煤炭采样机械臂刚柔耦合动力学建模与仿真分析

根据实际应用场景及动力学理论,可以将煤炭采样机械臂看做柔性臂,并且使用仿真软件ANSYS、ADAMS以及Pro/E综合建立刚柔耦合动力学模型和刚性模型,分别对2种模型进行仿真研究,并且对比仿真结果。研究表明,对煤炭采样机械臂来说,刚柔耦合模型更符合实际情况,本研究为未来对机械臂的分析与结构优化提供理论参考。     

纤维张力对复合材料管道缠绕轨迹影响分析

为实现复合材料管道纤维缠绕优质成型,纤维张力起关键作用,其张力波动的程度直接影响复合材料管道成型的性能。为减小缠绕过程中张力大小差异,规划缠绕轨迹时需考虑纤维张力的影响,提出在机械臂末端增添预设张力负载的方法规划缠绕轨迹。建立六自由度机械臂缠绕模型,用MATLAB对机械臂的缠绕轨迹进行设计,通过建立MATLAB与ADAMS的联合仿真平台,对有无张力负载下的机械臂末端质心位移曲线进行仿真分析,并搭建张力控制实验平台,进行机械臂末端有无张力负载复合材料管道的纤维缠绕实验,实验表明有张力负载下规划的缠绕轨迹能有效抑制缠绕过程中张力的波动程度。     

注塑机合模机构刚柔耦合动力学特性研究

基于虚拟样机技术和柔体多体动力学理论,将注塑机双曲肘式合模机构的拉杆、肘杆、十字头等柔性化处理,建立了注塑机肘杆式合模机构刚柔耦合动力学模型。通过刚柔耦合动力学仿真得到了拉杆、十字头等弹性件在合模过程中动态应力时间历程与分布特征。这种方法能够求解大位移的合模运动与小位移的结构变形相互耦合问题,而且在设计阶段就可通过仿真计算得到合模机构关键零部件工作过程中的动态应力分布,为评估其疲劳寿命打下了基础。     

玻璃钢管体螺纹磨削机器人控制策略研究

针对玻璃钢管体螺纹磨削机器人作业时对力和位置控制的要求,建立了机器人动力学约束模型,通过对磨削力的建模与分析,采用基于自适应算法的阻抗控制方式。该方法基于机器人和工作对象之间相互作用的分析,实时校正力的参考值,保证机械臂末端的实际作用力能够稳定跟踪期望的磨削作用力。这种方法对因外界环境等未知因素而产生的扰动和误差具有良好的鲁棒性,而且计算量小。基于上述方法,建立机械臂系统的动力学控制器。通过磨削仿真证明该方法具有良好的稳定性,能够满足并符合对机器人实时控制的要求。     

基于强化学习的机械臂末端滑模远程跟踪控制方法

由于常规的机械臂末端滑膜远程跟踪控制方法使用模糊系统调整控制跟踪控制参数，易受机械臂抖振扰动的影响，导致其轨迹跟踪响应曲线偏离控制参考曲线，故本文基于强化学习设计一种全新的机械臂末端滑膜远程跟踪控制方法。以Actor-Critic策略函数为基础，构建强化学习控制算法框架，设计有效的机械臂末端远程跟踪控制算法，结合输出的机械臂远端控制参数，设计机械臂末端滑模远程跟踪控制器。实验结果表明，本文设计方法的轨迹跟踪响应曲线与参考轨迹相拟合，具有良好的鲁棒性，说明本文设计方法能够满足机械臂末端滑膜的控制需求，可为工业机械臂的控制优化提供一定参考。     

基于遗传算法的注塑机机械臂优化研究

注塑机在塑料加工制造行业的应用越来越广泛,为了满足低成本、易维护和易控制的需求,综合注塑机机械臂的工作情况和连杆机构的特点,设计了一款新型机械臂与注塑机配套使用。为了使机械臂能够实现最佳性能,有必要对其进行杆长尺寸优化。建立了机械臂末端抓手的运动学模型,基于遗传算法,利用Matlab对其末端运动轨迹进行了优化,得到了符合目标条件的各杆长度。建立了机械臂的三维实体模型,基于虚拟样机技术,通过Adams软件对其进行了仿真,结果表明优化得到的实际轨迹具有较大的工作空间,且速度和加速度的变化比较平缓,能够满足使用的要求。     

关节液压机械臂的设计与分析

核电及核化工行业传统的吊车吊运作业不能满足废料桶堆码复杂、状态未知的情况，针对上述问题，设计了一种适合核化环境耐辐照及耐腐蚀的远距离操作关节液压机械臂，实现了对废料桶的辅助定位与扶正，满足废料桶的回取任务。为了验证设计的合理性，通过Matlab进行机械臂运动学的仿真验证，确定其工作空间，确保能满足要求；通过Adams建立机械臂与夹爪的虚拟样机模型，得到机械臂各个关节油缸的驱动力、驱动力矩，为其驱动原件选型提供参考，验证机械臂夹爪的夹持力。     

