3转动1移动并联机器人机构的结构综合

利用螺旋和反螺旋之间的互易关系，分析了给定机构运动自由度与支链约束之间的关系，提出了基于螺旋理论的4自由度并联机器人机构结构综合的一种方法．据此构造了3转动1移动4自由度并联机器人机构的可能支链类型，列举了多种新型对称机构和非对称机构．所提方法对其它少自由度并联机器人机构的结构综合具有普遍意义．     

一种新型4自由度并联机器人自由度分析

采用对称结构的4自由度并联机器人一般是过约束机构。采用传统的机构学理论和方法对其运动自由度进行分析往往会得出错误的结论，现采用螺旋理论对一种新型的、结构对称的4自由度并联机器人进行了全面的自由度分析，证明了这种机构运动平台的自由度数目及其相应的自由度特性，为这种机构进一步深入的研究打下了基础。     

一种少自由度并联机器人雅克比分析的新方法

提出一种对称少自由度并联机器人雅克比方阵的建立方法.利用螺旋理论分析单个支链的结构,找出动平台对驱动关节的映射系数,根据不同的输入选取,对映射系数进行组合,去除映射系数矩阵中非独立运动参数对应的列,得到满秩的映射系数矩阵.对映射系数矩阵求逆,得到对称少自由度并联机器人的雅克比方阵,说明了运动输入与运动输出之间的对应关系,并得到实例验证.     

考虑空气力的车辆三自由度转向模型与状态方程

为了减小空气力的影响,简化车辆多自由度转向动力学方程,考虑了空气力的影响,建立了车辆三自度转向运动的动力学模型.以质心侧偏角、横摆角、横摆角速度、侧倾角、侧倾角速度为状态变量,以前轴转角及侧风作用力为输入,以质心侧偏角、横摆角、横摆角速度、侧倾角为输出,推导了车辆三自度转向运动的动力学模型的状态方程.以前轴主动转角脉冲为输入,对状态方程的可信度进行了验证.与利用线性二自由度转向模型的仿真结果相比,利用三自由度转向模型与其状态方程得到车辆质心侧偏角与横摆角速度的绝对值均较小,在高速情况下,空气力会增强车辆的不足转向特性.采用两种模型得到的车身侧向偏移均大于试验值,但三自由度模型的仿真曲线非常接近试验曲线.可见,三自由度状态方程可信度高.     

并联机器人机构及其在交通行业中的应用

通过与串联机构比较,说明并联机器人机构的优点,在此基础上,结合并联机构易于实现多轴耦合驱动、承载力大等优点,探索并联机器人技术在交通领域中的发展方向和主要应用成果。     

新型三维椭圆振动切削装置研究

基于螺旋理论和自由与约束拓扑理论,提出了一种新型空间三自由度柔顺机构.结合螺旋理论与有限元理论,推导出了柔顺机构的整体刚度矩阵.对机构进行了模态分析,得出了前六阶固有频率和振型.根据椭圆轨迹的形成原理,将机构运用到切削加工上,设计出一种新型三维椭圆振动切削装置,分析各种参数,绘制出了切削运动轨迹图像.     

舰载直升机甲板牵引系统运动稳定性分析

为了研究舰船上直升机牵引系统的动力学性能,分析影响其稳定性的主要因素,建立了运动甲板上牵引系统力学模型,分析了船体横摇、纵摇和垂荡3个自由度的耦合运动对直升机牵引系统产生的惯性力、轮胎垂直载荷对轮胎侧偏刚度的影响.在此模型基础上,推导了具有周期系数的四自由度扰动方程,运用Floquet理论分析直升机牵引系统运动稳定性.结果表明:2级以上海况下,牵引系统的临界速度与陆地上相比大幅度降低,最小降幅为70%;随着直升机与牵引车质量比的减少和牵引车后轮侧偏刚度的增大,牵引系统的稳定性提高.     

