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多腔室复合弯曲气动网格软体驱动器解析建模与实验研究 被引量:1
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作者 王福军 许东方 +1 位作者 王煜仲 梁存满 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第3期285-292,共8页
软体机器人具有灵活度高、人机交互安全等优势,在操作易碎物体和非结构化环境中具有广阔应用前景.气动软体驱动器是构建软体机器人的重要部件之一,其特性直接影响到软体机器人的性能.针对气动网格型软体驱动器,从腔室侧壁膨胀角和驱动... 软体机器人具有灵活度高、人机交互安全等优势,在操作易碎物体和非结构化环境中具有广阔应用前景.气动软体驱动器是构建软体机器人的重要部件之一,其特性直接影响到软体机器人的性能.针对气动网格型软体驱动器,从腔室侧壁膨胀角和驱动器弯曲角度的非线性关系出发,基于赫兹接触理论和Yeoh超弹性不可压缩材料的非线性本构方程,建立了多腔室气动网格软体驱动器的准静态力学模型.该模型考虑了超弹性材料变形和多腔室侧壁膨胀接触几何非线性特点,能够准确描述不同输入气压与驱动器弯曲角度和顶端输出力的关系.根据仿生思想设计了一种多腔室复合弯曲多腔室气动网格驱动器结构,并基于该结构分别通过有限元仿真和实验对提出的解析模型进行验证.结果表明,解析模型计算结果与有限元仿真结果、实验结果最大差异均不超过10%.该气动网格软体驱动器解析模型具有较好的准确性. 展开更多
关键词 气动软体驱动器 理论模型 弯曲角度 顶端输出力 实验验证
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中空连续体机械臂的设计与主从任务转换避障控制
2
作者 万淑敏 孙长超 +2 位作者 袁培康 常乐 康荣杰 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS 北大核心 2025年第1期24-35,共12页
连续体机械臂具有优良的弯曲性能和柔顺灵活性,表现出了独特的环境适应性和人机交互安全性,在微创手术、灾后救援、狭窄空间检修等非结构化环境及家庭服务领域具有广阔的应用前景.然而,连续体机械臂的中央脊椎骨占据其内部空间,模块单... 连续体机械臂具有优良的弯曲性能和柔顺灵活性,表现出了独特的环境适应性和人机交互安全性,在微创手术、灾后救援、狭窄空间检修等非结构化环境及家庭服务领域具有广阔的应用前景.然而,连续体机械臂的中央脊椎骨占据其内部空间,模块单元冗余且运动耦合导致避障运动困难等问题妨碍了其在实际场景中的应用.针对以上问题,设计了内部中空的丝驱动连续体机械臂,为末端执行器的电液气管线留置出了充足的物理空间,并通过鲍登管在结构上实现了模块单元间的运动解耦;考虑丝驱动连续体机械臂的弯曲特性,建立了解耦后的简化运动学模型和运动学闭环控制算法;构造了评估空间障碍物与连续体机械臂最短距离的计算方法;在传统变构型避障运动控制的基础上,提出了基于主从任务转换的避障控制算法,能够在末端轨迹跟踪约束下,实现对障碍的躲避,同时也可暂时舍弃对给定末端轨迹的跟踪以躲避位于末端运动轨迹附近的障碍物.仿真和实验结果表明:所设计的连续体机械臂具有良好的运动能力,轨迹跟踪控制的末端位置平均误差为2.510 mm,仅为连续体机械臂长度的0.32%;提出的主从任务转换避障控制算法有效,能够准确评估末端运动与避障运动的优先级,相关研究工作为连续体机械臂的设计和运动控制提供了新的参考和思路. 展开更多
关键词 连续体机械臂 解耦 避障 主从任务转换
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面向AUV水下回收的仿花瓣机械爪设计与水池试验
3
作者 刘玉红 张大卫 +2 位作者 苑满星 边德勇 郑竹玉 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第5期462-468,共7页
