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关键词： 自由度计算   平面机构   柔性   弹性  

摘要： 传统平面机构自由度计算公式是基于刚性运动构件建立的，不适用于带有柔性或弹性构件的平面机构自由度计算.以套筒滚子链传动副和齿形带传动副为例，阐述了采用传统平面机构自由度计算公式在带有柔性或弹性构件的平面机构自由度计算中遇到的问题.针对这些问题，本文定义柔弹等效约束作为公式变量，结合传统平面机构自由度计算公式，建立了带有柔性或弹性构件的平面机构自由度计算公式，并实例验证了该公式的正确性.

关键词： 超弹性记忆合金丝   三自由度   张拉整体   自感知   拓扑结构  

摘要： 超弹性记忆合金丝的自感知特性是指凭借电阻变化来得到拉力与伸长量。现存的研究多数都是将自感知特性应用于平面结构,需要进一步的将超弹性记忆合金丝与立体结构联系起来。张拉整体结构是由连续的受拉单元与不连续的受压单元构成的自平衡的特殊预应力结构,张拉整体结构在监测时,需要不同种类的传感器,容易受空间大小的限制。因此,本文设计出一种超弹性记忆合金丝平行杆式三自由度张拉整体结构及其拓扑结构,得到该结构的几何和力学理论模型,用仿真模拟软件对该结构的理论模型进行验证,并搭建了超弹性记忆合金丝平行杆式三自由度张拉整体结构的测试实验装置,并对几何与力学理论模型进行实验验证。论文主要内容如下: 1.平行杆式三自由度张拉整体结构设计。选择合适直径的记忆合金丝并对其进行预处理,得到应力电阻关系和应变电阻关系。设计出平行杆式张拉整体结构的外板与内板,选配合适的连接件,搭建出超弹性记忆合金丝平行杆式三自由度张拉整体单元承载结构。由于外板和内板为对称可拓扑结构,进一步搭建出超弹性记忆合金丝平行杆式2×2拓扑结构。 2.张拉整体结构几何与力学理论建模。建立平行杆式张拉整体结构的数学模型,根据转轴公式,推导出各根丝的丝长变换公式;通过迭代求解反求出该结构绕x和y轴旋转的角度以及沿z轴的位移,建立起超弹性记忆合金丝平行杆式张拉整体单元承载结构及其拓扑结构的几何理论模型。利用理论力学对平行杆式张拉整体结构进行受力分析,得到各根丝的拉力与该结构所承受载荷之间的关系,建立起力学理论模型。 3.张拉整体结构理论模型仿真验证。用三维软件模拟平行杆式三自由度张拉整体结构不同种变形情况,测量各节点的距离,与理论模型计算结果进行比对,验证几何理论模型准确性;通过仿真软件,分析在不同载荷情况下,平行杆式三自由度张拉整体结构各根丝所受拉力,验证该结构力学理论模型。 4.张拉整体结构理论模型实验验证。根据实验需求,搭建了超弹性记忆合金丝平行杆式三自由度张拉整体结构的测试实验装置,本装置通过程序输入绕x和y轴角度以及z轴的位移,控制装置运动,得到运动之后各根丝的电阻变化和该结构所承受的载荷。将实验设定的数值与感知预测后理论模型计算出的结果进行对比,验证超弹性记忆合金丝平行杆式三自由度张拉整体承载结构理论模型的准确性。 本文设计了一种超弹性记忆合金丝平行杆式三自由度张拉整体承载结构及其拓扑结构,将记忆合金丝与张拉整体结构融为一体,仅仅测量记忆合金丝的电阻变化,通过理论模型计算得到结构所承受的载荷和变形姿态,实现监测和承载一体化。

