具有耦合分支的两转动两移动并联机构分析与优化

提出了具有耦合分支的两转动两移动并联机构。基于李群理论分析了机构自由度,该机构动平台能输出两个转动运动和两个移动运动;采用闭环矢量法对机构进行了位置分析,求得位置反解;通过速度分析得到机构的雅可比矩阵,在雅可比矩阵基础上对机构的奇异位形进行了分析;采用虚功原理建立了机构的刚度模型,并进行了刚度性能分析;为消除内部奇异产生的刚度退化,在机构上增加了冗余驱动分支,并对添加冗余驱动分支前后机构的刚度、工作空间等性能进行了对比分析。以工作空间内刚度平均值为目标对冗余驱动机构进行了尺度优化设计,结果表明,优化后的冗余驱动机构的刚度性能得到明显提升。     

基于引导人工蜂群算法的3—RPS并联机构正解优化

提出了一种求解3—RPS并联机构正解优化的快速数值解算法,采用数值优化方式将正解转换为最小化问题。针对3—RPS并联机构位姿正解优化,采用数值法建立该并联运动平台正解方程,其实质为带约束的多目标非线性方程组。建立判定方程实现方程组单目标优化,采用引导人工蜂群算法进行最小值优化求解。该算法既利用了基本人工蜂群算法中邻近蜜蜂交换蜜源信息的方式,又采用全局最优蜜蜂引导所有蜜蜂往更优蜜源处移动,更快速地搜索到最优蜜源位置。通过求解3—RPS正解数值解优化仿真算例分析,对比改进蚁群算法和基本人工蜂群算法,结果表明引导人工蜂群算法是高精度高速求解并联运动平台正解优化的一种有效方法。     

高速6—PSS并联机器人参数优化设计

针对高速6-PSS并联机器人尺寸参数多、动态性能复杂等特点,提出一种以工作空间为基础、动力学特性为优化目标的多目标优化方法。首先构建机构运动学方程,并利用拉格朗日法构建动力学模型,对机构的约束条件及工作空间进行分析,确定尺寸参数的搜索范围。然后,分析各个尺寸参数对关键动态性能的影响趋势,综合分析计算结果并提出优化目标函数。最后,通过优化数学模型计算,得到并联机器人尺寸参数最优解。通过仿真验证,对比优化前后驱动力、速度、功率等动态性能参数值,结果表明了优化算法的有效性和正确性,可为高速并联机构的参数设计提供一种有效的优化方法。     

月壤采样试验验证机构运动性能研究

为开展月壤采样试验,设计了一种可以实现姿态调整的3自由度并联机构,根据机构运动特点,采用修正的KG(Kutzbach-Grübler)公式计算机构的自由度,利用封闭矢量法求解该机构位置逆解,并建立机构速度、加速度和可操作度性能评价指标。提出一种基于速度性能与可操作度性能为目标,采用多目标遗传算法优化机构结构参数,对优化后的结构参数进行分析,得到该机构工作空间、速度性能、奇异性和可操作度性能。研究表明:动平台姿态α、β在-0.35~0.35 rad时,机构速度性能最好;可操作度性能指标均在[4,5]区间范围内,不会产生奇异位形,有较好的可操作性能,验证该机构能够满足月壤采样试验功能要求,对开展月壤采样试验验证具有一定的实用价值。     

基于改进蚁群算法的3-PPR并联机构位置正解研究

针对3-PPR并联机构位置正解问题,运用螺旋理论计算其自由度,并分析其运动特性,同时通过解析法构建该并联机构的完整运动学逆解。将并联机构运动学正解问题的求解转化为对目标函数优化问题的求解,并基于此建立该并联机构正解的目标函数优化模型。通过对基本蚁群算法进行有效的改进,构建了可用于求解连续优化问题的改进蚁群算法。运用该算法求解3-PPR并联机构的运动学正解并进行Matlab仿真分析,对比传统数值方法和改进蚁群算法,证实该算法具有良好的全局寻优能力,并能避免初值和局部最优值对计算结果的影响,可有效应用于求解并联机构的位置正解问题。     

