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关键词： 六自由度气浮平台   协作控制   固定时间控制   输入饱和   输入量化  

摘要： 针对六自由度气浮平台的协作控制问题,提出了一种考虑执行器饱和与量化的固定时间控制方法。首先,基于图论和对偶四元数理论建立了多个六自由度气浮平台的通信拓扑关系和位姿耦合数学模型。其次,基于增加幂次积分器方法,设计了一种六自由度气浮平台的固定时间协作控制算法,使系统能够在一个与初始状态无关的有限时间内收敛。在不引入额外的辅助或观测系统的前提下,补偿了执行器引入的输入饱和与量化的非线性特性。最后,数字仿真实验证明了所提出的理论成果的可行性与优越性。相比传统的渐进收敛的控制器,所设计的控制器收敛精度提升了86.86%,响应速度提升了23.69%。

关键词： 穿戴式设备   外骨骼   康复训练器械   三维建模   广泛运用   自由度   腰背部   关键词  

摘要： 方法与技术1.一种自适应背部外骨骼设计与研究关键词:自适应背部外骨骼设计P1~5,10外骨骼机械是一种穿戴式设备,可以给人体提供助力、保护以及搭载设备等功能,目前在工业、快递搬运以及康复训练器械中广泛运用。针对现有背部外骨骼自由度低所导致的穿戴舒适性差的情况,《一种自适应背部外骨骼设计与研究》一文提出了一种自适应背部外骨骼。首先通过对人体腰部自由度的分析,设计满足腰背部运动的外骨骼骨架,并在Solidworks软件内进行三维建模。

关键词： 无人帆船   船舶建模   船舶操纵数学模型小组法  

摘要： 建立无人帆船的运动学模型是开展无人帆船操纵性和运动控制研究的基础。为简便快速地建模,在保证模型准确性的基础上,降低模型开发的难度,以“海鸥”号无人帆船为例,采用船舶操纵数学模型小组(MMG)分离建模方法建模,综合考虑风和浪环境扰动,根据经验公式和计算流体力学(CFD)方法进行参数计算。在此基础上,根据试验数据进行试验复现,以验证模型的准确性。结果表明,建立的无人帆船模型和提出的参数计算方法适用于“海鸥”号无人帆船,跟踪536 m长轨迹,航速误差为13.41%,横摇角误差在10%以内。建立的四自由度无人帆船模型能反映无人帆船实体的速度和位姿,可基本复现试验现象。

关键词： 煤矿井下运输   卡轨车   运输支架   模型检验  

摘要： 煤矿井下采用卡轨车运输大型设备前,常采用经验目测和尺子测量的方法对运输通道进行验收,存在误差大、运输效率低等问题。文章提出了一种可根据实际使用需求对支架模型的高度、左右及前后长度进行调节的新型三自由度卡轨车运输支架结构。该装置主要由升降机构、移动杆和围栏架等组成,可模拟大型运输设备的实际尺寸。通过设计、制作卡轨车支架结构模型,用于运输路线实际检验,提高了卡轨车运输效率,减少了不必要的人力物力损耗,减少了运输事故。

关键词： 刚柔耦合   凸轮机构   动力学模型  

摘要： 【目的】为有效开展弧面分度凸轮机构动力学研究,最大程度模拟其动态响应情况,建立一种等效的模型。【方法】笔者以刚柔耦合动力学理论知识为基础,充分考虑弧面分度凸轮机构弹性变形,将容易变形的输出轴和载荷盘认定为柔性体,将变形相对较小的凸轮、输入轴、分度盘认定为刚性体;并采用集中质量体的方法,建立了该机构六自由度刚柔耦合动力学模型,推导了描述其系统特征的动态特性方程和六自由度模型下的固有频率方程。【结果】笔者所用方法不仅最大限度地模拟了机构实际动态性能,而且降低了动力学模型方程的建立与求解难度。【结论】本研究为进一步进行弧面分度凸轮的动态特性分析奠定了基础,为弧面分度凸轮机构的实际应用提供了理论指导。

