数量建立合理队形数据库;充分考虑机器人的自身安全距离和通信范围的约束进行队形和避障方式的选择;然后采用领航者-跟随者的编队控制方法,建立领航-跟随者运动模型并对其相对位姿进行运动学分析,使机器人完成稳定编队的同时安全高效地通过障碍物并迅速恢复队形;仿真实验结果表明:与现有避障方法相比,此策略提高了避障效率、队形稳定性和控制精度.
针对负压爬壁机器人(NPWCR)在高楼危险环境下进行侦察监控的灵活性、易控性和壁面适应性要求,设计一种基于STM32负压爬壁机器人的控制系统.该控制系统以STM32F103RCT6微控制器作为核心处理器,采用模块化进行功能设计,包括主控模块、电源模块、电机驱动模块、无线通信模块、风机驱动模块、摄像头模块等.各模块共同作用,实现机器人的连续运动、无线通信、视频实时监控等功能.该控制系统可以控制负压爬壁机器人在壁面灵活移动,操作负压爬壁机器人携带侦察监控设备进行实时监控,为开发多功能负压爬壁机器人的控制系统提
为探究高速重载下斜齿轮时变摩擦力的求解计算与变化规律,基于最小弹性势能原理与动势能转化关系,提出一种时变载荷计算模型,并对时变接触线长度、摩擦因数等摩擦力参数模型进行计算与分析.运用切片法对时变摩擦力公式进行推导,并将计算结果与现有算法的结果进行对比分析.运用MATLAB软件对同一周期内高速重载工况下最大时变摩擦力的变化进行计算与分析.结果表明:基于时变载荷模型、同时考虑时变摩擦因数推导得到的时变摩擦力较恒定啮合力波动变大,计算结果更接近实际情况,计算更精确,且高速重载工况下,负载转矩与转速增大均使得摩擦
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