随着海洋开发与利用区域不断向深、远海延伸,自主式水下航行器(AUVs)长期水下作业需求也愈发紧迫,因此,开展隐蔽、快速、安全的AUV水下回收技术研究具有重要的意义.针对AUV水下移动对接回收需求,同时基于现有水下移动对接回收装置末端... 随着海洋开发与利用区域不断向深、远海延伸,自主式水下航行器(AUVs)长期水下作业需求也愈发紧迫,因此,开展隐蔽、快速、安全的AUV水下回收技术研究具有重要的意义.针对AUV水下移动对接回收需求,同时基于现有水下移动对接回收装置末端执行机构的特点,受牵牛花瓣结构形状及开合运动规律启发,并结合空间折展机构,提出并设计了一款新型机械手式AUV水下回收装置末端执行机构——仿花瓣机械爪.仿花瓣机械爪主瓣可实现主动张合,带动可折展副瓣收拢与张开,结合主瓣上的被动柔性指可实现对AUV的牢固抓取.通过对仿花瓣机械爪的运动学分析获得了其运动规律及运动参数,机械爪主、副瓣面展开角均随电推杆行程的增加而减小,其变化范围分别为[0°,32°]和[0°,23.8°),完全展开后,花瓣最大开口尺寸为657 mm.通过水池试验验证了仿花瓣机械爪的预期运动及抓取效果;同时还探讨了机械爪偏心距离、机械爪开角及闭合速度对回收效果的影响.结果表明:偏心距仅对回收时间有较大影响,偏心距越大回收时间变长;而机械爪开角及闭合速度则主要影响最大碰撞力与回收时间,且机械爪闭合速度过快不利于成功回收. 展开更多
关键词 水下移动对接回收 自主式水下航行器(AUV) 仿花瓣机械爪 柔性指 运动学分析
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一种可变阻尼的高冗余机器人设计
4
作者 康荣杰 李子扬 +1 位作者 柴宗君 杨尚奎 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第5期452-461,共10页
机器人在执行捕获类任务的过程中,碰撞是不可避免的.刚性机构能够让捕获目标快速停止,但是容易因为受到剧烈撞击而造成设备损坏等严重问题;柔性机构虽然能够减小碰撞冲击力,但无法对目标产生足够的停止作用,从而产生强烈的振动,给稳定... 机器人在执行捕获类任务的过程中,碰撞是不可避免的.刚性机构能够让捕获目标快速停止,但是容易因为受到剧烈撞击而造成设备损坏等严重问题;柔性机构虽然能够减小碰撞冲击力,但无法对目标产生足够的停止作用,从而产生强烈的振动,给稳定捕获带来困难.为了克服这种矛盾,在机器人结构中加入变阻尼驱动器是一个较为可行的研究方向.为此,设计了一种可变阻尼的高冗余机器人.该设计采用流体节流原理产生黏滞阻尼,通过改变阻尼孔的截面积来实现阻尼控制.然后,利用牛顿-欧拉动态平衡公式建立了机器人的动力学模型,通过质量集中的方法对机器人的碰撞模型进行简化.对面临不同方向冲击时机器人的动量变化以及受到的冲击力进行了计算和仿真,探索影响其大小的因素.结果表明,当机器人姿态正对着冲击物体的速度方向时动量变化最大,当机器人姿态与冲击物体的速度方向大致垂直时受到的冲击力最小,而机器人本身的阻尼越大,受到的冲击力越大.在此基础上,提出捕获效能指标,采用粒子群优化算法对动量和冲击力进行了综合优化,使得所设计的机器人能够在对冲击物体产生较大停止作用的同时尽可能减小自身受到的冲击力.最后,通过实物模型对仿真结果进行了验证,证明了本文模型的正确性. 展开更多
关键词 高冗余机器人 可变阻尼 动力学
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一种多模式轮腿移动机器人的设计与分析
5
作者 李晋馥 于泽 连宾宾 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS 北大核心 2025年第1期12-23,共12页
