关键词： 工程机械企业   混合动力   电动化   环境污染   纯电动   实现可持续发展   燃油消耗   全球能源消耗  

摘要： 在全球能源消耗和环境污染的严峻形势下,排放标准正在不断提升。降低燃油消耗,进而降低用户使用成本,成为工程机械企业提高产品核心竞争力和实现可持续发展的关键。目前,国内各大工程机械企业潜心电动化赛道,行业电动化飞速发展。但是也有不少用户对纯电动工程机械心存疑虑,高昂购机成本、电池衰减、使用环境限制等因素让一些用户对纯电动产品望而却步。在此基础上,混合动力工程机械则提供了更丰富灵活的选择。

关键词： 双孢菇   采摘   动力学   采摘机械手   折弯  

摘要： 为确定一种适用于双孢菇采摘机器人的采摘方法,基于力传感器及惯性测量单元对不同采摘方法下的双孢菇采摘力动力学开展研究。试验的采摘方法包括人工采摘以及三种简化采摘方法(包括折弯、扭转及提拉法)。结果表明,在人工采摘过程中,双孢菇围绕其X、Y、Z轴均发生较大角度变化,设计一种相近于人手灵活度的采摘机械手较为困难;对于三种简化采摘方法,折弯法相较扭转、提拉法更为简单有效,且所需采摘力最小3.1 N±2.1 N,其到达菌柄断裂的临界采摘时间、采摘角度分别为0.9 s±0.4 s、12.2°±6.8°。以期为双孢菇采摘机器人设计提供参考。

关键词： 柔性机械臂   机器人运动学   机器人动力学   动力学模型   多体动力学  

摘要： 刚性机械臂由于其较高的工作精度和重复性、较强的承载能力,已广泛应用于危险或相对单一、重复性高工作场景.但刚性机械臂的结构及运作方式不够灵活,无法适用于不定型、非标准、狭窄空间等生产场景.最近几年,柔性机械臂因其结构柔性、作业空间大、人机交互安全等优点而受到广泛关注,有希望应用于医疗、服务和智能制造等领域.但柔性机械臂结构柔软,运动比较自由,在作业过程中柔性效应不可忽略,这对其高精度控制提出了重大挑战.柔性机械臂控制的核心科学问题之一是建立包含结构柔性特征和动态特性的高精度动力学模型.为此,本文对柔性机械臂运动学建模和动力学建模研究进行了综述.作为动力学建模的基础,本文首先综述了柔性机械臂的运动学建模方法,主要介绍了曲率法、伪刚体运动学(PRB)方法、基于Cosserat杆的运动学建模方法、结构几何分析方法、Denavit-Hartenberg(D-H)法及坐标法、数据驱动和机器学习方法等.随后,本文详细综述了柔性机械臂的动力学建模方法,主要包括集中参数系统法、假设模态法、有限元法.最后,本文简述了目前柔性机械臂动力学研究的主要内容,并对未来研究做出展望.

关键词： 伪速度   欧拉-庞卡莱方程   移位算子   高效率   动力学模型  

摘要： 伪速度的引入导致了拉氏方程的广义化,使得通过欧拉-庞卡莱方程建立多体系统的动力学模型,实现了动力学的全局描述,并保持了潜在理论结构和拉氏方程的优点。并且其惯量矩阵相对简单,对于完整或非完整约束系统都适用。空间算子代数中的移位算子结合了关联矩阵、通路矩阵和低序体阵列的特点,而且形式更简单,更容易在计算机上实现,最重要的是它包含了运动学和动力学递推关系。将其引入动能函数的计算,提高了效率,避免了重复计算、交叉运算。最后给出了算例及仿真。

关键词： 踝关节骨折   机械动力牵拉法   平衡功能强化训练   踝关节功能  

摘要： 目的探讨机械动力牵拉法辅助平衡功能强化训练对踝关节骨折术后患者疼痛程度、踝关节功能的影响。方法选取2022年1月—2023年7月我院收治的80例踝关节骨折术后患者作为研究对象,按照随机数字表法将其分为对照组和观察组,各40例。对照组采用平衡功能强化训练,观察组采用机械动力牵拉法辅助平衡功能强化训练,两组均训练60 d。比较两组治疗前后患者踝关节疼痛程度、踝关节功能及生活质量改善状况。结果治疗后,观察组疼痛视觉模拟评分(1.64±0.30)分低于对照组的(2.76±0.52)分,美国矫形足踝协会踝-后足评分(85.13±4.20)分、足踝能力评估量表评分(82.68±8.02)分、平衡量表评分(42.51±3.89)分均高于对照组的(72.26±4.14)分、(72.13±7.75)分、(36.72±3.61)分,生活质量综合评定问卷中的心理功能评分(81.50±3.41)分、躯干功能评分(76.83±3.11)分、社会功能评分(82.34±3.74)分均高于对照组的(70.34±3.57)分、(68.72±3.05)分、(71.52±3.84)分,组间差异有统计学意义(P<0.05)。结论机械动力牵拉法辅助平衡功能强化训练可有效缓解踝关节骨折术后患者疼痛,加速踝关节功能恢复,提高生活质量。

