针对冗余重载驱动器存在偏载的问题,提出一种具备偏载自协调的冗余驱动机构设计方案。根据机构几何约束关系,建立该机构的位置约束方程及速度、加速度关系式,运用虚功形式的动力学普遍方程,建立该机构的动力学模型。在此基础上,运用拉格朗日定理和李雅普诺夫稳定性理论,对该机构的偏载稳定性进行分析,得出了该机构稳定性与协调杆结构弯曲角之间...
为了实现复杂曲管内曲面的自动化喷涂作业,设计多自由度的冗余度特种操作机器人。而多冗余度机器人系统刚度低,使得机器人在喷涂作业过程中出现振动,末端轨迹跟踪误差加大,降低了涂层质量。为此,通过分析冗余度机器人带有弹性变形影响的动力学方程,提出一种利用冗余自由度对机器人关节空间作业轨迹进行优化的新方法,实现了机器人在作业过程中的...
仿生机器人研究是机器人学研究的热点之一,由于多年的进化,生物的各关节运动一般难以用机械结构完全实现。为克服目前仿生机器人普遍存在的刚度低、肢体功能弱等不足,以机器狗为研究对象,结合狗的基本行为特征和各关节的生理结构,将各关节的主要功能进行排序,并提出重要性/权重法作为机器狗设计中简化各运动关节的依据;据此分别运用并联双自由度...
实现一种新型的固态智能材料驱动大行程精密驱动器的设计和控制。基于超磁致伸缩驱动原理和柔性铰链放大机构,采用非永磁和永磁偏置驱动器粗—精驱动组合设计,研制大行程精密超磁致伸缩组合驱动器。建立永磁偏置下的电磁、永磁复合磁场激励的驱动器位移控制系统传递函数模型,实现了粗、精分级精密定位控制方法。实现一套超磁致伸缩组合驱动器原...
为提高挖掘机器人的自主挖掘能力,设计一种基于图像的自抗扰视觉伺服控制器,对挖掘机器人的动臂、斗杆、铲斗组成的3节机械臂末端位置和姿态在x-z平面进行控制,实现自主挖掘目标任务。针对自抗扰控制器需要整定的参数较多,参数间相互影响,整定困难的特点,引入粒子群算法对控制器参数进行优化。由于原始粒子群算法存在后期易陷入局部最优的缺欠,...
形锁合凸轮机构在工程应用中具有广泛性和重要性,在综合的理论方法方面具有复杂性和特殊性。基于＂浮动数轴＂、＂瞬时、整程区间套＂等概念并通过引入＂往程＂、＂返程＂和＂向径标刻线＂等新概念,深入系统地讨论共轭、槽道和等径凸轮等形锁合凸轮机构的第Ⅱ类机构综合问题。研究结果表明：形锁合机构的综合,并非力锁合机构综合的简单组合、叠...
楼梯是室内环境中最典型的障碍物之一,其对执行废墟搜救任务的机器人的机动性能提出较高要求。针对机器人翻越楼梯过程中的攀爬能力和稳定性问题,提出一种基于实时状态预测的在线翻越楼梯控制方法,该方法不仅适用于常规机器人,同样适用于异构模块化可变形履带机器人。在对机器人翻越过程中的步态进行联合运动规划基础之上,利用传感器完成楼梯参...
准确的立体视觉模型是机器人高精密视觉定位的基础,而传统的单一非线性优化算法难以实现稳定和高精度的机器人立体视觉标定。结合遗传算法全局搜索能力强和粒子群算法局部搜索能力强的特点,提出了一种基于混合群智能优化的机器人立体视觉三步标定方法。针对非线性视觉模型,标定第一步和第二步分别对两个摄像机模型单独作线性初值求解和初次非线...