移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.轮腿式移动机器人因具有良好的机动性与越障能力而受到青睐.然而现有轮腿式移动机器人机身大多不可变形,导致机器人运动模式较少,地形适应性一... 移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.轮腿式移动机器人因具有良好的机动性与越障能力而受到青睐.然而现有轮腿式移动机器人机身大多不可变形,导致机器人运动模式较少,地形适应性一般.且机身易与障碍物发生碰撞,无法在具备良好的爬坡能力的同时保证跨越障碍物的效率.针对上述问题,本文提出了一种采用多连杆可变形机构作为机身的轮腿式移动机器人.在设计机器人轮腿及可变形机身的基础上,建立机器人整体运动学模型,据此规划机器人3种运动模式:同步步态、翻滚步态和蜷曲-伸展步态.开展机器人在典型地形(平坦地面、松软地形、上升坡度、下降坡度、障碍物)下的运动性能分析,揭示机器人结构参数与地形特征(爬坡角度、障碍物高度)映射关系.最后基于理论分析结果搭建物理样机并开展实验.实验结果表明,本文所设计的多模式轮腿移动机器人的最大爬坡角度和越障高度分别为44°和28 mm,具有良好的爬坡能力与越障性能.此外,得益于多模式运动特点,机器人在包含平坦地面及松软地形在内的多地形下均具有良好的通过性,验证了机器人方案的可行性.本文为多模式轮腿运动机器人的设计与应用提供有益参考. 展开更多
关键词 多模式移动机器人 轮腿式移动机器人 运动学建模 实验研究
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基于区间分析的一类三转动自由度并联机构的精度设计(邀请论文) 被引量:9
6
作者 宋轶民 翟亚普 +2 位作者 孙涛 李金和 张嘉滕 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1620-1626,1755,共8页
面向大型结构件调姿、天线跟踪及快速定位等应用需求,研究三转动自由度并联机构3-PSU&S的精度设计方法.首先,利用螺旋理论建立该机构的误差映射模型,并将影响机构末端姿态精度的几何误差分离为可补偿误差与不可补偿误差2类.其次,借... 面向大型结构件调姿、天线跟踪及快速定位等应用需求,研究三转动自由度并联机构3-PSU&S的精度设计方法.首先,利用螺旋理论建立该机构的误差映射模型,并将影响机构末端姿态精度的几何误差分离为可补偿误差与不可补偿误差2类.其次,借助区间分析理论,提出不可补偿误差的灵敏度指标,并通过全域灵敏度分析揭示各项不可补偿误差对机构末端姿态精度的影响规律.然后,以灵敏度指标值为分配权重,建立各项不可补偿误差的优化分配模型,在给定精度约束下,借助遗传算法将难以实现的不可补偿误差的公差值松弛至最大可行区间.最后,通过蒙特卡洛仿真验证了所提出精度设计方法的有效性. 展开更多
关键词 并联机构 误差建模 区间分析 灵敏度分析 精度设计 蒙特卡洛仿真
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基于多体理论的数控机床精度逆设计方法 被引量:8
7
作者 邢元 张连洪 +1 位作者 何柏岩 王树新 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期282-287,304,共7页
为使机床精度设计有定量的理论数值供参考,依据线性空间集合与映射的数学理论,以多体系统误差建模理论为基础,建立了机床几何误差综合作用时的产品加工质量近似模型。运用蒙特卡罗法对满足加工精度要求的产品进行关键参数数据抽样,... 为使机床精度设计有定量的理论数值供参考,依据线性空间集合与映射的数学理论,以多体系统误差建模理论为基础,建立了机床几何误差综合作用时的产品加工质量近似模型。运用蒙特卡罗法对满足加工精度要求的产品进行关键参数数据抽样,从而依据近似模型逆向推导数控机床各轴几何精度。以螺旋锥齿轮铣齿机各轴精度逆设计为例,近似模型以显式的方式揭示了机床几何误差和齿面加工误差间的定量关系,可有效地依据齿轮精度要求逆向推导机床各轴几何精度。 展开更多
关键词 多体理论 数控加工 几何精度 加工精度 逆设计
