低耦合度PRPaR-2CPR并联机器人机构设计与运动学分析

提出一种支链含平行四边形结构的新型PRPaR-2CPR并联机器人机构，机构由1条PRPaR支链和2条CPR支链构成，具有结构简单、耦合度低、刚度高特点。基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法，对自由度和运动性质进行分析计算，利用杆长约束条件建立运动学方程，计算得到逆解表达式，同时得到正解数值解。另外，根据雅克比矩阵分析出奇位性存在条件，通过位置逆解表达式，运用极限边界搜索法分别得到工作空间和运动灵巧度性能图谱，绘制相应性能图谱加以分析，期望在有限的操作空间范围内获得更好的运动灵活性性能。以任务工作空间内的全局灵巧度作为优化目标，选择遗传优化算法进行结构参数的优化设计。优化后的任务工作空间内灵巧度性能得到极大的改善，使此并联机构运动性能得到改善。     

具有符号式位置正解的2T1R并联机构的运动学分析与尺度综合

基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构,分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程,计算出正运动学和逆运动学的位置解析式,通过一组算例验证计算结果可靠性。研究机构的奇异性并给出正解奇异和逆解奇异的产生条件。分析机构的工作空间,以给定的工作空间作为约束条件,建立实际工作空间最小化的优化目标,选择天牛群优化算法优化得到满足给定的工作空间且使实际工作空间最小的设计结构参数最优解。结果表明：机构具有符号式的位置正解,且工作空间形状规则,呈对称分布、边界光滑。     

WSN中基于超椭圆判决边界的异常检测的动态建模

为了实现无线传感器网络的动态数据流环境中的异常检测,本文提出了一种迭代超椭圆判决边界方法。首先建立起异常检测超椭圆模型,然后每个节点基于到当前时间为止的测量值来调整其超椭圆模型,最终收敛到覆盖正常和异常测量值的超椭圆边界;为了提高模型对监测环境中数据变化的跟踪能力,提出了一种采用遗忘因子并结合滑动窗口的基准估计和有效N跟踪的方法,从而实现对数据真实流属性的捕捉;仿真实验结果表明,本文提出的动态建模方法相比于目前先进的静态建模方法,不仅具有更高的准确性和异常检测能力,而且具有更强的数据变化的跟踪能力和检测能力。     

曲轴轴系的结构强度分析与疲劳寿命估算

将多柔体动力学方法引入到曲轴计算中,建立发动机曲轴轴系的动力学仿真模型,对曲轴轴系进行刚柔耦合多体运动学和动力学仿真,为下一步疲劳寿命计算提供可靠的载荷条件;然后,从曲轴所受的载荷中找出三个载荷比较大的时刻,计算得到其相应时刻的应力和应变分布规律,找出曲轴受力的危险部位,为曲轴的动态强度分析提供数据;最后,结合Ansys有限元分析软件和柯顿-多兰(Certon-Dolan)理论,估算连杆疲劳寿命,同时分析多级载荷加载次序对疲劳寿命的影响,为零部件的主动寿命设计提供参考数据和理论判据.     

1T2R和2T1R两运动模式的并联机构的综合与分析

基于方位特征集理论,确定1T2R和2T1R两运动模式串联支链的最小范围的方位特征集,综合得到许多两运动模式的新支链结构;依据最大线性向量的相关性,确定1T2R和2T1R两运动模式并联机构的组合方案;并分析优选的两运动模式的并联机构不同运动模式下的运动特征。研究结果表明:综合得到的并联机构只要在锁住分岔支链其中一个转动副的条件下驱动,则机构通过分叉点能够实现1T2R与2T1R运动模式的切换。     

带位移传感器的6-UPS并联机构运动学正解

闭环实时反馈控制依据运动学正解,但是运动学正解问题一直没有彻底解决。6-UPS并联机构(6-UPS)的运动学解析正解可通过消除变量,获得一元高次多项式方程,也有通过添加至少2个附加位移传感器方法求解,虽然随着研究的深入有所进展,但是仍然不足以应用于实时的闭环反馈控制。为了高性能的闭环实时反馈控制,提出一种6-UPS运动学正解的解析算法:在平面平台型6-UPS中心添加一个位移传感器,通过测出第7个杆长,基于四元数并采用新符号表示动平台的姿态矩阵,结合代数消元等方法对11个相容方程进行降次、降次、升次处理,最终求出面向闭环实时反馈控制所需要的6-UPS机构解析正解,解决了奇异性局限,且位置和姿态可获得唯一解,解决了多解选择的难题。通过数值算例验证了所提算法的正确性和有效性。     

自动装配线杯形零件进料机构设计研究

从杯型零件进料机构的总体布局出发,对该机构的各个组成部分进行了简单的讨论。将电磁振动的原理应用于杯型零件的进料机构中,对振动料斗的结构,工作原理及其相关驱动电路进行了详细的研究。该研究可以提高实际生产的生产率,对降低工人的劳动强度等都有一定的实用价值。     

视觉系统在工业机器人工件分拣中的应用

采用示教器或离线编程方式的工业机器人程序单一,不能自动适应环境的变化进行自动调整分选对象和过程,导致生产效率低、成本高。而采用视觉系统的工业机器人分拣系统能更好地适应外部环境的变化,但由于编程方法不同和参数选取不当,对外部环境的微小变化不敏感,甚至会误判。因此,为了能让工业机器人更加具有自适应性,提出一种改进的程序设计方法,即利用工业相机采集信息后,通过视觉系统的图案识别和区域内斑点数目联合识别,主控系统自动适应外部环境,提高检测精度。系统采用带有智能摄像头的工业机器人和S7-1200可编程逻辑控制器,摄像头瞄准识别工作站点,通过可视化视觉系统读取工件信息,调整工件参数,然后通过主控单元完成工件的识别和分拣。实验结果表明,使用改进程序设计方法能够提高工件的检测和分选精度,检测和分选成功率高,且编程方法易于实现。     

新型四自由度3T1R并联机器人机构运动学分析与优化设计

目的 针对自动化生产线分拣需求,提出一种新型四自由度的三平移一转动（3T1R）并联机器人机构。方法 根据方位特征集设计理论验证并联机器人机构的运动性质。利用机构的构型特点建立运动学方程模型,对其进行位置正解和逆解的分析,通过数值法搜索得到并联机器人机构的工作空间图形和转动能力等高线图。同时分析并联机器人机构的雅可比矩阵JX以及奇异性。最后以工作空间最大化作为适应度函数,基于遗传算法对机构结构尺寸进行最优化分析。结果 该机构操作空间具有规则形状、无空洞、较大的特点,优化后的并联机器人机构工作空间性能提升45%。结论 操作空间内运动灵活性较好,优化后工作空间性能得到显著改善。在电子包装自动化生产线搬运分拣领域具有较好的应用前景。     

一种串联机器人约束力的计算方法

针对串联机器人关节约束力的计算问题,在传统的动力学模型的基础上,引入解耦的自然正交补的概念和方法,利用旋量来表示相关的运动学和动力学变量,得到了1种基于解耦的自然正交补的关节约束力建模方法。在Mathematica 9.0中对平面3自由度串联机器人进行仿真验证,对各个关节所需的约束力进行了分析。分析结果表明,基于解耦的自然正交补的约束力建模方法的仿真结果正确、合理,验证了该方法的可靠性和实用性。