基于张拉整体结构的变径步行轮结构设计

为克服普通车轮结构在非结构化地形上越障能力和腿式机器人在结构化地形上移动速度方面的不足,基于张拉整体结构自适应、自稳定、柔性的结构优势,提出一种创新型张拉变径步行轮式结构.通过分析两杆三索平面张拉整体结构,设计出该变径步行轮的基本张拉步行单元,结合最小势能原理对张拉变径步行单元进行运动学分析,利用Matlab得出步行轮...     

基于两杆张拉整体结构的可展机构设计

根据平面两杆张拉整体结构的特点,建立了可展机构单元的结构简化模型.在此基础上,以简化的平面两杆张拉整体结构作为可展单元提出了一种可展机构.利用最小势能法对两杆张拉整体结构进行找形分析,给出了可展单元中的几何尺寸关系.对确定尺寸的可展机构进行运动学分析,通过ADAMS仿真软件对可展机构进行运动学仿真,将理论计算与仿真结构进行对比,以验证结构的合理性.最后,设计制造了可展机构模型,并进行实物展开实验,验证了模型展开与收拢过程的有效性.     

一种可变径轮腿式越障机器人的设计与研究

针对地面移动机器人在非结构化地形中越障存在的局限性,提出一种基于平面齿轮连杆杆组的可变径轮腿式越障机器人的设计方案。首先对越障机器人的变径机构在轮式和轮腿式两种模式之间的变换原理进行了介绍。当遇到障碍物时,变径机构可依据障碍物的高度来变换模式从而进行越障运动。在此基础上通过计算其变形比以及运动学分析仿真,验证了该变径机构设计的合理性、较强的越障能力和模式变换时的可靠性和稳定性。其次通过构建力学模型来分析两种模式下机器人的越障能力,得出其在不同模式下的极限越障高度。最后,基于ADAMS软件对机器人在单台阶、连续台阶以及复杂路面时的越障能力进行运动仿真。结果表明该越障机器人在面对不同工况时都具有较好的越障能力,验证了设计方案的可行性。     

柔性传动行星轮差速机构的设计

提出了柔性传动行化差速机构传动形式，在分析结构和工作原理的基础上介绍了该机构的特点。并对机构进行了运动学分析，得出了传动比的综合计算公式。通过对机构模型实际运动速度的测试，证明其结果与理论推导完全一致；表明该设计符合行星传动的运动规律，能够实现差速运动。通过讨论机构传动的约束条件和使用方法，为机构的产品开发和应用奠定了基础。     

多适应性轮履复合载物移动系统的设计

针对复杂的非结构化工作环境,为提高载物移动能力,提出了一种具有多适应性的新型轮履复合式移动系统。该移动系统由变径步行轮和履带系统组成,既发挥了轮式结构平地行走的转弯灵活性和运动高效的特点,又结合了履带式结构爬坡时良好的稳定性和适应性。同时,为进一步提高爬坡时货物的安全性,设计了自适应载物升降平台,通过陀螺仪运用卡尔曼算法进行平台倾角的闭环控制,实现了平台的水平载物。运用RECURDYN软件进行动力学仿真,并制作了实物模型实施了验证,结果表明：该移动系统具有较好的复杂工作环境的适应性和载物的平稳性。     

四杆张拉整体单元的弯曲变形

为了扩大张拉整体的内部空间,实现展开前空间占用小,展开后内部空间的有效利用率高,对张拉整体轴向折叠方式及折展特性进行了研究.根据张拉整体的理论基础,介绍了节点矩阵、连接矩阵和构件矩阵,分析了张拉整体轴向折叠的意义以及存在的问题,并介绍了两种张拉整体沿轴向折叠的方法.在这两种折叠方式的基础上提出弯杆张拉整体,并给出弯杆张...     

基于张拉整体结构的仿生膝关节机构设计

在研究人体膝关节生物特征和运动机理的基础上,基于张拉整体结构,通过等效映射和仿生设计方法,构建了基于C4S2平面张拉整体结构的仿生膝关节机构映射模型,并采用机构构型分析方法,验证了机构稳定性.在满足人体膝关节刚柔耦合特征的基础上,利用反向动力学方法,完成了弹簧刚度匹配,实现了运动学求解,并通过Adams对该机构进行了仿...     

基于张拉整体结构仿生足式机构的设计与分析

传统足式机器人在复杂地形上自适应行走方面存在着机构柔性不足.基于张拉整体结构与人体肌肉骨骼系统相似性,提出了一种仿生张拉足式机构,用于提升传统足式机器人自适应地形和稳定锁紧性能.通过张拉单元匹配建立了类似人体足部的张拉整体结构等效映射模型;采用仿生设计方法实现了机构构型设计;制作了物理样件并搭建了实验平台.结果表明,提...     