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3自由度冗余驱动下肢康复并联机构的运动学优化设计 被引量:12
8
作者 刘海涛 熊坤 +1 位作者 贾昕胤 项忠霞 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期357-366,共10页
研究了一种用于下肢康复的3自由度冗余驱动并联机构的概念设计和运动学优化.首先对该3自由度并联机构进行了简要介绍,然后推导了其运动学正逆解的解析解.基于螺旋理论,对该机构进行了广义雅可比分析,通过对4种非冗余驱动情形的力/运动... 研究了一种用于下肢康复的3自由度冗余驱动并联机构的概念设计和运动学优化.首先对该3自由度并联机构进行了简要介绍,然后推导了其运动学正逆解的解析解.基于螺旋理论,对该机构进行了广义雅可比分析,通过对4种非冗余驱动情形的力/运动传递性能分析,提出了一种用于评价该并联机构运动学性能的局部传递率指标.最后,借助于遗传算法,通过最大化局部传递率指标的全域平均值对该机构的设计变量进行了优化.运动学优化的结果表明,本文所提出的并联机构在其工作空间内具有较好的力/运动传递性能. 展开更多
关键词 概念设计 尺度综合 并联机构 下肢康复
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无理论刃形误差直齿插齿刀设计 被引量:5
9
作者 李佳 李晓群 +1 位作者 王鹏 邹钰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1563-1568,共6页
为了提高插齿加工精度,提出一种无理论刃形误差插齿刀具设计方法。基于曲面共轭原理,根据待加工齿面和插齿加工运动特点,建立齿面共轭面的数学模型。前刀面选择球面形式,应用割线法求得共轭面和前刀面的交线,进而建立切削刃的数学模型... 为了提高插齿加工精度,提出一种无理论刃形误差插齿刀具设计方法。基于曲面共轭原理,根据待加工齿面和插齿加工运动特点,建立齿面共轭面的数学模型。前刀面选择球面形式,应用割线法求得共轭面和前刀面的交线,进而建立切削刃的数学模型。从刀具重新刃磨后仍能满足无理论刃形误差要求的角度出发,求取多条切削刃,利用所求得切削刃曲线构造后刀面,建立后刀面数学模型。插齿加工实验表明,采用无理论刃形误差直齿插齿刀加工工件,刀具重磨前后加工精度有较好的一致性,从而证明了该设计方法的正确性和可行性。 展开更多
关键词 插齿加工 插齿刀设计 刃形误差 渐开线
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一类大转角两转动并联机构的构型分析与运动学优化设计 被引量:5
10
作者 宋轶民 周培 +1 位作者 齐杨 霍欣明 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期908-916,共9页
面向航空航天和仿生设计等领域对大转角两转动并联机构的应用需求,围绕一类新型两自由度转动并联机构--2-RRRR&2-RSR机构的构型分析与运动学优化设计问题展开研究.首先,以投影关系为基础分析2-RRRR&2-RSR并联机构在给定工作空... 面向航空航天和仿生设计等领域对大转角两转动并联机构的应用需求,围绕一类新型两自由度转动并联机构--2-RRRR&2-RSR机构的构型分析与运动学优化设计问题展开研究.首先,以投影关系为基础分析2-RRRR&2-RSR并联机构在给定工作空间内实现两自由度转动运动所需满足的几何条件,并针对两种投影情况分析机构的参数特解.其次,基于闭环矢量法求解2-RRRR&2-RSR并联机构的位置逆解,推导机构驱动角度与动平台姿态角之间的映射关系,继而利用RRRR支链与RSR支链的运动特点,获得机构动平台姿态角的正解模型.以此为基础,借助螺旋理论建立2-RRRR&2-RSR并联机构的速度映射模型,构建机构的广义雅可比矩阵,并通过软件仿真验证机构位置正、逆解及速度映射模型的有效性.再次,根据2-RRRR&2-RSR并联机构的运动特性,以奇异性、铰链许用转角范围、连杆安全距离为约束条件,借助极限边界搜索法求解机构动平台中心点的位置工作空间,进而对应位置工作空间等效获得机构的转角工作空间.最后,借助螺旋理论中运动与力的互易积的物理含义定义可描述2-RRRR&2-RSR机构瞬时功率传递特性的无量纲运动学性能评价指标,并结合工程实际需求设定机构的约束条件,实现机构的尺度参数的运动学优化设计.研究成果可为大工作空间两自由度转动并联机构的样机设计与控制策略制定奠定理论基础. 展开更多
