下肢外骨骼康复机器人刚柔耦合分析与仿真

下肢外骨骼康复机器人的组成连杆在辅助人类运动的时候会因为自身柔性发生弹性变形,会影响到整个行走轨迹的位置精度和控制的实时性与准确性。针对所设计的下肢外骨骼康复机器人,首先通过步态仿真验证模型的正确性,然后建立其刚柔耦合动力学模型。在刚柔耦合动力学模型的基础上,通过ADAMS和ANSYS完成摆动期阶段内的刚柔耦合动力学联合仿真,得到其动态变形误差数据。结果表明：在Y方向、Z方向位移误差和整体位移误差分别在-38～3.6 mm、-7.5～3 mm、-6～14.5 mm内波动,与其他两方面相比,Y方向上的位移误差最大,在误差允许的范围内。验证了下肢外骨骼康复机器人刚柔耦合模型的正确性与合理性,为后续的结构优化和控制系统的设计提供了参考依据。     

刚柔耦合关节SCARA机器人的双柔性动力学模型北大核心

针对电子装配机器人高速高精要求,提出一种能够利用柔性铰链变形补偿轴承摩擦死区,实现高精度定位运动的刚柔耦合关节SCARA机器人的概念设计,并建立考虑柔性铰链变形与机械臂一阶弹性变形的双柔性动力学模型。首先,设计一种刚柔耦合轴承的结构,通过轴承中柔性铰链的变形量主动补偿摩擦死区引起的定位误差;在每个关节处引入两个扭转弹簧,分别模拟柔性铰链和机械臂的弹性变形;其次,建立关节的摩擦模型以模拟关节摩擦环境;然后,使用拉格朗日动力学方法建立包含摩擦信息与振动信息的动力学模型。设计开环和闭环的数值仿真进行验证,结果表明该模型理论分析的有效性。     

捕捉缓冲机构刚柔耦合多体动力学仿真研究

大部分动力学仿真分析采用的都是刚性构件，在现实生活中把构件看成刚性系统来处理可以满足要求，但这忽略了构件变形的影响。为了得到更真实有效的数据，就必须把模型的部分构件看作柔性体来处理。为研究某捕捉缓冲机构的动力学性能，从理论层面介绍动力学的研究方法和刚柔耦合研究的整体思路，并利用ANSYS和ADAMS导出的MNF文件和LOD文件，从刚柔耦合多体动力学的角度对捕捉缓冲机构进行了综合实验分析和对比。通过刚柔耦合研究实现了动力学和结构学的联合仿真，得到了更精确的仿真数据，在获得动力学测量数据的基础上又获得了结构学数据，使仿真结果更为全面，同时也为对结果要求较高的多体动力学工程仿真问题提供了参考。     

四辊轧机辊系刚柔耦合动力学建模研究

板带轧机的工作稳定性取决于系统的动力学特性,其中轧辊沿轴线方向的弯曲变形运动是影响板带厚度和表面质量的主要因素。几种运动形式相互影响、耦合作用,令轧机辊系成为一个复杂多变量动态系统。为综合考虑轧制过程中轧辊不同振动形式之间的耦合效应,同时考虑工作辊动特性与轧制外载荷动态增量之间的相互作用关系,本文分别建立了辊系刚柔耦合动力学模型、轧机系统刚性振动耦合动力学模型和轧制变形区耦合动力学模型。通过建立的四辊轧机刚柔耦合动力学模型体系,对轧制过程进行动态控制,仿真分析了轧制过程中轧机辊系和变形区内轧件的动力学特性。     