注塑机双曲肘合模机构振动响应

应用机械系统动力学理论及仿真分析软件ADAMS,通过构建注塑机双曲肘合模机构的三维实体模型,把肘杆和拉杆视为柔性体,获得合模机构刚柔耦合多体系统动力学模型和振动分析系统模型;通过对合模机构进行振动响应仿真分析,获得系统的固有频率与阻尼比和幅频响应与功率谱;通过各阶模态参与和动模板在X、Y、Z方向上的位移与加速度以及振动能量分析,获得合模机构最大的共振位移和共振加速度及其模态振型,系统的振动属于弱阻尼状态,第2、7、8阶固有频率对合模机构系统振动影响最大。     

基于刚柔耦合动力学仿真的起落架舱门优化

针对复合材料起落架舱门的优化设计问题,建立了一种基于刚柔耦合动力学仿真的复合材料结构优化方法。使用C-B部件模态综合法建立复合材料起落架舱门的刚柔耦合运动模型,仿真计算得到起落架舱门的动态响应,使用正交试验的方法选取训练样本,训练BP神经网络,得到复合材料舱门铺层厚度与运动响应之间的神经网络响应面,以舱门铺层厚度为优化变量,以舱门运动变形为约束,以舱门接头载荷最小和舱门重量最轻为目标,使用遗传算法对神经网络响应面进行优化。优化结果表明:提出的基于刚柔耦合动力学仿真的复合材料结构优化方法能够准确考虑起落架舱门运动过程中的结构变形和载荷,实现复合材料起落架舱门全运动行程内的最优设计。     

欠驱动机械臂的模糊自调整控制

机械臂是机器人的重要组成部分,也是机器人学的一个研究热点.传统的2R全驱动机械臂由两个驱动电机和两连杆构成,此种控制已经趋于成熟.由于轻型化和可靠性要求的提高,依靠动力学耦合特性进行控制的欠驱动机械臂已成为目前研究的热点.首先使用模糊算法对欠驱动机械臂进行控制,进而指出此方法在耦合系数较大时所引起的高频振动的现实.基于...     

刚柔耦合弹性筛分机理与动力煤3mm分级试验

动力煤广泛应用于电力、冶金,建材以及化工等领域,筛分是动力煤加工利用的关键环节。随着采煤机械化的发展,其细粒含量逐渐增加,当物料水分较高时易造成颗粒团聚,筛分作业难以进行,因此开展黏湿动力煤高效干法深度筛分至关重要。传统干法筛分过程多为6 mm分级、甚至13 mm以上分级,原煤入选比例低,造成资源浪费和环境污染等问题,降低其分级下限是目前亟待解决的技术难题。传统筛面为刚性筛面和弹性筛面,前者容易造成物料卡堵,后者在筛分过程中筛面局部易发热老化,大大降低筛分效率和筛机处理能力。为提高黏湿动力煤3 mm干法高效筛分效果,笔者提出了刚柔耦合弹性筛分方法。采用振动测试手段研究了刚柔耦合弹性筛面运动学特性,阐明了筛面的运动行为与弹性区域形变规律,揭示了刚柔耦合弹性筛分机理。采用多因素逐项试验方法,探究了处理能力与外水含量对动力煤3 mm刚柔耦合弹性筛分过程的影响规律与机制。结果表明:弹性区域较刚性区域位移幅值增加87. 69%,加速度幅值增加98. 08%;随处理能力的增加,综合分离指数呈先升高后降低的趋势,处理能力为2. 00 kg/s、物料外水含量为6. 13%时,综合分离指数在89. 00%以上;外水含量的增加导致综合分离指数降低,外水含量升至11. 01%时,综合分离指数达78. 92%,表明刚柔耦合弹性筛面可实现黏湿动力煤3 mm的干法高效筛分。     

旋挖钻机钻杆轴向与横向耦合振动研究

为了更准确地预测旋挖钻机钻杆的振动特性,在分析钻杆振动机理的基础上,文章基于Hamilton变分原理和有限元理论,建立了钻杆的轴向和横向耦合振动的动力学模型,采用Newmark-β法仿真分析了钻杆的振动响应。结果表明,钻杆横向振动的位移比轴向振动位移大很多,并且第5节钻杆的振动位移和耦合振动幅值波动都比第1节钻杆大。同时,对旋挖钻机第1节钻杆工况进行了试验,对比试验结果和仿真结果,发现试验曲线与耦合模型的仿真曲线的位移响应历程变化趋势相似,验证了钻杆耦合振动仿真模型的可行性,说明考虑轴向与横向耦合振动能更好地反映钻杆的动力学特性。     

ST－80链板分选机在井口选矸中的应用

ＳＴ－８０链板分选机在井口选矸中的应用程士骞宁夏大武口石炭井矿务局（７５３０００）１井口选矸工艺简介近几年，随着采煤机械化程度的提高，原煤中的矸石粒级逐渐变小。这样，在井口靠人工手选来提高原煤质量变得越来越困难。因此，采用机械选矸，降低入选下限，提高...     