关键词 转动幵联机构 构型分析 运动学分析 工作空间 尺度综合
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单自由度可调下肢康复机器人机构优化设计 被引量:4
11
作者 项忠霞 邵一鑫 李力力 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期877-884,共8页
为帮助下肢功能障碍患者完成步态康复训练,设计了一种新型下肢康复机器人机构,提出了机构尺度优化综合方法.首先,以一个两自由度平面五杆机构为基本机构,通过逆运动学分析建立五杆机构两个输入之间的函数关系,并以曲柄匀速转动为优化目... 为帮助下肢功能障碍患者完成步态康复训练,设计了一种新型下肢康复机器人机构,提出了机构尺度优化综合方法.首先,以一个两自由度平面五杆机构为基本机构,通过逆运动学分析建立五杆机构两个输入之间的函数关系,并以曲柄匀速转动为优化目标进行机构尺度综合;然后,在此机构的基础上引入一凸轮-连杆函数生成机构,通过逆运动学分析与机构尺度综合求解并优化凸轮廓线,实现了五杆机构两个输入之间的函数关系,并减少了机构自由度;最后,在此基础上引入一缩放机构,实现机构轨迹可调.以运动捕捉实验获取的正常人体步态轨迹为目标轨迹,进行机构优化设计,结果表明:优化所得机构在匀速电机驱动下能够很好地模拟正常人体步态轨迹与髋、膝关节运动规律,从而验证了机构与优化方法的有效性. 展开更多
关键词 康复机器人 机构设计 尺度综合 凸轮-连杆机构 步态轨迹
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基于免疫算法的全断面岩石掘进机刀盘滚刀布局设计理论研究 被引量:5
12
作者 朱殿华 宋立玮 郭伟 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第11期31-38,共8页
全断面岩石隧道掘进机(TBM)刀盘滚刀布局对掘进性能有显著影响。文中针对滚刀受力与刀盘滚刀布局方法进行分析,针对刀盘径向载荷最小、刀盘倾覆力矩最小、质量分布均匀、破岩差异量最小4个优化目标进行层次分析法加权统一,建立了刀盘滚... 全断面岩石隧道掘进机(TBM)刀盘滚刀布局对掘进性能有显著影响。文中针对滚刀受力与刀盘滚刀布局方法进行分析,针对刀盘径向载荷最小、刀盘倾覆力矩最小、质量分布均匀、破岩差异量最小4个优化目标进行层次分析法加权统一,建立了刀盘滚刀布局优化模型,采用具有非退化优势的免疫算法对刀盘滚刀布局进行了优化设计。以大伙房隧道的刀盘模型为工程实例,利用刀盘滚刀布局优化模型对MB264-311TBM型掘进机滚刀的优化布置进行了实践,针对米字型、螺旋线型破岩协调耦合布局及不具有耦合关系的随机型滚刀布局分别进行优化计算,优化效果显著。其中,随机型滚刀布置的优化结果明显减小了刀盘径向载荷与倾覆力矩,优化程度高达91.475%,提出基于随机型滚刀布局方式的TBM刀盘布局设计新理论。在兼顾刀盘的非性能指标约束条件下,该布局理论对于提升滚刀破岩效率、提高刀盘刀具的使用寿命具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 TBM 滚刀受力 优化设计 免疫算法 刀盘滚刀布局
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面向骨折手术的三支链六自由度并联机构设计 被引量:2
13
