六自由度Delta机器人运动学分析

对六自由度Delta机器人的结构特点进行了简单介绍,根据其结构特点将六自由度Delta机器人拆分为三自由度Delta并联机器人和串联摆角头两部分,先分别对并联和串联两部分机构进行单独的运动学分析建立运动学模型并求解,然后将这两部分进行耦合建立了整体的运动学模型并最终求得六自由度Delta机器人正逆运动学的解。     

基于平稳性的六自由度三维扫描机器人设计研究

本文研究的主要对象是基于平稳性的六自由度三维扫描机器人,并从六自由度机器人的移动和扫描两个方面展开研究,设计出了能将移动和自动扫描合二为一的机器人。首先对目前国内外的三维激光扫描技术研究状况和发展趋势进行了分析,而后又对所研究的基于平稳性的六自由度三维扫描机器人就移动和扫描两方面进行研究阐述。六自由度三维扫描机器人是以6-PUS并联机构为机械主体,youbot运动平台为底座,构成一个具有六个自由度的多功能可拆换式装卡台。通过六自由度机构平台能够实现扫描仪的自由移动。针对扫描这一方面,采用三维激光扫描仪来对复杂零件进行扫描成型。     

国家自然科学基金助中国机构学研究走向国际前沿——记燕山大学黄真教授在科学基金的持续资助下取得的创新成果

燕山大学黄真教授30余年来淡泊名利、潜心研究,在11项国家自然科学基金项目的持续资助下,在机构学领域取得了丰硕的创新成果,培养了大批卓有建树的国际知名机构学专家学者。他率先在中国开展了并联机器人的研究,建立了系统的并联机器人机构学分析与综合理论,包括基于螺旋理论修正的空间多闭环机构自由度计算公式,为自Chebyshev、Gr(u|¨)bler和Kutzbach以来困惑机构学界百余年的疑难问题提供了解决方法;发展并完善了少自由度并联机构的综合原理等。2010年获国际学术组织IFToMM授予的"卓越成就奖(Award of Merit)",是首位获得该奖的华人学者,对中国机构学走向国际前沿并在国际上占据一席之地做出了重要贡献。     

基于RecurDyn的双SCARA机器人动力学分析

提出一种可用于微小零部件装配作业的新的双SCARA并联机器人,其有三个自由度:两个平动和一个转动。利用参数化三维建模软件UG对双SCARA并联机器人进行三维实体建模,同时将模型导入Recurdyn仿真软件,构建双SCARA并联机器人的虚拟样机。通过设置相应的仿真环境和仿真参数进行仿真分析,得出机器人各个关节的驱动力矩随时间变化的曲线,为该并联机器人的控制问题和机构优化提供技术基础。     

关于并联机床工件安装位置的计算分析

并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的,是近年才出现的一种新概念机床,它是并联机器人机构与机床结合的产物,是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。但由于其结构及工作空间非常复杂,在使用它加工工件时,极有可能发生机床零件间的自己干涉及机床与工件的干涉。本文以通用CAM软件输出的刀具轨迹为基础,提出了缩短检查干涉时间的检查点文件的组成方式,并通过调整工件的安装位置来回避可能发生的各种干涉,提出了检验该工件能否进行加工以及可加工时工件最佳安装位置的计算方法。     

虚实结合的飞控系统模拟运动平台设计及应用

本文设计一种虚实结合的飞控系统模拟运动平台,采用Stewart结构、电动缸驱动,具有较理想的载荷和控制精度,可实现与多功能飞机维护平台虚拟飞机同步联动,模拟整个飞行过程中飞机六自由度变化,构成虚实结合的仿真验证平台。该平台可满足控制及航空类科研院所、航空体验等虚拟仿真验证需求,具有较好的应用前景。平台体积小,造价低,易于扩大台套数,具有较好的经济前景。     

六自由度磨骨机器人磨头装夹设计

近些年来,随着电脑的频繁使用和智能手机的出现,颈椎病频发,颈椎间盘置换手术越来越多,然而传统的人工颈椎间盘置换手术有许多问题,例如手术精度不足、手术辐射过多、医生工作强度大等等问题。六自由度磨骨并联机器人的产生解决了这一问题,不仅提高了手术精度,减少了辐射,还减轻了医生的工作强度。在六自由度磨骨并联机器人中有一关键结构,那就是磨头部分。由于其磨头部分与人体直接接触,因此磨头的安装牢固就显得极为其重要,为避免磨头装夹部分不牢固影响手术以及方便更换不同型号磨头,特进行磨头装夹部分设计。本设计提出了六自由度磨骨机器人磨头装夹设计部分的各部分名称、结构原理、结构要点及设计结论。     