基于三杆滑块变胞机构柔性机械手设计及分析

柔性机构通过自身弹性变形存储、释放能量。变胞机构在运动过程中,具有改变构件数目,使原机构发生奇异变形的特性。设计一种运用柔性机构与变胞机构相结合的针管夹持注射装置,通过调整机械手开口大小抓取不同尺寸针管,适用范围广。针管夹持机械手由三杆滑块机构组成,在机械手指指尖夹持部分安装力传感器。通过推动气缸使机构发生变胞运动,完成机械手对针管的抓取。启动另一个气缸,推动活塞完成针管的注射。通过ANSYS仿真分析,证实了设备的可行性与安全性。运用MATLAB软件对气缸的运动位移与杆件的旋转角度进行运动学分析。设计的机构在医疗机械领域有着较好的应用前景。     

基于杆索基结构的三维柔性变形机翼结构拓扑优化设计

为了模仿鸟类的飞行,利用杆索柔性机构的杆变形特性和柔性索为驱动,采用结构优化方法设计三维展向变形机翼,使其在各种飞行状态下都能保持最优气动性能。本文参考美国国家宇航局(NASA)的超椭圆形变弯度机翼(HECS)模型,进行了柔性机翼的建模,应用空间刚架元和索单元划分网格,采用遗传算法进行其结构优化。在优化过程中考虑了结构的刚性要求,引入了刚度约束条件,并通过实例进行了方法验证分析。优化结果表明:杆索空间结构的变形机翼既能满足展向最大变形要求,又能满足机翼承受外载荷所需的结构刚性要求。此外,通过Matlab和Ansys的结合使本优化求解程序更通用化。     

机器人柔性抛光机床的研究

为满足机器人柔性抛光系统和抛光工艺要求,在抛光加工过程中,机器人柔性抛光机床的抛光轮轮径检测机构可使抛光轮与工件接触点的位置和线速度始终保持不变,这样抛光轮与工件接触点的线速度以及机器人的抛光路径不会随抛光轮的磨损而改变.该机器人柔性抛光机床还具有抛光力控制功能,可控制抛光轮与工件之间的抛光力保持恒定或小于阈值抛光力.     

差动式自适应管道机器人的设计与运动分析研究

针对管道机器人过弯时驱动轮与管壁间的相对滑动问题以及机体对管径尺寸的适应问题,设计了采用单电机进行驱动并具有自主差动特性和自适应变径特性的管道机器人。分析了机体差动机构的传动特性,从理论上推导了管道机器人变径机构工作状态时的受力方程,得到了机器人运行时驱动轮与管壁之间的力学关系式。构建了机器人在管内的运动位姿模型,并研究了机器人在不同位姿条件下的模型中各个变量之间的对应关系。分别建立了管道机器人在弯管和变径管中运行的虚拟样机模型,最后通过仿真实验对管道机器人的自主差动特性和自适应变径特性进行了验证。研究结果表明,管道机器人可以无干涉地通过弯管,在变径管中运行时也能有效地实现自主变径,并展现出了良好的驱动性能。     

客运索道张紧小车行走轮分析

在客运索道运行中,张紧小车行走轮起支撑索道设备和保持张紧小车前后运动的作用。文章首先对张紧小车行走轮的轮压分配进行分析,其次对行走轮与轨道进行接触强度分析,最后通过案例对轮压和轮轨接触进行计算。通过计算分析,为索道行走轮的设计提供了相关依据。     

新型节能抽油机的设计

新型节能抽油机采用柔性与刚性相结合的传动方案，根据渐开线的特性，设计出变径天轮与定径天轮组合的结构，优化了平衡相位角，极位夹角和结构尺寸。针对易损件钢丝绳的失效机理，提出了提高钢丝绳使用寿命的具体措施。     

齿轮齿条直线倍程机构在机器人柔性抛光机床中的应用

介绍了根据齿轮齿条直线倍程机构原理设计的机器人柔性抛光机床的轮径检测机构.此机构不仅满足机器人柔性抛光系统对磨损后抛光轮的轮径检测需要,而且还满足抛光轮磨损后抛光轮与工件接触点的位置不变,简化了系统编程,提高了系统的可靠性.     

虚拟样机技术在管内移动机器人设计中的应用

设计了可达到技术要求的管内移动机器人机构.为验证其实际性能,利用虚拟样机技术建立了驱动轮变径特性仿真实验平台.通过仿真,详细分析了变径过程的动态力学特性,仿真结果与理论分析吻合.为衡量机器人机构设计的合理性提供了评价依据,成功实现了机器人样机的制造.     

大速比摩擦传动中的柔轮精度分析

大速比摩擦传动,是一个具有传动精度高传动速比大的新型传动装置。柔轮是大速比摩擦传动结构中的关键件之一。在负载作用下,柔轮会发生微小变形。本文分别用弹性力学理论和有限元分析方法对柔轮建模,并用ANSYS软件分析了柔轮在不同载荷作用下的变形量;设计并制作了测量柔轮变形量的装置,在微小变形情况下,用0.2角秒电子水平仪测量了柔轮在不同载荷作用下的角度变形量,给出了一组柔轮理论变形量与实际变形量的对比数据。本文最后认为,柔轮变形的理论计算值可以设置在驱动系统的控制程序中,通过软件消除变载时的扭曲变形误差,从而提高传动系统精度。     

无格式斗轮取料机斗轮直径计算方法的研究

针对目前斗轮直径计算中存在的问题,在保证斗轮充分取料和卸料的前提下,着重分析了影响斗轮直径的相关因素,从而提出了斗轮直径的两种新计算方法,使斗轮直径的确定更为合理,有良好的应用前景.