基于蒙特卡洛法的关节臂坐标测量机工作空间分析

传统的求解关节臂式坐标测量机工作空间的方法需要借助繁琐的数学公式、计算量大,针对这一问题选用蒙特卡洛法对工作空间进行分析;首先运用D-H方法建立关节臂式坐标测量机的数学模型得出运动学方程;然后采用蒙特卡洛法分析该测量机的工作空间,得出工作空间点云图;最后,采用局部象限分布的方法对关节臂式坐标测量机工作空间点云图的边界点进行提取;仿真实验结果表明用蒙特卡洛法对工作空间分析更简单易于实现,采用基于局部象限分布法提取到的边界点轮廓也更准确避免了虚假边界点的提取。     

关节臂式坐标测量机空间误差建模

关节臂式坐标测量机误差源多且复杂,其测量空间的误差存在不确定性,为了准确快速的得到关节臂式坐标测量机测量空间中的误差,利用标准锥窝对关节臂式坐标测量机进行了空间单点测量精度实验,获得了训练样本和测试样本;利用BP神经网络对空间误差进行了建模,为了提高其收敛速度和运算速度,引入粒子群优化算法(PSO)对BP神经网络模型进行了优化,并对模型进行了预测和验证;结果表明,BP神经网络和PSO-BP神经网络都可以对关节臂式坐标测量机进行空间点误差预测,PSO-BP神经网络模型的预测结果更加精确,相对误差更小。     

关节臂式坐标测量机运动学建模与误差分析

针对一种关节臂式坐标测量机,建立了测量机的四参数D-H运动学模型,并利用AutoCAD2008模拟画出测量机在某一位姿的姿态,同时由运动学模型数值计算出该位姿下测头的坐标值,与AutoCAD 2008作图时末端显示坐标值作比较,所得结果一样,验证了所建运动学模型的正确性.最后通过建立测量机运动学误差模型,以测头误差模量为考量基准,在MATLAB软件中建立了误差仿真系统,根据仿真结果绘制了关节空间的误差分布图,分析出关节转角小角度误差对测量机精度有较大的影响,这为测量机参数标定提供了理论基础.     

关节臂测量机的机械结构和空间误差补偿分析

研究关节测量机优化测量精度问题,目前关节臂测量机在测量技术上还不成熟,对关节臂补偿目前尚难.关节臂测量误差补偿传统的方法是采用最小二乘法求解多个误差项目的最优解、求解角度、杆长、偏置、偏摆微分误差系数矩阵,在工程实践中这样做很难取得理想的效果.为解决上述问题,提出采用D-H方法设计关节臂坐标测量机的机械结构进行运动学建立模型并进行仿真,分析了各种运动学参数对关节臂测量精度的影响,并对误差进行分离处理,使得测量精度达到0.05mm以内.结果表明满足了关节臂设计的要求.     

六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究

针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真进行了验证.开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件,该仿真软件在VC++6.0开发平台上,首先利用分割类将基于MFC框架的窗口分割成为控制窗口和视图窗口两部分,然后利用OpenGL的图形库对机械臂进行建模,首次将正运动学、逆运动学以及轨迹规划算法融入其中开发而成.该仿真软件有效地验证了机械臂运动学模型建立的正确性,同时也对三次多项式和五次多项式两种轨迹规划方法做了直观的比较,结果表明后一种轨迹规划效果明显优于前一种.     

柔性关节式坐标测量机多参数建模

柔性关节式坐标测量机是一种近30年发展起来的典型非正交坐标测量仪器。为提高测量精度,本文对柔性关节式坐标测量机的关节晃动进行分析,结合DH模型对测量机建立包含关节晃动的多参数模型。该建模方法为进一步研究柔性关节式坐标测量机提供了理论基础。     

码垛机器人运动学分析及仿真研究

针对当前码垛机器人实际运动规划难度较大的问题,以某真实生产线上六自由度码垛机器人为研究对象,采用D-H法建立机械臂数学模型,对机械臂的正运动学、逆运动学进行分析,确定码垛机器人的工作空间。使用Robot Studio软件对末端机械爪、托盘、物料、传送链等进行建模,完成虚拟场景空间布局,通过编程实现码垛机器人的运动仿真。经综合调试,系统工作稳定、可靠,对现阶段码垛机器人的设计与仿真有一定借鉴意义。     

线驱动柔性机械臂的运动学分析

与传统的由连杆和关节构成的刚性机械臂不同,设计的柔性机械臂无任何刚性结构,外围驱动装置通过嵌在机械臂内部的拉线与柔性机械臂相联系,控制拉线长度的变化量即可调整柔性机械臂末端执行器的位置和姿态。柔性机械臂由弹性材料制作而成,拥有无穷多个自由度,在确保了高安全性、高灵活性的同时,随之也带来运动学和动力学建模复杂、控制难度大等问题。基于分段常曲率的假设,提出了一种运动学建模方法,通过建立3个空间,即驱动空间、虚拟关节空间、任务空间,以及两个映射,即驱动空间-虚拟关节空间映射、虚拟关节空间-任务空间映射,将拉线长度的变化量和柔性机械臂末端执行器的位置和姿态关联起来。仿真结果表明,提出的线驱动柔性机械臂的运动学模型,能较为真实地模拟柔性机械臂在拉线长度变化时的形态,计算末端执行器的位置和姿态。     

关节臂式坐标测量机标定系统的设计

关节臂式坐标测量机是一种新型的多自由度非笛卡尔式坐标测量系统,提出了一种基于反转法的标定方法,该方法避免了其他参数误差对于标定结果的影响。研制了相应的标定装置,装置的控制系统采用上位机加下位机结构,由单片机完成标定装置的控制并将测量数据通过串口通讯上传到PC机;PC机程序由虚拟仪器开发平台LabVIEW完成,实现与单片机间的通信和指令处理。实验表明,该系统能够很好地完成关节臂式测量机的标定任务,运动精度高,测量结构具有较好的重复性。     