作者 王蕊 霍欣明 +2 位作者 连宾宾 宋轶民 孙涛 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期273-282,共10页
随着微创技术和生物学固定技术的发展,创伤骨折手术中愈加需要术中精准定位,以确保内固定物能够精确和微创地固定骨折断端.其中,利用六自由度并联机构进行骨折断端的复位和固定是实现微创精准骨折手术的重要手段,也是未来骨折手术的发... 随着微创技术和生物学固定技术的发展,创伤骨折手术中愈加需要术中精准定位,以确保内固定物能够精确和微创地固定骨折断端.其中,利用六自由度并联机构进行骨折断端的复位和固定是实现微创精准骨折手术的重要手段,也是未来骨折手术的发展趋势.现有的由6条支链构成的六自由度并联机构存在质量大、医学影像设备扫描后伪影严重等系列问题,提出和设计少支链六自由度并联机构成为研究热点.本文借助有限旋量理论构型综合出一类三支链六自由度并联机构,并进行了其拓扑结构和运动学性能设计.首先,利用有限旋量描述六自由度并联机构及其支链末端的运动,通过有限旋量理论的结合定律和交换定律获得可行支链的标准型和衍生型,通过定义支链装配条件和配置驱动关节,综合出一类三支链六自由度并联机构;然后,定义了优选准则,借助瞬时旋量理论对优选出的5种三支链六自由度并联机构进行了位置逆解、工作空间和速度分析;最后,以运动/力传递率在给定工作空间内的均值与方差为目标函数,考虑并联机构的拓扑结构对运动学性能的影响因素,开展了三支链六自由度并联机构的拓扑结构与运动学性能的一体化设计.上述工作为后续三支链六自由度并联机构的物理样机建造与实验研究提供了理论基础. 展开更多
关键词 三支链六自由度并联机构 有限限量 瞬时旋量 构型综合 运动学设计
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无理论刃形误差插齿刀设计方法 被引量:3
14
作者 李佳 李清泉 郑淑贤 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第7期1-7,共7页
针对现行插齿刀存在的理论齿形误差,以及刃磨后加工精度一致性差的问题,提出了一种无理论刃形误差的渐开线齿轮插齿刀设计方法。依据齿轮啮合原理,建立了虚拟齿轮齿面的数学模型;采用球面作为前刀面,建立能够同时满足直齿及斜齿插齿刀... 针对现行插齿刀存在的理论齿形误差,以及刃磨后加工精度一致性差的问题,提出了一种无理论刃形误差的渐开线齿轮插齿刀设计方法。依据齿轮啮合原理,建立了虚拟齿轮齿面的数学模型;采用球面作为前刀面,建立能够同时满足直齿及斜齿插齿刀设计要求的前刀面数学模型;通过虚拟齿轮齿面与前刀面求交,获得无理论刃形误差的切削刃;为保证刃磨后加工精度的一致性,以多条无理论刃形误差切削刃构造插齿刀后刀面;最后用设计实例证明了该设计方法的可行性和优越性。 展开更多
关键词 齿轮刀具 插齿刀设计 刃形误差 精度一致性
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连杆式差动平衡机构构型综合与优化设计
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作者 宋轶民 杨志岳 +3 位作者 岳维亮 霍欣明 孙涛 连宾宾 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1120-1129,共10页
平衡摇臂悬架主要应用于移动机器人中用以提高其地形适应能力和运动稳定性,差动平衡机构是平衡摇臂悬架的重要组成部分,齿轮式和连杆式是其中应用较为广泛的两类,其中连杆式由于不占用机身内部空间、便于拆卸的特点,独具优势.现有连杆... 平衡摇臂悬架主要应用于移动机器人中用以提高其地形适应能力和运动稳定性,差动平衡机构是平衡摇臂悬架的重要组成部分,齿轮式和连杆式是其中应用较为广泛的两类,其中连杆式由于不占用机身内部空间、便于拆卸的特点,独具优势.现有连杆式差动平衡机构多源于空间RSSR机构,存在构型单一、布置不合理、机构运动特征描述模糊的问题.