六自由度串联机械臂最优轨迹规划

为实现六自由度机械臂在运动中规划出最佳效率规划,采用ABB型号机械臂进行物理建模,并使用D-H参数法对其空间结构图进行参数设计,联立连杆模型。在MATLAB中建立仿真模型,利用数值分析函数对该机械臂模型的正、逆运动学进行仿真计算,验证模型的正确性。调用规划轨迹函数对该模型进行轨迹仿真分析,最后采用三次样条分别进行拟合分析,比较出最优残差的函数拟合轨迹,为现实中的机械臂提供最优轨迹规划参考方案的设计思路。     

济三选煤厂浅槽选矸作业入料粒度下限的探讨

针对济三煤矿选煤厂原煤中矸石量大、易泥化的特点,探讨了原煤准备车间浅槽选矸作业入料粒度下限的确定问题,确定济三选煤厂入厂毛煤采用浅槽选矸时最佳的入料粒度下限应为25 mm。     

面向EAST腔远程检测的虚拟现实仿真系统设计与实现

针对先进实验超导托卡马克(EAST)腔远程检测可视化和安全性的需要,设计并实现了一个高效的虚拟现实仿真系统。该系统采用高性能的开源三维图形渲染引擎Open Scene Graph开发。虚拟现实仿真系统接收控制系统发送来的柔性内窥机械臂的实时位置数据来更新虚拟现实仿真系统中虚拟柔性内窥机械臂的位置。能通过快速碰撞检测确保远程检测的安全。该虚拟现实仿真系统还具有3D显示、操作培训等功能,也可以在规划的轨迹应用到柔性内窥机械臂之前进行正确性的验证。另外,通过虚拟现实仿真系统可以直接控制远程柔性内窥机械臂执行任务。     

基于目标检测的机械臂分拣研究

机械臂分拣作业，是当前制造、物流、环保等领域最常见的工作场景之一。以基于目标检测的机械臂分拣作业系统为主要研究对象，利用深度学习对机械臂分拣抓取工作中的目标检测算法进行优化并进行实验分析，结果表明：优化以后的算法能够有效提升机械臂分拣、抓取成功率。该系统可移植性强，可广泛应用于不同类型机械臂分拣作业流程。     

基于51单片机的三爪机械臂设计

在制造行业中,使用最多的就是三爪机械臂,具有很大的市场应用价值,本文对机械臂和爪子进行了系统的设计和计算,并采用51单片机对三爪机械臂进行控制,使其能够移动爪取物体。将三爪机械臂安装在小型多用途移动作业机器人的智能平台上,可执行生产、加工以及爆炸物处理等特殊的任务。     

胎肩压辊机构建模与机械动力学特征研究

为准确分析胎肩滚压轨迹,建立了胎肩压辊机构的运动模型,推导出精确描述滚压轨迹的参数方程,为胎肩压辊机构的设计和运动控制提供了理论依据。利用有限元刚柔耦合计算技术,准确计算出由于构件的微小变形引起的滚压轨迹误差,为补偿轨迹误差提供了数据。     

功能涂层在多场多尺度仿真下的设计理论及研究进展

功能涂层设计需要考虑从纳米级到米级的多场多尺度效应,这对于功能涂层的设计理论和仿真计算仍是一项巨大挑战。梳理当前功能涂层的多尺度仿真方面存在一些问题,如多场耦合理论有待加强、多尺度数值方法计算效率有待提高、大尺度湍流数值仿真仍存在较大模型误差等。综述了功能涂层设计理论与仿真的现状与趋势,重点讨论了多场多尺度设计理论、动力学设计理论、数据驱动仿真方法以及强度与寿命评价方法等方面的最新进展。在此基础上,提出功能涂层设计理论与仿真的未来重点发展方向。指出面向工业应用的多场多尺度设计技术、动载荷性能设计、数据驱动仿真和搭建仿真软件平台是功能涂层仿真设计所面临的技术难点,并给出面向关键技术难点的研究建议,为后续多场多尺度仿真在功能涂层设计领域中的应用提供参考。