关键词： 柔性机械臂   变长度梁   回转运动   伸缩运动   弹性振动  

摘要： 大范围转动和伸缩运动是某些机械臂系统的典型运动特征,如快堆中燃料组件转运机构.为了实现精准定位操作,设计过程中需要考虑机械臂的弹性振动问题.本文从刚体运动和弹性变形耦合的角度出发,运用广义Hamilton原理建立了一种变长度回转梁的时变动力学方程.通过变量替换,利用假设模态法得到二阶变系数微分方程,并采用Newmark-β法进行求解.根据计算结果,讨论了不同回转角速度和轴向伸缩情形对机械臂末端弹性振动的影响,并说明了在此类柔性机械臂振动分析中考虑刚弹耦合的必要性.

关键词： 多移动机械臂   动力学建模   李雅普诺夫直接法   反步法  

摘要： 随着社会生产力的发展和发展需求的提高,移动机械臂凭借着自身优势,受到学术界和工业界的广泛关注.但在许多工作场景下,单个移动机械臂有着自由度数以及载荷的限制,无法顺利完成任务.为了更好地满足任务需求,多移动机械臂系统应运而生.在上述工业背景下,本文建立了多移动机械臂系统的动力学模型,并针对该动力学方程进行了稳定性分析.首先通过拉格朗日方程建立单个移动机械臂的动力学方程,将多体动力学软件仿真结果同动力学模型数值计算结果进行对比,验证了模型的正确性.随后联立多个移动机械臂的动力学方程和操作对象的动力学方程,得到封闭形式的多移动机械臂系统的动力学方程.再利用关节位置误差和速度误差设计李雅普诺夫函数,通过反步法获得了关节力矩的控制律.最后在多体动力学软件仿真中,察看轨迹是否能跟踪上期望信号来检验控制律的有效性.

关键词： 机器人视觉去雾   动力学运动   视觉感知   图像分割   透射率  

摘要： 从机器人系统动力学运动的角度来看,视觉感知在机器人和环境之间的智能互动中发挥着越来越重要的作用。由此,提出一种面向机械动力学运动的机器人视觉去雾系统。首先介绍了视觉反馈控制对于机器人机械动力学运动的重要性,然后基于大气散射模型,采用图像分割方法在天空区域中估计全局大气光值,并建立雾图像和透射率之间的映射关系,设计了多尺度卷积神经网络(Multi Scale Convolutional Neural Network,MS-CNN)优化场景透射率。实验结果表明,面向机械动力学运动的机器人视觉去雾方法的结果更接近于清晰图像,该方法的均方误差(Mean-Square Error,MSE)值低,表明所提出算法的失真小,图像内容更接近原始图像。

关键词： 采摘机械臂   动力学模型   拉格朗日方程   自由度  

摘要： 以果蔬采摘机械臂为研究对象,设计一种能够在特定环境中使用的4自由度果蔬采摘机器臂,利用拉格朗日法建立机械臂运动学分析模型,并进行数值仿真。结果表明:机械臂运动过程平稳,能够满足采摘过程的精确控制和使用,各关节的最大力矩值均在合理设计范围内,能够满足果蔬采摘过程的作业需求。

关键词： 耦合动力学   漂浮基体   机械臂   控制   仿真  

摘要： 在执行空间任务过程中,漂浮基机械臂系统内部的动力学耦合现象使得基体姿态调整和机械臂末端定位与控制问题变得更加复杂。综合考虑多种空间漂浮基机械臂系统共性特征,关注机械臂与基体耦合规律,建立统一的耦合动力学模型,并利用整个系统的非完整性特征和耦合特点,对特定系统设计解耦控制规律。通过控制机械臂关节主动运动实现基体位姿可控和机械臂末端任务不受制约的目的。结果表明,通过合理设置控制参数,在解空间存在的情况下,能够达到漂浮基体与机械臂末端协调运动的目的。