轮-腿复合移动机器人RUPU-RUPR球面并联腿机构动力学研究

提出了一种二自由度球面并联腿机构,并以该机构为基础,设计了一种结构简单且越障性能良好的轮-腿复合移动机器人。阐述了该机构的组成,采用解析几何法和闭环约束方程构建了RUPU-RUPR球面并联腿机构的位置逆解、工作空间、速度和加速度模型,并验证了其准确性。运用牛顿-欧拉法建立了RUPU-RUPR球面并联腿机构的动力学模型。在给定动平台的运动规律和外力后,通过动力学方程求解出RUPR驱动支链驱动力,RUPU驱动支链驱动力矩以及RUPR驱动支链约束力矩,并给出动力学模型仿真解。结果表明该机构具有良好的工作性能。     

SCARA并联机构刚度和动力学分析

阐述了一种由2条RSS支链和2条R(SRS)2R支链构成,可实现SCARA运动的新型四自由度高速并联机器人机构。首先,采用方位特征理论（POC）分析了该机构的拓扑结构特征,用矢量法求解了位置反解;其次,运用虚拟弹簧法建立了支链的刚度模型,并求解了支链的静力学方程;再次,利用旋量法得到支链中虚拟关节变形到末端变形的微分映射,从而求得机构的笛卡尔刚度矩阵,根据机构的转动和移动刚度性能指标,分别分析了机构在不同工作平面的刚度特性。最后,推导了机构的主动臂、从动臂和动平台速度、加速度方程,并运用虚功原理建立了机构的动力学模型,通过ADAMS三维模型仿真验证了动力学模型的正确性,为该机构的进一步研究及实际应用奠定了理论基础。     

零耦合度空间2T1R并联机构运动学与刚度建模分析

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出一种零耦合度、含1条冗余支链的三自由度两平移一转动(2T1R)并联机构,并对该机构进行拓扑分析。结果表明：该机构具有符号式位置正解和部分运动解耦特性,其被动冗余支链能避免奇异位置,改善刚度;因机构耦合度为零,易求解出其符号式位置正解,并分析了机构可能产生的3种奇异位置;运用虚拟弹簧法建立了每条支链的刚度模型并进行求解,给出并分析了机构笛卡尔刚度矩阵中扭转刚度和线性刚度的变化趋势,讨论了冗余支链对整体刚度性能的影响,验证了冗余支链可使机构整体刚度性能提升约22%。     

3-PSP并联机构雅克比矩阵及刚度分析

本文研究了3-PSP并联机构的运动学逆解及雅克比矩阵,并求解了该机构的刚度矩阵模型。首先对机构进行描述,建立相应坐标系;利用闭环矢量法得到该机构的逆解约束方程;对约束方程求导,可得其速度雅克比矩阵;以雅克比矩阵为基础求解其刚度矩阵。     

3-RHUR/PUS+PP混联机器人构型与性能分析

为提升串并混联机器人大行程刚度与综合性能,提出一种带随动滑筒的3-RHUR/PUS三自由度并联头串联XY双导轨的混联五自由度机器人构型。根据非线性约束方程组给出其位置正反解,并基于螺旋理论建立了串并混联的正逆运动学映射关系,基于建立的混联机器人的柔度模型讨论了其方向刚度;综合考虑机器人的转动能力、力传递性能、速度和刚度性能,在利用线性加权法对机器人进行多目标优化的基础上,提出最优拉丁超立方采样（Optimal Latin hypercube sampling, OptLHS）与插值相结合的优化算法,从而缩短了优化计算所需时间,得到了机器人最优尺寸参数。     

红花采收机花丝夹取机构设计与分析

目前,红花采收主要靠人工采摘,为实现红花机械采收,提出了一种梳齿式花丝夹紧采摘方式。以红花夹取机构为研究对象,运用解析法得到凸轮轮廓曲线,使用UG软件建立了夹取机构的凸轮模型,设定工作参数后进行运动仿真分析,分析动轴x方向位移、速度与加速度特征。结果表明:仿真结果与理论设计相吻合,验证了仿真设计的正确性,保证了夹取的准确性。采用设计仿真技术可提高机械关键部件的设计水平,为红花采摘机的设计制造提供了坚实的基础。     

打结器割绳脱扣机构与绕绳机构作用分析与改进设计

针对打结器脱扣失效和刚性碰撞的问题,分析割绳脱扣机构与绕绳机构的相互作用机理,仿真刀臂的受力-形变,得到刀臂沿打结嘴轴方向的刚度为801.05 N/mm,脱扣凹槽与打结嘴的过盈量合理设计范围应为[0.38 mm,0.59 mm];同时得到最大正压力下割刀在刀臂变形后与Oxy、Oxz和Oyz平面夹角变化分别为0.659°、0.475 9°和0.455 5°,这为割刀安装补偿量提供数据支持;依据刚-柔碰撞原理,设计一种弹性化打结嘴轴系,仿真得到该轴系使脱扣凹槽-打结嘴首次接触力在脱扣和回程阶段分别比原轴系减小46.3%和83.9%,因此该方案可减轻碰撞,同时具备提升脱扣率的优点,最后成功试制样品,实际打捆试验证明了该方案的可行性。     