中置轴挂车列车操纵稳定性与参数优化

为了提高中置轴挂车列车的操纵稳定性, 分析了其横摆运动、侧倾运动、纵向运动、侧向运动的关系, 根据汽车动力学理论, 采用MATLAB/Simulink建立了列车四自由度动力学仿真模型, 采用TruckSim搭建了列车的多自由度复杂非线性仿真模型, 利用VBOX数据采集系统与RT陀螺仪构建了列车操纵稳定性测试系统, 根据试验标准开展了列车的单车道变换实车试验与仿真试验, 并对比分析了仿真与试验结果; 基于列车横摆角速度后部放大系数、铰接角速度、侧向加速度后部放大系数、载荷转移率, 建立了列车综合评价得分模型; 通过均匀试验和多元线性回归分析理论, 利用虚拟样机技术, 对显著影响列车操纵稳定性的相关参数进行了优化分析。优化结果表明: 优化后牵引车、中置轴挂车的相关参数都得到了不同程度的改善, 牵引车、中置轴挂车横摆角速度最大值分别由0.107 2、0.140 8rad·s-1降低到0.092 5、0.103 7rad·s-1, 中置轴挂车列车的横摆角速度后部放大系数减小了15.15%;牵引车、中置轴挂车侧向加速度最大值分别由0.21g、0.27g降低到0.19g、0.20g, 中置轴挂车列车的侧向加速度后部放大系数减小12.10%;中置轴挂车列车的最大铰接角速度减小23.01%, 最大载荷转移率减小了29.41%;列车综合评价得分由86.66提高到109.02, 综合性能得到提高。      

Stewart平台式并联机床的一种运动及受力分析方法

并联机床被誉为21世纪的新型加工中心, 但它所能发挥的性能仍受到现有机构计算理论、测量及标定方法的限制.目前已有的正向求解方法,由于非线性的影响,有求解过程复杂和多解的问题,难以用于并联机床的运动控制,为此,建立了6-3 Stewart平台式并联机床结构的运动学和力学模型,其中采用对称分布的3个位移传感器用于机构的位置分析,并将降阶的运算操作与传感器方式相结合,实现了机构分析的正向算法,并开发了数值模拟程序.这种方法明显降低运算消耗,并提高了精度.     

基于二维PSD的任意转角激光对中仪

介绍了二维PSD的工作原理，提出了一种基于单LD／单PSD的同轴度测量模型．据此模型，只要测量出任意两个角度时光斑在PSD上的坐标，即可求出两轴的径向偏差和角度偏差．给出了系统硬件组成和软件流程图．     

两自由度并联机器人的RBF神经网络辨识自适应控制

针对平面两自由度五杆并联机器人的轨迹跟踪问题,提出了一种基于RBF神经网络的自适应PID控制方法.该控制方案利用RBF神经网络自适应学习辨识并联机器人系统的未知非线性动态,可以在线调整PID控制参数以实现高精度控制.仿真结果显示该控制策略可以精确实现对于并联五杆机器人的轨迹跟踪控制,该方法的自适应性和跟踪性能均优于传统的PID控制.     

平面冗余并联机器人的综合性能优化设计

对平面二自由度冗余并联机器人的综合性能优化设计进行了探讨.基于运动学模型,给出了该机器人的雅可比矩阵和最优拓扑构形,分析了结构参数对工作空间和奇异性的影响规律.提出了衡量机器人运动精度、力传递性能、结构刚度和工作空间利用率的综合评价指标,建立了以综合评价指标为目标函数,以任务空间和无奇异位形为约束条件的数学优化模型,并采用自适应遗传算法求解.研究为同类机器人的优化设计提供了参考.     

