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关键词： 空间磁悬浮旋转平台   磁卸载机构   扰动   高精度性能  

摘要： 分析了水浮、悬吊、气浮等常用重力卸载方式的局限性,设计开发了一种磁卸载机构。新型机构采用径向并联双结构方式,克服了大承载机构悬浮时需外部冷却设备的难题。双边、无缝拼接永磁体的采用,实现了空间工作磁场强度的一致性,消减了干扰力的引入;同时选用不导磁、不导电的非金属线圈骨架,无附加磁滞阻力和阻尼力矩,实现了零重力卸载的要求。通过应用试验表明该卸载机构满足空间磁悬浮旋转平台地面研究和验证的需求。

关键词： 非线性系统   二自由度云台   反步法   虚拟输入   增广李雅普诺夫函数   全局渐近稳定  

摘要： 针对二自由度云台的跟踪控制问题,依据反步法控制思想,提出一种基于增广李雅普诺夫函数的反步控制器设计方法。首先建立二自由度云台的非线性数学模型,并为模型的机械子系统设计了虚拟输入,根据实际控制目标求解虚拟输入的具体表达式。其次基于增广李雅普诺夫函数,引入跟踪误差将机械子系统改写为线性微分方程,利用其特征方程根的特点,推导系统实际的控制律,以及控制器参数需满足的条件。最后数值实例采用了电动云台拍摄系统远距离跟踪拍摄风电叶片表面图像,对水平和俯仰方向追踪风机叶片上某一目标点的期望轨迹进行仿真,系统经过4.05 s可达到预期跟踪性能,验证了所提方法的有效性。

关键词： 人体下肢   晕动症   触觉反馈   电动推杆   虚拟现实   VR技术   模拟环境   头戴式  

摘要： 面对如今国内针对人体下肢进行触觉反馈的研究空白,通过一种AR全地形步行模拟器结合,获得一套坚固与精度兼得的,可以承受玩家跑跳并随虚拟现实内部场景变幻形态的“VR舞台”。并内置了一种新开发的钵体滚珠高自由度结构,通过电动推杆、滚珠、马达等机械设备实现正上方接触滚珠的物体可以拥有X、Y、Z三个轴的自由度。1 AR全地形步行模拟器的应用价值1.1对克服模拟晕动症的帮助前VR技术开发者们多聚焦于视觉与听觉,生成一种模拟环境,通过一种头戴式一体的交互式的三维动态视景系统,使体验者在虚拟的世界中获得强烈的沉浸感。

关键词： 柔索牵引并联机器人   机电耦合系统   转动惯量   粘性阻尼系数   分步辨识  

摘要： 针对柔索牵引并联机器人驱动单元结构复杂、强耦合的特性导致难以辨识机电耦合系统动力学参数的问题，通过整合驱动单元各耦合部件的转动惯量和粘性阻尼系数的方法，将伺服电机和卷筒机构作为一个整体研究对象，建立系统的动力学模型，构建可分离待辨识参数的辨识模型。以傅里叶级数优化末端执行器的激励轨迹，搭建试验平台，采集试验数据；基于加权最小二乘法拟合电机转矩数据，分步辨识出机器人系统的动力学参数。通过对比试验表明：本文提出的动力学参数辨识方法可行且辨识结果可靠。

关键词： 涡激振动   二自由度   低雷诺数   传热  

摘要： 采用数值方法研究了低雷诺数下流体扰流圆柱发生涡激振动时流体的流动、圆柱的振动及流体与圆柱之间的传热特性。采用有限体积法求解Navier-Stokes方程获得流场,同时采用四阶龙格-库塔算法求解圆柱的运动特性,分析了不同雷诺数和折合速度Ur对二自由度圆柱涡激振动及其传热的影响。结果表明:在不同折合速度下圆柱振动会呈现“8”形运动轨迹,涡脱落模式为“2S”;圆柱涡激振动时传热强弱受自身涡脱落频率和振动幅度的影响;对于二自由度涡激振动圆柱,当Ur=4时圆柱涡脱落频率最接近圆柱的固有频率,圆柱振动剧烈,振动幅度大,同时传热最强,且二自由度涡激振动圆柱的时间平均努塞尔数明显大于一自由度圆柱。