旋翼飞行机器人的结构设计与动力学建模研究

为了实现旋翼飞行机器人与外部环境交互作业,设计了一种带有机械臂的新型飞行机器人系统,并应用空间算子代数理论对计及刚柔耦合多体系统的旋翼飞行机器人系统进行了递推动力学建模。首先,考虑到旋翼飞行机器人的运动状态、质量比与工作需求,设计了一款通过六旋翼飞行器加装2自由度机械臂的新型旋翼飞行机器人系统。其次,采用空间算子代数理论实现基于刚柔耦合的旋翼飞行机器人正向与反向递推动力学建模。最后,通过编制动力学仿真程序和飞行实验对文中所提算法的有效性进行了验证。结果表明:基于空间算子代数的刚柔耦合递推动力学建模方法计算效率高,仿真结果与实验数据基本吻合,具有一定的工程实用价值。     

基于刚柔耦合建模的6R机器人位置误差分析

由于机器人在工作过程中受运行速度和加速度以及末端负载等因素变化的影响,其连杆和关节产生的形变会引起末端执行器的位置误差,针对这一问题,以FANUC M-6i B机器人为研究对象,采用仿真与试验相结合的方法,对机器人末端位置精度进行研究。运用DH法则建立运动学模型和位置误差模型,分析机器人DH参数发生微小变化对末端位置误差的影响;在ADAMS环境中进行刚柔耦合动力学仿真,在同时考虑关节柔性和连杆柔性的前提下分析运行速度和加速度、末端载荷变化对机器人末端定位精度的影响;通过自主设计的测量装置及变载荷方盒进行试验,试验与仿真结果的对比表明利用刚柔耦合动力学模型模拟计算机器人末端误差具有较好的一致性。     

下肢外骨骼机器人踝关节混合柔性驱动设计与研究

为了提高人机交互的安全性、舒适性以及对复杂非结构化环境的适应能力,设计了一种基于串联弹性驱动和刚性驱动混合的新型下肢外骨骼机器人踝关节。在电机与外骨骼机器人负载之间引入线性弹簧组以实现柔性驱动,对机器人脚部触地等冲击起到缓冲减振作用。设计了碟刹装置实现刚性驱动功能,以快速精确的响应人踝关节的摆动,避免人机运动偏差。建立了踝关节的动力学模型,通过频域特性分析方法得到了踝关节在不同参数特性下的稳定性以及力跟随特性。仿真实验验证了外骨骼机器人踝关节在受到冲击时的缓冲减振特性,并且验证了模型的准确性和有效性。     

基于刚柔耦合的PCB钻床下钻机构的振动分析与研究

通过对PCB数控钻床下钻机构的钻孔误差进行分析,找出影响多层PCB板加工精度的主要原因,并对主轴系统下钻过程中的刚柔耦合动力学特性进行研究。充分考虑调心联轴器中的柔性调心轴和其他刚性构件的耦合,利用哈密尔顿原理和模态分析法建立下钻机构主轴系统的动力学方程。通过仿真求解得到了下钻机构钻孔过程中的电主轴部分的动态响应。结果表明：下钻机构主轴系统的安装误差、调心轴的刚度和支撑电主轴的空气轴承的阻尼对钻孔的偏心误差以及钻孔时的柔性振动有一定的影响。     

起-停式定宽压力机刚柔耦合模型的动态仿真分析

为研究起-停式定宽压力机柔性体部件对机械运动精度的影响,分别应用Solid Works和ANSYS软件建立定宽压力机的三维刚体系统模型和侧压连杆的柔性体模型,并在动力学仿真软件ADAMS中采用替换法建立刚柔耦合虚拟样机模型,通过仿真分析,得到了锤头的行程、速度和加速度等运动学参数,侧压连杆与滑架和曲柄之间的接触力分布,侧压连杆的应力及变形情况,并对多刚体和刚柔耦合模型的仿真结果进行了对比,结果可知,刚柔耦合模型更能反映机构的真实运动,为其动态性能的评价和优化提供参考。     