关键词： 磁轴承设计   储能飞轮   电磁仿真   转子动力学仿真  

摘要： 针对转子质量9 kg、转速100000 r/min的储能飞轮进行五自由度支承方案多物理场优化设计,包括电磁场、转子动力学、应力场和温度场的设计与仿真分析。通过电磁场仿真对比了同极性永磁偏置径向磁轴承(HOPRMB)与异极性永磁偏置径向磁轴承(HEPRMB)的铁损。为降低储能飞轮系统中磁轴承的损耗,选用HOPRMB来实现径向二自由度支承。采用永磁偏置轴向-径向磁轴承(PARMB)来实现三自由度支承,以缩小飞轮系统的轴向长度。给出了二自由度HOPRMB和三自由度PARMB的理论分析和参数设计优化过程,多物理场仿真结果表明,该磁悬浮轴承支承系统能够满足储能飞轮的设计需求。

关键词： 六自由度   并联机构   专利分析  

摘要： 【目的】从专利申请的角度对六自由度并联机构的技术进行分析总结。【方法】通过检索统计分析了六自由度并联机构专利申请量的趋势、专利申请的分布及典型的技术方案。【结果】国外对六自由度并联机构的研究并不热衷,我国大力研究六自由度并联机构,其专利申请已经远远高于其他国家,同时,国内技术大部分掌握在高校和科研院所中,反映出科学技术的成果转化还有很大空间。【结论】通过对六自由度并联机构的专利申请进行分析,以期为相关人员提供参考和借鉴。

关键词： 番茄采摘   蒙特卡洛法   Denvit-Hartenburg法   运动学   自由度  

摘要： 针对标准化温室番茄的种植模式,以Denvit-Hartenburg(D-H)法建立四自由度采摘机器人运动学模型,对四自由度番茄采摘机械臂的正运动、逆运动进行分析。依据采摘所需空间确定机械臂各杆长,基于蒙特卡洛法对采摘机械臂的工作空间进行分析。将各关节处于极限位置,获取各关节扭矩,完成关节电机选型。使用SolidWorks软件绘制机械臂三维模型并完成装配、加工、制作机械臂,完成机械臂机械系统设计。分析结果表明,该机械臂能满足标准化温室番茄采摘的要求,在降低人工劳动强度和生产成本方面有着重要的意义,为四自由度机器人的设计提供一定的理论依据。

关键词： 微动工作台   亚纳米分辨力   六自由度   运动控制系统  

摘要： 微位移工作台是实现高精度定位的关键部件,传统的工作台自由度少且分辨力不高,不能满足应用需求,因此提出一种六自由度高精度微位移工作台结构方案并验证了其性能。在整体结构上采用“串并联混合驱动”的方式和中空结构,将六个自由度的运动合理地分布在平动层,转动层和支撑层三层结构中,并设计开发了工作台的运动控制系统以及一套可搭配使用的运动控制软件。实验结果表明,X,Y,Z轴线位移分别优于20,20和37 μm,角位移行程分别优于39",33"和27";线位移分辨力均优于0.7 nm,角位移分辨力均优于0.1"。所提出的六自由度微位移工作台相比于传统工作台具有自由度多、极高分辨力等优点,有望在超精密加工,微电子制造等领域中获得广泛的应用。

关键词： 压电陶瓷   微位移   定位原理   位姿控制模型   并联六自由度平台  

摘要： 针对传统电机驱动的小型Stewart平台无法达到纳米级定位的问题,设计了一种基于压电陶瓷的并联六自由度平台。该平台采用球副连接、对称分布及单层结构的设计,起到提升小型Stewart平台的定位精度的目的。通过分析并联六自由度平台定位原理,构建了6个自由度的位姿控制模型。通过仿真软件进行有限元分析,同时,在实体样机上进行实验分析,验证位姿控制模型的正确性。分析结果显示:并联六自由度平台沿X、Y和Z方向的行程均为-13.48~13.99μm,沿U、V方向的行程均为-616.59~639.17μrad,沿W方向的行程为-406.02~391.68μrad。目标位移与实验结果的最大误差为3.71%,验证了位姿控制模型的正确性。