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关键词： 6R机械臂   正逆运动学   MATLAB   轨迹规划   蒙特卡洛法  

摘要： 针对韩国现代公司生产6R机械臂,以该机械臂为研究目标,通过改进后的D-H法建立模型,获取机器人的几何参数,最终提出一种有效的正逆运动算法。通过MATLAB软件进行模拟仿真,可以准确地验证正逆运动算法的有效性,并且详细描述了机械臂在关节空间中的轨迹规划,最后利用蒙特卡洛法得到机械臂各个反射角度的工作空间图。

关键词： 永磁同步电机   电流耦合   惯量扰动   交叉耦合电势   双口结构   三自由度   解耦   参数自校正  

摘要： 在一些高性能的驱动场合,电流耦合、控制量饱和和惯量扰动的存在是造成伺服系统控制性能变差的重要原因。为改善该种情况,分别对永磁同步电机矢量控制系统的电流环、速度环进行设计。电流环采用了双口三自由度内模控制结构,一方面实现了对定子电流交叉耦合电势的完全解耦,另一方面,通过适当的设计双口控制器,可以使系统拥有更好的伺服跟踪、扰动抑制和抗积分饱和性能。速度环采用参数自校正PI控制器,设计目标是解决工程实际中电机及其负载转动惯量变化导致的系统超调和稳态抖动问题。仿真结果表明,双口三自由度内模自适应控制器可以在同一矢量控制系统中实现稳定工作,系统具备更好的控制性能。

关键词： 元动作单元   装配误差   误差传递路径   自由度  

摘要： 准确识别元动作单元的误差传递路径是误差分析的前提。基于机械系统中自由度约束的概念,提出了一种利用自由度约束判断误差传递路径的新方法。首先,通过分析元动作单元功能和结构,确定精度输出件自由度约束要求并初步确定误差传递路径;然后,分析路径中零件结合面的约束属性,并沿误差传递路径计算精度输出件的自由度约束属性。将得到的自由度约束属性与自由度约束要求进行对比,确定误差传递路径。与传统方法相比,所提方法极大提高了误差传递路径分析和识别的效率。

关键词： 微位移定位平台   柔性铰链   压电陶瓷   伪刚体模型  

摘要： 根据杠杆微位移放大机构、桥式微位移放大机构和差动式微位移放大机构的设计原则,设计了一种由压电陶瓷驱动的平面三自由度微位移并联式柔性定位平台,画出微位移定位平台机构的运动简图,并通过理论计算得到输出位移解析结果。对微位移定位平台进行有限元分析,得到其位移特性,对比理论计算解析结果,验证了理论分析和仿真分析结果的一致性,最后对定位平台运动精度进行了分析及改进设计。

关键词： 载人离心机   多自由度载人离心机   安全防护系统   主从站   飞行训练  

摘要： 目的:针对多自由度载人离心机系统庞大、监控信号多且类型复杂、载荷高等问题,研发一种保护离心机设备和受试者的安全防护系统。方法:该系统采用分布式主从结构设计,硬件由座舱从站、主臂从站、地下室从站和安全主站等组成,其中主站采用西门子S7-400 PLC实现,从站采用西门子ET200M远程输入/输出(input/output,I/O)模块进行配置。从站采集离心机分部件状态参数并进行整合,主站获取从站数据,经分析后采取警告、报警和急停等措施保护系统安全。上位机软件平台基于LabVIEW 2018开发。结果:该系统能够实现对多自由度载人离心机状态参数的实时监控、报警推送和应急处理等功能,保护离心机设备和受试者安全。结论:该系统具有监控颗粒度高、保护全面等优点,能够满足载人离心机运行和维护的多级安全监控需求。

关键词： 机器人   逆运动学   五自由度机械臂   几何法   关节角参数化   接近矢量  

摘要： 五自由度的机械臂无法达到任意位姿,采用传统的位姿描述方式进行逆运动学求解时,极易产生无解的情况。文中以一种适用于清洁、喷涂、焊接等作业的、由4个旋转关节和1个移动关节构成的五自由度机械臂为例,建立运动学模型并进行逆运动学分析,在此基础上,提出一种关节角参数化结合接近矢量可行方向的逆运动学求解方法。该方法基于自由度约束的末端位姿描述,先通过关节角参数化将末端执行器的运动空间由三维降为二维,再采用几何法分析末端执行器在不同目标位置(远端、中间端、近端)时的接近矢量的可行方向,从而避免参数盲目取值,确保运动学逆解的存在,然后根据运动连续性和各关节的运动范围从中筛选出最优解。路径规划仿真结果表明,实际路径与规划路径非常吻合,关节运动平稳,证明了所提方法的可行性和准确性。文中研究的五自由度机械臂具有一定的代表性,逆运动学求解方法计算复杂度低,求解过程较为简便,求解思路可为欠自由度机械臂的逆运动学求解提供借鉴。