考虑柔性的货车动力学研究及建模优化

应用柔性多体系统动力学进行货车动力学仿真研究,以货车C70为研究对象,把车体、侧架和摇枕作为柔性体,其余作为刚体,组成刚柔耦合动力学模型进行动力学仿真计算,分别在空、重车情况下与多刚体模型车辆振动响应、动力学性能结果对比,寻找几种模型不同工况下差异,提出最优建模方式。仿真结果表明:研究车辆系统振动响应时可以忽略侧架和摇枕柔性,而车体柔性影响明显;对于车辆运行稳定性和平稳性车体、侧架和摇枕柔性有一定影响但是影响不大,对于曲线通过性能有必要同时考虑车体和侧架柔性影响。     

某激光切割机悬臂梁的动力学仿真研究

应用LMS.Virtual.lab motion多体动力学仿真工具,以多体动力学理论为基础,建立了包含柔性悬臂梁和柔性丝杠的激光切割机刚柔耦合模型.通过动力学仿真,分析某激光切割机在运动过程中悬臂梁变形与振动情况,为激光切割机悬臂梁的设计提供理论依据.     

单钢轮振动压路机振动液压系统动态特性联合仿真

为研究实际压实工况下钢轮振动、振动液压系统压力和驱动扭矩随压实度变化的动态特性,利用ANSYS APDL建立柔性体路面模型,在Adams中进行钢轮-路面刚柔耦合动力学建模,通过AMESim与Adams建立单钢轮振动压路机振动液压系统联合仿真模型,进行不同压实度时的压实仿真。结果表明：仿真模型准确,随着压实度的增大,钢轮振动容易出现二倍频,发生跳振,振动液压系统平稳压力减小,起振时间缩短,驱动扭矩减小。     

考虑关节摩擦的刚柔耦合机械臂末端抖动模拟与分析

为了解关节摩擦对刚柔耦合机械臂末端抖动的影响，解决机械臂的优化设计问题,利用ANSYS、ADAMS软件建立机械臂刚柔耦合模型，并在ADAMS中进行动力学仿真。通过进一步创建考虑关节摩擦的机械臂虚拟样机模型，对机器人末端振动特性进行动态模拟与分析。仿真结果表明：在机器人实际工作过程中，关节2和关节3存在摩擦对机器人末端抖动的影响最显著；在考虑多关节摩擦时，关节2和关节3共同存在摩擦时可使得机器人末端非周期性抖动幅值减弱，且当关节2摩擦因数取01时机器人末端抖动表现最弱，但关节3摩擦因数的改变几乎不会引起机器人末端抖动情况的变化。     

基于刚柔耦合的水轮机修复机器人导轨误差分析

为了探究导轨式水轮机修复机器人在打磨过程中末端打磨精度问题,提出刚柔耦合仿真方法模拟导轨变形对机器人末端打磨精度的影响。以工业机器人PUMA560为本体建立机器人虚拟模型,并推导机器人正逆运动学解,借助MATLAB和ANSYS完成机器人轨迹规划和导轨柔性化。基于ADAMS仿真环境,模拟刚性体和柔性体导轨条件下的机器人末端打磨轨迹。对比发现导轨变形对机器人末端打磨精度的影响,及启动前期的不稳定状态,为后期导轨式水轮机修复机器人控制研究提供了依据。     

基于刚柔耦合建模的挖掘机动态性能仿真研究

针对挖掘机工作装置刚柔耦合变形对液压控制系统动态特性的影响，结合虚拟样机建模和联合仿真技术进行动态特性研究。利用UG软件建立某型号挖掘机三维模型，通过有限元软件柔性化处理后导入ADAMS动力学分析软件中，构建挖掘机工作装置刚柔耦合虚拟样机。利用AMESim软件和负载敏感原理，建立挖掘机工作装置闭环液压控制系统。通过软件联合构造挖掘机机电液一体化的刚柔耦合仿真模型。针对挖掘机典型挖掘工况和重载举升工况下的运动轨迹进行仿真研究，结果表明：基于刚柔耦合建模的挖掘机液压控制系统动态稳定性较强，重载工况最大位置误差小于0.01 m,位置精度较高，实现了挖掘机刚柔耦合一体化建模仿真。     