关键词： 宠物猫   智能   养育箱   六自由度   机械臂  

摘要： 描述基于智能视觉识别技术及机器人自动化技术的宠物猫智能养育箱系统设计方案。首先对养育箱进行结构设计，建立三维模型并加工出养育箱实物，这是机械臂和箱内硬件安装的基础；然后对养育箱要实现对宠物猫的喂水、喂食功能进行设计，并对这两方面进行了创新优化；最后是对宠物猫互动娱乐功能的开发设计，实现了使用六轴机械臂进行互动娱乐的功能，开发了机械臂的可视化编程功能以及在Python上面代码实现的功能，可以根据需求设计“逗猫”的动作。机械臂可以通过配置的手柄进行操纵，并且用户可以通过WIFI对宠物箱内的硬件进行远程控制，实现智能化操纵养育箱。

关键词： Jacobian matrices  

摘要： Master robots are integral components of teleoperated robot-assisted minimally invasive surgery systems. Among them, parallel mechanism-based 6-degree-of-freedom master robots are distinguished by low inertia and high-force feedback. However, complex kinematics and singularities are the main barriers limiting its usage. This study converts the Hexa-type 6-RUS mechanism into a master robot to construct master-slave teleoperation system. The clinical background is briefly introduced and a representative surgical robot is employed to analyze the master-slave mapping relationship. The inverse/forward kinematics, the Jacobian matrix, and the translation and orientation workspace are derived as the bases of master robot’s application. The architecture parameters are optimized by the global transmission index to achieve better motion/force transmissibility. Based on the optimal result, the prototype and the master-slave control loop are constructed. Finally, the corresponding master-slave teleoperation experiment and model experiment demonstrate that the proposed master robot satisfies the basic need for medical application. © Shanghai Jiao Tong University 2024.

关键词： 挖掘机   机械臂   运动控制  

摘要： 研究围绕挖掘机机械臂多自由度运动控制系统展开，旨在设计并验证PID控制算法的有效性。背景在于传统控制方法难以满足现代挖掘机对高精度和高响应速度的需求。研究采用MATLAB/Simulink进行仿真，通过建立机械臂的运动学和动力学模型，设计PID控制算法进行测试。结果显示，PID控制算法在高精度定位、快速响应和稳定运行方面表现出色，同时在不同负载和扰动条件下保持高鲁棒性，能耗显著降低。研究成果为挖掘机机械臂控制系统的优化设计提供了理论依据和实践指导。

关键词： PC墙板   墙板翻转机   自由度   运动学建模   运动学仿真  

摘要： PC墙板作为装配式建筑中的重要组成部分，可快速实现建筑内空间隔离，其生产成本低，易于组装，可满足多种作业要求。PC墙板在生产成型、开模、出板后，需要将墙板垛进行翻转，以便于叉车运输，现生产线上还存在人工进行墙板翻转的情况，不仅费时费力，还存在一定的安全隐患。设计一种生产线用PC墙板翻转机用于实际生产，提高墙板生产线生产效率，降低工人的劳动力，并通过修正的G-K公式进行墙板翻转机的自由度计算，运用闭环矢量法进行运动学正逆求解，分析各个构件的运动关系；通过Creo三维软件建模，进行运动仿真分析，对比算例中所求结果，验证运动学模型的正确性。为该装置的动力学分析、尺寸结构优化设计以及液压动力参数预估和液压站选型奠定了基础。

关键词： 定位自由度   机械加工   加工精度   试验研究   数据分析  

摘要： 本研究致力于探索机械加工中定位自由度对加工精度的影响。通过采用试验设计和统计分析方法，研究了不同定位自由度条件下机械加工精度的变化规律。试验结果表明，定位自由度对加工精度有较大影响，特别是在高精度加工需求日益增长的背景下，合理控制定位自由度成为提高加工精度的关键因素。基于试验数据，本文进一步分析了定位自由度对加工误差的影响机制，并提出了一系列优化策略，旨在通过精细调整定位参数，提高加工精度。本研究不仅为机械加工领域提供了定位自由度管理的理论依据，也为实际加工过程中精度控制提供了实用的指导和建议。