针对上述问题,总结了连杆式差动平衡机构的运动特征,概括了其实现运动功能的基本条件,将机构的构型综合简化为对单侧单自由度单环机构的综合.利用螺旋理论,分析了机构运动螺旋与约束螺旋间满足的几何关系,并根据机构公共约束数量及类型的不同对仅含有R副的机构进行构型综合.面向实际应用场景,从结构复杂度、布置方式对机器人运动的影响程度以及制造和装配难度等方面比较分析,进行构型优选.对典型的RxRxURzRz机构进行运动学建模,分析得到机构的位置正逆解并讨论了机构的奇异位型.以机构的运动/力传递性能为评价指标,利用螺旋理论建立机构的运动学性能评价模型,对机构的尺度参数进行优化设计.建立基于连杆式差动平衡机构的移动机器人虚拟样机模型,利用ADAMS对其在复杂非对称地形的运动进行仿真分析,结果显示移动机器人具有良好的地形适应能力和运动稳定性,验证了机构功能的有效性. 展开更多
关键词 移动机器人 差动平衡机构 空间连杆机构 构型综合 优化设计
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3-PSU&S并联机构的运动学分析与优化设计 被引量:12
16
作者 翟亚普 杨彦东 +2 位作者 董罡 张嘉滕 李金和 《机械设计》 CSCD 北大核心 2017年第8期19-25,共7页
面向卫星天线定位/跟踪重要需求,研究3转动自由度并联机构3-PSU&S的运动学设计问题。应用闭环矢量法建立机构位置逆解模型,并推导关节空间与操作空间的速度映射模型。借助力螺旋与运动螺旋的互易积定义机构功率传递系数,并以其在工... 面向卫星天线定位/跟踪重要需求,研究3转动自由度并联机构3-PSU&S的运动学设计问题。应用闭环矢量法建立机构位置逆解模型,并推导关节空间与操作空间的速度映射模型。借助力螺旋与运动螺旋的互易积定义机构功率传递系数,并以其在工作空间内的均值作为机构运动学性能评价指标。以上述评价指标最大化为目标,涉及相关的几何、工程约束,采用遗传算法实现3-PSU&S机构的尺度综合。该研究成果可为3-PSU&S并联机构样机的设计和制造奠定理论和技术基础。 展开更多
关键词 并联机构 运动学分析 性能评价指标 尺度综合
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一种平面闭链腿式机构的尺度参数优化设计 被引量:2
17
作者 王仙业 刘海涛 黄田 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1261-1268,共8页
以Theo Jansen机构输出的足端轨迹为目标,对一种新型平面闭链腿式机构的尺度参数进行优化。利用基本杆组法建立了该新型机构的运动学模型,根据新型机构和Theo Jansen机构的结构特点,利用曲柄摇杆机构的极限位置条件,将设计变量数目减少... 以Theo Jansen机构输出的足端轨迹为目标,对一种新型平面闭链腿式机构的尺度参数进行优化。利用基本杆组法建立了该新型机构的运动学模型,根据新型机构和Theo Jansen机构的结构特点,利用曲柄摇杆机构的极限位置条件,将设计变量数目减少为一个;以两机构的足端轨迹偏差最小为目标,以各尺度参数间的几何关系为约束,建立了单目标优化问题,并利用一维搜索法得到优化结果。在此基础上,设计了一种八足移动机器人并搭建实验样机,验证了设计结果的可行性。 展开更多
关键词 腿式机器人 平面闭链腿式机构 Theo Jansen机构 尺度参数优化
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基于圆柱螺线法的偏置机构控制算法仿真及实验研究 被引量:1
18
作者 李帅 牛文铁 +1 位作者 李洪涛 付胜利 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期42-48,共7页