基于刚柔耦合的数控机床动态特性分析

在所开发的五坐标龙门数控机床虚拟样机的基础上,对其关键部位--横梁进行柔性化,建立了整机的刚柔耦合多体动力学模型,分析讨论横梁的柔性效应对机床运行稳定性的影响.结果表明:基于刚柔耦合模型的仿真分析更为准确地反映了机床的动力学特征,为最终实现机床结构优化设计提供可靠的理论依据.     

基于ANSYS Workbench的八连杆压力机刚柔耦合模型动力学分析

为考虑压力机柔性体部件对机械运动的影响,以八连杆压力机的传动机构为研究对象,使用Pro/E软件对八连杆传动机构进行参数化实体建模,分别应用ANSYS Workbench软件中的Rigid Dynamic模块及Transient Structural模块,在对八连杆压力机的传动机构做刚体运动学仿真的基础上,进行该传动机构的刚柔耦合动力学分析,得到压力机传动机构的运动特性曲线和等效应力曲线及分布图。结果显示,主拉杆最大等效应力高于材料许用应力,将下轴孔尺寸优化为69 mm后,最大等效应力大大降低,符合主拉杆强度要求。这种方法实现了在同一软件平台中进行刚体运动学和刚柔耦合动力学仿真分析,通过两者比较可得出,刚柔耦合模型更能反映出机构的真实运动情况。     

多电机驱动的双辊夹持旋压成形装置的动力学仿真

对双辊夹持旋压成形装置进给驱动系统进行了动力学分析,得到了装置进给驱动系统的动力学模型。利用多体动力学软件ADAMS和有限元软件ANSYS对多电机驱动的双辊夹持旋压成形装置进行了多刚体模型和刚柔耦合模型的动力学仿真,通过比较装置夹具和旋辊头运动轨迹的理论结果和仿真结果验证了所建立模型的正确性。仿真过程充分考虑了滑块与导轨之间的等效阻尼、刚度和摩擦等非线性因素以提高仿真精度。刚柔耦合模型仿真结果显示,旋辊头进给速度波动的幅度为±0. 065%,周期为0. 42 s,夹具进给速度波动的幅度为±0. 4%,周期为0. 71 s,表明丝杠的弹性变形会影响装置进给驱动系统的运动精度。     

风力机主轴承刚柔多体接触动力学动态特性分析

为揭示多动态参数激励下兆瓦级风力机主轴承的动态特性,考虑空间柔性机构大范围运动与弹性体自身小范围变形的影响,对主轴承进行参数化分析并联合动载荷作用下的动力学方程进行数值求解.以兆瓦级风力机主轴承为研究对象,建立刚柔多体接触模型,进行仿真并验证模型的正确性与可靠性.结果表明:通过分析主轴承刚柔多体接触动力学特性,可得到风...     

基于虚拟样机的新型圆柱凸轮液压马达研究

针对传统轴向柱塞液压马达转动惯量大、浪费能量且物理样机试验成本高的特点,提出一种圆柱凸轮柱塞液压马达设计方案,并进行虚拟样机仿真试验。基于RecurDyn和AMESim仿真软件分别建立圆柱凸轮马达的3D动力学模型和1D液压模型;利用HyperMesh软件生成轴的有限元柔性体,建立圆柱凸轮马达刚柔耦合动力学模型;其次,借助RecurDyn和AMESim软件间接口技术,实时共享动力学模型和液压模型间的关键参数信息,实现虚拟样机仿真试验。通过仿真分析,得到圆柱凸轮液压马达轴的动态应力应变曲线,并验证圆柱凸轮马达的工作原理和相关特性,为圆柱凸轮液压马达的特性分析、结构优化和物理样机的试制及应用提供参考。