六自由度上肢康复机器人结构设计与仿真

针对现有康复机器人功能单一以及柔顺性不佳的问题,通过分析人体上肢运动中的形态特点,设计了一种六自由度上肢康复机器人结构。该结构能帮助患者完成三个关节的康复运动;同时,肩关节三个自由度轴线交于一点,与人体上肢肩关节轴线相匹配。采用Denavit-Hartenberg (D-H)法,建立了各关节坐标系并推导出运动学方程,并通过计算验证了运动学方程的正确性;然后,运用蒙特卡洛法,计算出上肢康复机器人末端运动空间云图,确定末端空间范围在人体手臂末端运动范围内;最后,利用Adams建立上肢康复机器人虚拟模型,对所建模型进行轨迹仿真。仿真试验验证了上肢康复机器人设计的合理性以及数学模型的正确性,为后续上肢康复机器人的动力学分析奠定了基础。     

基于伪机构运动映射的虚拟样机运动学仿真

通过引入伪机构概念,阐述其生成、运动分析和运动映射原理,并利用后台运行的基于关联矩阵的连杆机构运动分析模块,针对虚拟样机运动学仿真求解中存在的数值迭代累积误差问题,提出了基于伪机构运动映射求解的虚拟样机运动仿真方法．用内燃机虚拟样机运动仿真实例验证了该方法的正确性、简单性和稳定性．     

电缆虚拟布线及其逆运动学仿真

在产品虚拟样机中利用人机交互方法进行电缆路径规划,得到一个基于NURBS曲线的电缆几何模型,然后利用“蛇形机器人”方法建立电缆的物理模型,基于逆运动学原理计算其弯曲角度.     

基于ADAMS的并联机器人运动学和动力学仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了Stewart型并联机构的虚拟样机模型,包括对并联机器人各部件的简化方法、在ADAMS中的模型描述及仿真过程控制,并利用该虚拟样机模型对并联机器人进行了运动学和动力学分析。为并联机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。实现了在计算机上通过使用CAE仿真软件朱对并联机器人的运动和动力性能进行分析,为并联机器人的设计提供了一套有效的分析方法。     

装载机工作装置刚柔耦合运动学动力学分析

以装载机工作装置主要受力件之一的连杆作为研究对象,结合多刚体动力学和柔性体动力学理论,建立连杆的刚-柔耦合运动学、动力学数学模型.并在ANSYS软件中生成它的有限元模态中性文件,将其导入到ADAMS软件中建立的装载机工作装置虚拟样机上,进行相应的运动学、动力学仿真分析.研究工作装置中连杆柔性体对工作装置性能的影响,揭示了工作装置中柔性体与刚性体耦合时的运动学、动力学特性,为复杂机械系统运动学、动力学特性的研究提供了可供借鉴的思路.     

虚拟制造环境下数控机床的运动学建模与仿真

首先利用Pro/E软件建立三轴数控铣床的虚拟模型,以最简化原则建立运动副的坐标系后,对机床结构进行分析,建立了虚拟环境下任意三轴数控机床的通用运动学模型,实现了任意虚拟三轴数控机床运动的通用求解方法。最后结合ADAMS软件对XH-714型三轴数控铣床的圆周运动进行仿真分析,最终验证了所建虚拟数控机床运动学模型的正确性。     

基于虚拟样机技术两栖仿生机器蟹的仿真研究

采用“虚拟样机”技术,建立一个集三维实体设计、动力学建模、控制、可视化仿真于一体的两栖仿生机器蟹机算机仿真环境,对两栖仿生机器蟹的静力学、运动学以及动力学进行了仿真研究,获得了较理想的仿真结果,为进一步进行机器蟹研究工作提供了新的条件。     

基于虚拟样机技术的高炮运动学仿真

该文探讨了基于虚拟样机技术的实体运动学仿真方法，具体讨论了其实现过程，包括实体模型的建立，虚拟样机环境了仿模型的生成以及仿真分析结果的处理等。最后以某型高炮自动机发射动作的运动学仿真为例说明了该方法的有效性。     

面向并行工程的虚拟样机设计方法研究

虚拟样机是一种能够反映实际产品特性的数字化模型,可有效支持并行工程和并行设计。在分析了虚拟样机与并行工程关系的基础上,提出了基于虚拟样机的产品研发方法,并阐述了虚拟样机设计方法一体化解决方案。     

装备虚拟样机及其应用研究

首先对机械系统进行动力学研究的必要性进行了说明,介绍了机械系统动力学仿真系统ADAMS,阐述了建立模拟样机的特点,根据火炮的运动特点,划分了火炮的拓扑结构和自由度,在对火炮受力分析的基础上,结合Fortran语言编程,在ADAMS平台上建立了火炮虚拟样机。最后提出用虚拟样机技术对火炮进行故障评估和寿命预测构想,为装备质量评估提供了一条新的途径,并对虚拟样机在未来的应用前景进行了展望。     

虚拟制造环境下VE型分配泵的研发

介绍了虚拟制造技术及其分类，探讨了以设计为中心的虚拟制造技术在汽车零部件研发中的实践．利用该技术，以柴油发动机VE型分配泵为研究对象，重点分析了传动部件易断裂问题，研究内容涉及产品全生命周期的各个阶段，包括虚拟样机设计、虚拟样机运动学动力学仿真、虚拟装配、有限元分析和零件虚拟加工仿真等，并对研究结果进行了实验验证．结合企业实际，给出了解决方案．