并联型混合动力牵引车侧向稳定性研究

在测试并联型混合动力牵引车侧向稳定性时,车辆加速情况下,车辆质心侧偏角及横摆角速度易发生变化,导致传统单一控制稳定性差。文中以并联型混合动力汽车为探究目标,通过联合控制策略对车辆侧向稳定性进行分析。通过构建车辆四自由度数学模型,分析混合动力牵引车力学特性,以车辆HSRI轮胎模型为基础构建车轮二自由度双轨模型,对车辆侧向稳定控制进行分析,在考虑车辆加速不稳定状态情况下,通过控制车辆横摆角速度及质心侧偏角两个变量,实现联合控制策略,对车辆轨迹及动力进行控制以完成车辆侧向稳定性分析。实验证明,通过运用联合控制策略可实现对车辆的侧向稳定控制。     

二种实用的组合式气缸翻转机构

重点介绍了串联型气缸和并联型气缸的翻转机构。     

并联机构的研究

并联机构是一种新型机构,具有传统串联机构无法比拟的优点,是串联机构的补充和扩展,对机床技术和机器人技术具有重要的作用.该文介绍它的研究目的意义,国内外研究现状,存在问题,在对国内外典型并联机床样机的工作原理分析的基础上,指出目前并联机构研究中所面临的主要问题,并对并联机构的研究发展方向进行了展望.     

修井作业油管抓取移运机器人设计

设计了一套基于PLC控制的六自由度修井作业油管抓取移运机械人,主要由底座运输机构、折叠升降机构、底盘旋转机构、机械臂回转机构、机械手摆动机构、夹管机械手组成。采用伺服电机、液压缸与气缸为执行元件,西门子S7-200为主要控制元件,压力、位移等传感器为辅助元件,可实现井口与管排架上油管的自动抓取、移运、排放和定位,满足修井作业机械化的要求。     

蜘蛛型风力发电机检测仪的腿部控制方式研究

针对蜘蛛型风力发电机叶片检测仪(以下简称检测仪)的行走方式,根据风力发电机叶片的实际状况,以及检测仪的行走需要,基于蜘蛛仿生学,提出了一种蜘蛛肢体演化的方法,采用多自由度的控制方案。检测仪以ARM为控制核心,将六条腿分成两组,每条腿有三个自由度,共18个自由度,分成三种运动方式,并通过实验对该方案进行验证。方案能够有效地完成检测仪的各种行走方式,为检测仪的行走方式提出了一种新方法。     

基于ANSYS的3-RRR柔顺并联机构的特性分析

为了研究3-RRR柔顺并联机构的性能,分别对其刚度、运动学、温度影响分析、模态分析和谐响应分析。采用有限元软件ANSYS对其特性进行比较分析,分析结果可得如下结论：机构能实现3个自由度运动,并且各个输入端对输出位移的影响不同;温度对机构的输出位移有较大影响,而且温度对其输出位移的关系是线性的;从机构的前3阶振型可知,机构能实现3自由度运动;从谐响应分析结果可知,输出位移都是在接近于固有频率的地方有最大值,但不同输入端在不同频率段对各个方向位移作用不同。     

PWM逆变器在并联型有源电力滤波器中的应用

并联型有源电力滤波器系统控制算法复杂,需要进行大量算术运算和控制逻辑处理,使用高性能控制器才能满足控制系统要求.本文以TMs520F281 2型DSP为核心控制器,设计了并联型有源电力滤波器的控制系统,讨论了该控制系统的软硬件设计以及控制算法的实现方法;并以此控制系统为核心,研制了一台5kVA的有源电力滤波器实验样机.实验结粟表明:该控制系统能很好地满足有源电力滤波器的控制要求,结构简单,实用性强,表现了良好的工作特性.     