基于摇杆滑块机构的割草机割茬高度机构设计

针对现代矮砧密植苹果园通过果树行间生草控制草体高度方式调控果园微域生态环境需要,应用摇杆滑块机构对果园割草机割茬高度调整机构进行分析和设计。当割草作业留茬高度调整幅度值为50mm时,针对不同形式的摇杆滑块机构进行几何条件、机构参数选择和结构设计,为实现割茬高度调整的手动操作和电控自动操作提供依据。     

竹席编织机进篾系统不完全齿轮机构设计

竹席编织机能准确完成编织动作,主要取决于不完全齿轮机构。在设计不完全齿轮机构时,需全面分析出现的问题,保证不完全齿轮机构运动的准确性和合理性。      

土壤风蚀机理的研究

阐述了土壤风蚀研究的历程及产生风蚀的根源足来自于农田和退化草地，论述了风蚀产生的原因、过程及影响风蚀的主要因子。由风蚀的研究历程可知：风蚀研究经历了定性描述、动力学试验分析及定量模型研究3个阶段。目前，风蚀科学的研究体系已初步形成，研究内容包括风蚀动力学、风蚀因子、风蚀模型、风蚀防治、风蚀环境效应、风蚀评价及研究方法论等。     

双置油缸推拉转向机构的设计

介绍双置油缸推拉转向机构的设计,此机构能满足机器行进中方便快捷地调整轮距的要求,并以某型号喷药机转向机构设计为例,说明了其应用。     

三七干燥机理的探讨

我国应用三七的历史已有400多年,在三七的栽培、药理作用方面具有丰富的经验.随着科技的发展,传统的根据产地和感观指标标准来评价三七指标已难以适应社会的需要,对三七的评价指标已扩大为标准的规格大小、有效成分含量、农药残留量及重金属含量等多项指标来综合考虑和计定.在新的形式下,使用机械化干燥最大限度地保证三七的品质、提高等级和减少污染是三七干燥过程中迫切需要解决的问题.为此,介绍了文山三七的干燥作业现状,对三七的干燥机理进行了分析,并对三七的干燥方法进行了探讨,提出了目前干燥三七最适宜的方法和实现三七干燥机械化的构想.     

生态补偿机制研究

在对生态补偿定义重新界定的基础上,从生态资本、可持续发展、外部性、公共物品角度阐述了生态补偿机制的理论依据,分析了公共支付、市场贸易、一对一交易、生态标志补偿模式的内涵特点,系统阐发了生态补偿的遵循原则,提出了生态补偿理念拓展的概念.对国内外生态补偿的理论研究与实践活动进行分析的基础上,指出我国当前生态补偿存在机制不全、实施框架不完备的问题,从生态补偿基础研究、政策制定、机制实施、监管方面提出基于国情的、可持续的有效生态补偿机制改进策略.     

移栽机自动分钵式栽植器机构分析与运动仿真

提出了一种移栽机自动分钵式栽植器,并对分钵原理、栽植器的机构以及钵苗运动轨迹进行了分析与仿真.结果表明,栽植器两机械手配合准确、运行稳定,可实现自动连续分钵.田间试验测得,栽植角度为88.08°～88.34°,其变异系数为2.37％～2.92％;栽植株距为350.67～351.17mm,其变异系数为1.42％～1.60％.结果表明该栽植器运行稳定,不受前进速度的影响.     

圆草捆自动缠网装置设计与试验

设计了一种圆草捆自动缠网装置,该装置采用凸轮机构作为传动和控制机构,使用摆动连杆机构作为凸轮从动件,对引网作业机构、缠网计数机构和切网作业机构进行控制,实现了对圆草捆缠网、记录缠网圈数和切网的自动作业。性能试验结果表明:该装置可对宽度为80～120 cm的干草捆或宽度为80～100 cm的青贮圆草捆进行自动作业,装置对1.2 m宽干草捆缠网3圈、对1.0 m宽青贮玉米圆捆缠网4圈时,作业性价比最高。