六自由度重载装配机械手运动学分析及求解

针对汽车装配生产线作业对重载高精度的自动设备的需求,设计了一种液压驱动的六自由度多功能重载装配机械手。运用Denavi-Hartenberg(D-H)方法构建了机械手的运动学模型,分析了重载装配机械手的工作原理和正、逆运动学求解方法。从机械手的正、逆运动学方程的求解结果可以看出,采用液压方式实现对机械手6个自由度的驱动,具有驱动力大、操作简单、安装准确的特点,可适应多种汽车重载装配的需要。     

3-DOF平面微动并联机器人的动-静态建模

在叠加变形原理基础上，利用柔性关节两端的广义力传递关系和位移传递关系，分别对微动并联机器人进行运动学建模和静力学建模，两者相结合构成系统的动-静态模型．对于大多数工作在低速、低频和工作空间较小的微动机器人都是适应的．以3-DOF平面并联微动机器人为例，介绍了整个建模过程和求解方法．相比应用伪刚体法进行的解析建模，模型精度有了大幅度的提高．     

Modeling Study of Planar Flexible Manipulator Undergoing Large Deformation

The planar flexible manipulator undergoing large deformation is investigated by using finite element method (FEM). Three kinds of reference frames are employed to describe the deformation of arbitrary point in the flexible manipulator, which are global frame, body-fixed frame and co-rotational frame. The rigid-flexible coupling dynamic equation of the planar flexible manipulator is derived using the Hamilton’s principle. Numerical simulations are carried out in the end of this paper to demonstrate the effectiveness of the proposed model. The simulation results indicate that the proposed model is efficient not only for small deformation but also for large deformation.     

A comprehensive evaluation method for kinematic accuracy of space manipulator based on analytic hierarchy process

The kinematic accuracy of space manipulator determines whether the spacecraft performs normally or not. Problems pertaining to structural deformation have received increased attention in recent times. In the space manipulator systems, flexible arms and joints can induce drastic dynamic instabilities. In applications such as the space station, kinematic error due to structural deformation can jointly affect the performance characteristics. And it is crucial for accuracy control of space manipulator to establish a precision index. Here we analyze the dynamics characteristic of flexible space manipulator considering the hysteresis of harmonic reducer based on method of nonconstraint boundary modal. For the sake of describing the output accuracy, we integrate the method of analytic hierarchy process(AHP) to establish a comprehensive evaluation index. A numerical simulation is performed to analyze the nonlinear dynamic characteristics of space manipulator with harmonic reducer. With the analysis of accuracy assessment, the relation among the hysteresis angle, rigidity and output accuracy is revealed. Considering the elastic modulus of flexible space manipulator and the hysteresis angle of harmonic reducer, we conduct an evaluation of output characteristics of flexible space manipulator with the proposed comprehensive evaluation index. The accuracy evaluation of output characteristics based on the proposed comprehensive evaluation index is implemented in the initial stage of space manipulator’s design, which can not only solve the problems existing in the design but also save cost savings for ground tests. The results can be used in designing and optimizing future space manipulators, which may provide valuable references for design and thermal control of the space manipulator.     

Operation Modes and Control Schemes for Internet-Based Teleoperation System with Time Delay

Teleoperation system plays an important role in executing task under hazard environment. As the computer networks such as the Internet are being used as the communication channel of teleoperation system, varying time delay causes the overall system unstable and reduces the performance of transparency. This paper proposed twelve operation modes with different control schemes for teleoperation on the Internet with time delay. And an optimal operation mode with control scheme was specified for teleoperation with time delay, based on the tradeoff between passivity and transparency properties. It experimentally confirmed the validity of the proposed optimal mode and control scheme by using a simple one DOF master-slave manioulator system.     

铲装机械手全关节动力学及其解析

目前,铲装机械手的动力学解析主要针对主动关节进行,对从动关节的动力学问题还很少进行过研究.在铲装机械手阻力检测系统设计时,有时需要在从动关节处安装力传感器,并对传感器的输出进行动力项、静力项的分离.为此,本文以铲装机械手主动关节动力学解析为基础,对连杆的受力进行了全面分析,推导出了从动关节的动力学计算式.在对主动关节和从动关节动力学解析进行综合的基础上,提出了全关节动力学的概念,并给出了铲装机械手全关节动力学方程式.