为大幅度提高活塞式发动机的功率密度,提出一种双转子活塞发动机,其功率传输系统主要由能量转换组件和差速驱动组件构成。能量转换组件包含气缸体以及同轴交叉安装在气缸体中的两个转子,转子上均布有多个叶片活塞,两组叶片活塞在气缸体内相互间隔,与气缸体共同形成多个密闭的独立工作腔。差速驱动组件利用内摆线机构和曲柄摇杆机构组合而成,并负...
采用过应力模型,考虑局部撞击接触变形和自由梁动力响应中的材料应变率效应,提出能够考虑多次撞击接触行为的单轴压缩弹粘塑性局部接触变形模型,并结合有限差分方法和撞击与分离条件,研究刚性质量水平撞击弹粘塑性自由梁的全过程。研究发现,该水平撞击过程实际上是一个复杂的弹粘塑性次撞击过程,梁材料的应变率效应在局部接触变形行为和自由梁的...
螺旋弹簧受到冲击载荷时,特别是多股螺旋弹簧,由于有质量、惯性,再加上自身的谐振,钢丝材料的弹性变形、多股螺旋弹簧中钢丝与钢丝之间的相对滑移而产生的摩擦阻力等诸多因素,簧圈的运动将变得非常复杂。基于此,建立一套用于检测振动状态下螺旋弹簧任意簧圈的运动状态模型,用于揭示振动状态下螺旋弹簧任意簧圈的位移、速度、加速度随时间的变化...
为了实现旋进式胶囊机器人在充满黏性液体弯管内的无碰撞转弯行走,提出一种离散逼近的空间万向旋转磁场控制策略,采用与机器人相连的赖柴坐标系确定机器人的姿态,建立旋转磁场与机器人内驱动器耦合所产生的空间磁力矩模型和弯管液体环境对机器人转弯运动响应的流体力矩模型,对转弯过程中磁力矩和流体力矩的动态响应特性进行理论研究。结果表明在...
讨论载体位置和姿态均不受控情况下,存在外部扰动的参数未知漂浮基柔性空间机械臂系统关节运动的动力学控制问题。由假设模态法,利用拉格朗日方法建立漂浮基柔性空间机械臂的系统动力学方程。以此为基础,针对存在外部扰动和系统参数未知的情况,利用对角递归神经网络逼近柔性空间机械臂系统的逆动力学模型,设计基于对角递归神经网络的控制方案,以...
数学形态学滤波方法作为一种非线性的滤波工具拥有良好的消噪特性和低通特性,准确描述形态学滤波器特性是其应用的理论依据和前提条件。通过对给定的数学形态滤波器输入激励信号,得到了数学形态滤波器的频响特性,给出结构元素宽度与形态学组合滤波器截止频率的对应关系表。研究表明：在采样频率确定时,结构元素宽度越大,截止频率越低,截止频率随...
针对物料滑移理论中干摩擦驱动下物料输送速度计算困难的问题,通过分析基于物料滑移理论的非谐和水平振动输送机（以下简称输送机）物料运动过程,在分段建立并求解输送机和物料的动力学微分方程的基础上,改进干摩擦作用下物料相对于输送机的运动状态的判别条件及各状态之间的相互转变的判别条件,并进行基于Matlab数值仿真研究和试验研究。研究结...
针对汽车双质量飞轮在低转矩小扭转角应具有柔性和高扭矩大扭转角应具有高反抗转矩的要求,结合产品研发的工程设计,对周向短弹簧双质量飞轮实现连续变刚度的设计目标进行研究与实践,创造性地提出通过改变初级飞轮内侧接触型线以构成形状约束,对构成形状约束曲线进行分析、比较,提出曲线的选择原则。构建基于形状约束的双质量飞轮转矩特性的分析...
针对现有供应商参与下的产品方案规划方法在零部件优化和供应商评价等两方面所存在的局限性,提出零部件多目标优化和供应商模糊动态多属性决策评价相集成的二阶段规划方法。建立以产品零部件组合方案的质量、成本和交货期等为目标的数学优化模型,以Epsilon策略和主导性约束处理机制对强度Pareto多目标进化算法进行适应性改进后用于对该优化模型...