关键词： 工业机器人   多目标   IGA   运动学分析   轨迹优化  

摘要： 作为人工智能与智能装备的重要应用体现,工业机器人已成为我国打造高精尖产业结构重点关注的前沿领域之一。目前,与工业发达国家相比,国内对工业机器人的核心技术创新能力薄弱,在一定程度上限制了我国工业机器人核心技术的发展。我国制造业正处于转型升级的重大历史时期,因此,有必要开展工业机器人的相关研究,这对中国的智能制造发展具有重要意义。 本文以洛阳某单位自主研发的QFB140型工业机器人为研究对象,对其加油作业的轨迹进行基于时间、能量、冲击等多目标轨迹优化研究。 首先,采用改进型D-H参数法,建立QFB140型机器人的运动学模型,对于机器人的正运动学、逆运动学方程进行推导,并使用MATLAB软件对机器人进行建模仿真,验证所推导的正运动学、逆运动学方程的正确性。 其次,以机器人作业时间为优化目标,使用三次B样条插值曲线对机器人进行轨迹规划,以机器人运动速度、加速度、加加速度作为约束条件,对遗传算法的初始种群和变异策略进行改进(improved genetic algorithm,IGA)。仿真结果表明,可得到机器人在时间上优化的最优轨迹。 然后,在机器人时间优化后的基础上,使用七次B样条插值,采用改进型遗传多目标算法,建立多目标优化函数,并添加相对应的约束条件,对于机器人时间、能量、冲击等多目标轨迹优化进行研究。研究结果表明,运用七次B样条插值,可以得到速度、加速度和脉动冲击连续且光滑的运动轨迹,且可保证起始和停止点的v、a、τ为零,可以有效减小工业机器人的冲击,提升作业效率。 最后,结合加油机器人的作业场景搭建机器人的试验平台,将所提出的优化方案在试验平台上进行相关试验,验证了所建模型的可行性。 本文的研究结果为应用于加油任务的六自由度工业机器人性能提升提供了一定的理论基础和依据。

关键词： 电液振动台   加速度控制   前馈逆模型控制   自适应控制  

摘要： 电液振动台作为振动环境模拟试验普遍采用的试验装置,主要用于考核被试件在振动环境下的可靠性与耐久性。目前国内外广泛采用的振动台主要为单自由度结构形式,难以准确考核被试件在多自由度环境下的性能。本课题来源于江苏省科技成果转化专项资金项目“大推力高性能振动测试系统研发及产业化”,设计开发了一套两自由度电液振动台装置,构建了电液振动台加速度前馈逆模型控制策略和自适应控制策略,为提高振动台加速度跟踪精度提供了理论支撑。首先,设计了两自由度电液振动台硬件系统总体方案,完成了两自由度电液振动台机械系统、液压系统和控制系统的详细设计与关键元件选型计算,对两自由度电液振动台反力座、平台等关键机械结构进行了有限元分析。其次,分析了两自由度电液振动台平台运动与伺服作动器位移之间的关联关系,建立了电液振动台动力执行机构模型,基于经典的三状态控制策略和自由度独立控制策略,采用MATLAB/Simulink软件构建了电液振动台仿真模型,分析了两自由度电液振动平台跟踪特性及自由度间耦合影响规律。然后,采用系统辨识和零幅值跟踪技术,设计了三状态控制下两自由度电液振动台前馈逆模型,在此基础上进一步构建了电液振动台自适应控制策略,基于MATLAB/Simulink软件开展了三状态控制、前馈逆模型控制和自适应控制策略的仿真对比研究。最后,搭建了两自由度电液振动台实验样机,采用x PC/Target快速原型技术开发了实验台底层控制程序,进行了传感器信号采集、位姿运动功能性验证,进一步开展了三状态控制、前馈逆模型控制和自适应控制策略的加速度跟踪性能对比实验,验证了设计控制策略的有效性和优越性。