偏置机构芯轴偏心位移的精确控制是实现导向钻进的核心问题.针对一种新型静态指向式偏置机构,首先介绍了其结构组成以及轨迹控制原理;其次,建立基于圆柱螺线法的井眼轨迹控制算法数学模型,并以三维多目标井眼轨迹为例,讨论了如何通过该... 偏置机构芯轴偏心位移的精确控制是实现导向钻进的核心问题.针对一种新型静态指向式偏置机构,首先介绍了其结构组成以及轨迹控制原理;其次,建立基于圆柱螺线法的井眼轨迹控制算法数学模型,并以三维多目标井眼轨迹为例,讨论了如何通过该机构实现井眼轨迹的控制,并基于SolidWorks和ADAMS进行机构虚拟模型的建立和运动仿真,得到偏置机构运动情况曲线;最后,建立基于LabVIEW的实验平台对偏置机构样机的导向性能进行验证.通过仿真结果、实验值和理论值的比较,确定该算法产生较好的控制效果,证明了实现机构导向控制的可行性,从而为旋转导向钻井工具实际轨迹控制算法设计与优化奠定理论基础. 展开更多
关键词 偏置机构 导向控制 圆柱螺线法 仿真 实验
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肘关节康复机器人机构设计及其运动学分析 被引量:6
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作者 李博超 项忠霞 +2 位作者 刘传耙 赵泽茂 刘鹏举 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第9期1313-1322,共10页
现有研究中针对肘关节康复运动的机构设计几乎均采用串联机构作为机构本体,普遍存在精度低、运动惯性大、容易造成肘部肌肉的损伤等问题。鉴于此,本文设计了一种可实现肘关节二自由度康复运动的(2-PRR-S)R-PRCR并联机器人机构;并使用旋... 现有研究中针对肘关节康复运动的机构设计几乎均采用串联机构作为机构本体,普遍存在精度低、运动惯性大、容易造成肘部肌肉的损伤等问题。鉴于此,本文设计了一种可实现肘关节二自由度康复运动的(2-PRR-S)R-PRCR并联机器人机构;并使用旋量理论验证了机构的自由度特性。利用空间几何分析法推导出机构位置逆解与位置正解表达式;进而给出了机构的雅克比矩阵,然后结合雅克比矩阵分析了机构的奇异位形。依据机构的约束条件,确定了机构的初始姿态工作空间;以最大化姿态工作空间为优化目标,并采用遗产算法对机构进行了尺度优化。基于人体肌肉运动机理,分析了肘关节康复运动时的训练效果,验证了所设计的并联机构的适用性,为后续肘关节康复训练策略的研究奠定了基础。 展开更多
关键词 并联机器人机构 肘关节康复运动 位置逆解 雅克比矩阵 姿态工作空间 遗传算法 机构适用性
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基于磁吸随动支撑夹具的薄壁件镜像铣削振动抑制技术
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作者 田雨 肖聚亮 +3 位作者 刘思江 毛颖熙 王云鹏 刘海涛 《航空制造技术》 北大核心 2025年第12期94-105,共12页
针对飞机蒙皮在减薄过程中的振动问题,提出基于磁吸随动支撑夹具的薄壁件镜像铣削振动抑制技术。首先,利用有限元分析软件对不同铣削条件下工件的频响函数与振动幅值进行对比分析,确定镜像铣削振动抑制技术的原理,并在此基础上设计一种... 针对飞机蒙皮在减薄过程中的振动问题,提出基于磁吸随动支撑夹具的薄壁件镜像铣削振动抑制技术。首先,利用有限元分析软件对不同铣削条件下工件的频响函数与振动幅值进行对比分析,确定镜像铣削振动抑制技术的原理,并在此基础上设计一种新型磁吸随动支撑夹具;然后,为了更有效地保证夹具的应用,建立考虑夹具俯仰夹角的轴向磁力数学模型,重点探究滚珠未与工件接触时铣削点处的动态响应,并确定最优支撑气压;最后,制得夹具实物并开展不同加工参数下的飞机蒙皮铣削加工试验。结果表明,当夹具夹紧工件且同时施加0.1 MPa的支撑气压时,工件的振动幅值显著减少,验证了所提抑振技术的有效性。 展开更多
关键词 飞机蒙皮 镜像铣削 磁吸随动支撑夹具 加工振动 动态响应
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