以连续体为对象的优化解法所求得的优化结果,经常只是反映最佳传力途径的具有锯齿状边界的某个区域。基于此,将拓扑优化、形状优化、有限元分析和计算机辅助几何设计有机地集成在一起,提出一种基于隐含边界描述的水平集连续体结构拓扑和形状渐进综合优化设计方法,将形状导数与拉格朗日乘子法引入到优化敏度分析中,控制水平集函数的动态运动,从而...
在连续体拓扑优化领域中,寻求更好的建模方法和更快的求解算法一直是研究人员的研究重点。为此,针对拓扑优化设计方法中的变密度法进行深入分析。研究和比较各向同性惩罚微结构法（Solid isotropic microstructure with penalization,SIMP）和材料属性有理近似模型（Rational approximation of material properties,RAMP）的优缺点后,建立基于RA...
在多点曲面接触形成的多自由度运动副中,由于未知运动的显式表达,跟踪动体轨迹较为困难。一般来说,根据旋量理论由接触关系可以确定运动的切空间,但难以确定切空间中哪些矢量代表运动副自由度的切矢量;这是因为切空间是由运动副自由度切矢量生成的线性空间,包含比实际自由度切矢量多得多的成员。提出一种二阶干涉检测方法在运动副切空间中识别其...
当前以均质材料为设计前提的大多数商用计算机辅助设计系统难以描述异质材料零件（Heterogeneous objects,HEO）的结构信息和材料信息,已有的HEO建模方法也基本上都缺少与通用的建模软件系统及快速成形设备的兼容性。基于此,以几何与材料信息基本映射关系为基础,提出一种基于常用数据格式——表面三角化数据（Stereo lithography,STL）以构建微...
产品装配偏差源和偏差传递机理分析,是装配精度预测的前项工作。综合影响装配功能的尺寸和形位精度、装夹定位精度信息,将刚性零件装配的偏差源分为几何位置偏差、几何形状偏差和装配位置偏差三类;进一步建立面向三类偏差源统一表达和评价的多元统计学模型,及其相对装配功能的正负累积性判断方法。基于偏差源统一表达,分析偏差在零件间、零件内...
碳纤维/树脂（Carbon/epoxy,C/E）复合材料制孔过程中,利用＂以磨代钻＂刀具的制孔质量较高,但由于树脂基体的热力学性能较差,温度场的分布对加工质量具有较大的影响。为研究磨削制孔过程中切削温度场的分布,在对材料热物理特性均匀化处理的基础上,利用有限差分法建立了三维制孔温度场模型,并利用试验对模型进行了试验验证。结果表明,利用所建模...
在复杂曲面多轴加工中,刀具可以在一定范围内以不同姿态加工复杂曲面,刀具姿态的改变直接影响整体加工系统的综合刚度特性,从而影响到加工性能。建立与刀具位姿相关的综合刚度场模型,可用于分析整体加工系统的综合刚性分布规律。提出多轴加工系统刚度场半解析计算方法,其中针对机床运动轴及其传动部位、刀具、工件等关键部件的力学特性分别采用...
高速加工中铣削颤振不仅降低工件的表面加工质量,严重时还会造成刀具或者其他加工部件的损坏,因此对电主轴铣削颤振进行控制具有重要的意义。为对电主轴铣削过程中的颤振进行有效控制,在双绕组无轴承感应电动机的基础上,提出一种具有内置力执行器的感应型高速电主轴结构,建立电主轴—刀具系统的有限元模型、动态铣削模型、双绕组感应型电主轴电...
DOI：10.3901/CJME.2012.01.001虚拟装配中基于面匹配的接触状态识别算法侯伟伟刘检华宁汝新史建成（北京理工大学机械与车辆学院北京100081）摘要：接触问题是虚拟装配研究中最具挑战性的领域之一,接触状态信息能够用于实现零件的顺从运动、分析接触应力、定位零件等。
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