关键词： 动力分析   集成学习   参数优化   机械臂结构   多自由度   运动学分析  

摘要： 在多自由度机械臂运动中存在关节转角范围小、角速度波动大的问题,严重影响到了机械臂的工作效率与质量。为了解决该问题,提出了基于集成学习的多自由度机械臂结构参数优化方法。通过定义多自由度机械臂末端执行器的位置坐标,计算出机械臂末端执行器的线速度,根据机械臂末端执行器的角速度与关节角之间变化量的关系,构建了多自由度机械臂运动学方程,通过计算机械臂运动方程的正解和反解,分析了多自由度机械臂动力,结合集成学习算法对机械臂运动轨迹的记忆学习,并根据机械臂各关节的转角范围和约束条件,构建机械臂结构参数优化函数,实现了机械臂结构参数的优化。试验结果表明,这种方法不仅可以通过扩大关节转角的范围来保证机器人运动的稳定性,还可以通过降低关节角速度的波动来提升结构参数优化效果。实际应用效果好。

关键词： 机械臂   五自由度   控制系统   人机交互  

摘要： 针对机械臂在智能制造领域越来越大的需求,本文主要对五自由度机械臂系统进行设计,设计制作了一款具有人机交互功能的机械臂。通过对系统总体方案的设计,建立机械臂模型,选取关节连接件、电机、主控芯片和电源等部件,编写角度控制、姿态解算和用于解决冲击问题的比例-积分-微分(process identification,PID)控制程序,并结合模拟数字转换器(analog-to-digital converter,ADC)角度反馈,实现机械臂误差补偿,确定PID参数,通过拟合控制函数提高控制精度。同时,开发了实现人机交互的上位控制系统,并对泡沫块、小木块和方块纸3种不同物体在不同的位置分别进行抓取实验。实验结果表明,3种物体抓取成功率分别为100%,96%和98%,实验过程稳定可靠,满足设计系统可行性要求。该研究扩大了机械臂在工业领域的应用范围,对改善传统工业结构具有重要意义。

关键词： 多机器人系统   吊运系统   静平衡   欠约束   自由度   稳定性   位置工作空间   稳定裕度  

摘要： 针对多机协调吊运系统由于欠约束特性导致的静平衡稳定性难以评价的问题,本文提出了综合多影响因子的位置稳定性评价方法。与传统方法不同,该方法将被吊运物中有运动任务需求的自由度定义为稳定自由度,其余自由度定义为欠稳定自由度,并将姿态自由度为稳定自由度时,影响稳定性的因素归结为位置自由度和各柔索拉力的差异2种因素;通过对这2种因素的量化,得到位置自由度影响因子、拉力大小影响因子和拉力均匀性影响因子,以3个影响因子的加权和作为每个位置点的稳定性评价指标。通过这种稳定性评价方法对系统的静平衡稳定位置工作空间进行了定义,并计算了系统不同稳定性裕度的静平衡稳定位置工作空间,为系统的可行轨迹规划和控制奠定了基础。

关键词： 百香果   采摘   建模   运动仿真  

摘要： 近年来,百香果种植业发展迅速,越来越受到大家的喜爱,市场前景广阔。对种植户来说,百香果的采摘仍为人工采摘,效率低下、耗费大量人力。针对以上问题,设计了一种多自由度百香果采摘装置,解决了采摘难、采摘耗时等问题,填补了市面上百香果采摘装置的空白。利用UG和ADAMS对装置进行模型建立和运动仿真分析,根据设计原理制作出物理样机并进行了试验。试验结果表明:与人工采摘相比,装置能有效地提高百香果采摘效率,操作简便,可靠性高。

关键词： 大型掘进机   二自由度回转机构   建模   优化  

摘要： 二自由度回转机构是大型掘进机的关键机构,对其性能有着重要影响。为提高大型掘进机的安全性能,对二自由度回转机构进行结构设计与优化。使用ANSYS有限元分析软件和PRO/Engineer三维绘图软件对掘进机实验平台的回转装置进行建模、静力学分析、模态分析及结构优化,以确保回转机构在具体应用中的合理性和安全性。结果表明,该二自由度回转机构满足安全要求,在危险情况下回转轴不出现屈服现象,轴颈部过渡曲线为圆弧-直线-圆弧时具有更强的抗应力性能。