基于三点支撑的等效轴角调姿法

为提高飞机大部件装配质量,充分发挥大部件对接并联平台的工作效率,计算验证在小角度下通过等效轴角姿态调整方法,使围绕参考坐标系坐标轴转动三次减少为绕等效轴转动一次的调姿方法依然准确有效,并根据计算定量的给出等效转角与坐标值之间的变化关系,从而简化轨迹规划任务,最后通过螺旋理论举例分析并联调姿机构的自由度,为以后并联结构调姿平台的研究提供理论依据和技术基础。     

机械制造专家——黄田

"让中国在世界科技前沿占有一席之地,是每个中国科技工作者义不容辞的责任."这是黄田教授对事业追求的目标,也是对自己的要求. 1998、1999、2000年三次赴英国Warwick大学进行短期讲学与合作研究,广泛的国际交流使他对世界机械行业科技前沿有了深刻的了解,强烈的民族自尊心使他谢绝了国外的高新聘用,毅然回国;浓厚的基础理论和广博的专业知识使他具备了冲击世界科技前沿的能力.从1995年开始,黄田同志带领科研组在国内率先开展了并联构型制造装备的设计理论、关键技术和样机制造的工作.几年来,他们克服了难以胜数的困难和挫折,在国家"863"CIMS主题资助下,1997年研制成功我国第一台大型Stewart平台型镗铣类并联机床原型样机,1998年通过国家教育部鉴定,达到国际先进水平,并且部分理论成为国际首创,获1999年度教育部科技进步二等奖.1998年以来,他主持完成了国家自然科学基金(被国家基金委评为特优资助项目)、教育部博士学科点专项基金、天津市"九五"重点科技攻关和天津大学"211"工程跨世纪标志性成果等项目,并取得了突破性进展,研制成功了我国第一台三轴镗铣类并联机床产品化样机.该机床于1999年10月在北京举办的国际机床展览会上参展,引起轰动,被认为是本届展览会国产机床高新技术产品中六项有突破性的成果之一.据业内权威人士评价,该机床已达到实用化水平,这在世界范围内还属少数.此项成果于2000年3月通过天津市科委专家鉴定,达到国际领先水平.此外,他还主持完成了国家"863"发展计划CIMS主题资助项目,研制成功我国第一台基于球面并联机构的新型数控回转台,通过"863"专家组验收,得到国内外同行的高度评价.在理论研究工作方面,黄田同志带领科研组利用微分几何、矩阵奇异值分解等理论,在并联机器人/机床工作空间边界的解析解法、尺度综合、精度预估与综合、运动学标定与误差补偿,机床结构动静刚度设计等方面取得一系列突破性成果,形成一套系统完整并独具特色的理论研究体系.     

助行训练机器人腿部外骨骼机构的建模与研究

作为一种帮助偏瘫、中风等行走困难患者恢复健康的助行训练机器人,它的腿部结构尤为重要,本文通过对正常人行走腿部关节自由度的分析,提出一种单自由度的腿部外骨骼机构,并进行正逆运动学分析,在Mathb/Simulink环境下进行了仿真分析,结果表明,可以实现对腿部机构的运动控制。     

基于新型角度传感“手套”的机械手臂遥控系统

设计和实现了以新型角度传感"手套"遥控六自由度机械手臂的系统.根据机械手臂控制的特点设计了以变阻器作为角度传感器的新型数据"手套",并详细讨论了角度信息采集编码,控制算法以及通信方式的实现.实验结果表明此控制系统操作简单,性能可靠,较之传统数据手套控制方案有经济、实用等优势,应用前景广阔。     

分层子维空间运动规划的人体上肢运动链建模

人体上肢运动链模型的准确构建和仿真设计是进行虚拟人体运动和控制的关键技术,是实现虚拟人体运动控制和模式识别的理论前提。传统方法采用几何法、解析法等模拟人体上肢运动链模型,无法有效实现人体上肢运动链的高自由度控制模拟,产生后期搜索迟钝效应。提出一种基于分层子维空间运动规划的人体上肢运动链六自由度模型构建方法,构建人体上肢运动的各关节单元,得到上肢结构及运动学模型D-H表示方法,设计上肢运动链位姿变换,基于分层子维空间运动规划方案,得到人体上肢运动链动力学模型方程,采用六自由度全关节分析方法分析上肢运动链各关节单元,实验得出该模型构建能更好模拟人体上肢运动链模型,控制误差较传统方法减小,能有效实现人体上肢运动链的高自由度控制模拟。     

3-SPS并联机构运动仿真分析

本文以3-SPS并联机构作为研究对象,运用Solidworks进行并联机构模型建立,基于ADAMS的基本理论,对并联机构的进行运动学仿真,得到了关键部件的运动状态以及部件的位移、速度、加速度的曲线图。