ISBN: (纸本)9787030749918

关键词： 大柔性   多臂节臂架系统   刚柔耦合模型   动力学分析  

摘要： 为更加准确地研究复杂载荷下大柔性、多臂节机械臂架系统的动力学特性,提出基于刚柔耦合特性对臂架系统进行动力学仿真分析的方法。首先,根据臂架系统及部件的实际尺寸建立三维模型,并将臂架系统中弹性变形较大的转台,三、四、五节臂架考虑成柔性体;然后,在ANSYS WorkBench中建立臂架系统的刚柔耦合模型并进行仿真分析;最后,通过分析得到关键柔性体部件铰点的载荷受力曲线与臂架系统中柔性体部件的应力云图。分析结果表明:大柔性、多臂节机械臂架系统在设计中考虑柔性体因素进行刚柔耦合分析与工程实际更加相符,也可以更好地为臂架系统的改进与结构优化奠定基础。

关键词： 动力学参数辨识   蝴蝶优化算法   单纯形引导   机械臂  

摘要： 为了提高机械臂动力学参数的辨识精度,提出了基于单纯形引导蝴蝶算法的辨识方法。建立了机械臂动力学模型和参数辨识模型,分析了参数的可辨识性,并设计了最优激励轨迹。以蝴蝶优化算法为基础,提出了单纯形引导陷入局部最优蝴蝶的脱困方法,在脱困的同时蝴蝶适应度也得到了提高;设计了全局搜索与局部开发的动态切换概率,用于平衡算法的全局搜索能力和局部开发能力。综合以上两点改进,提出了单纯形引导蝴蝶算法的参数辨识方法。经RS010N机械臂的参数辨识实验可以看出,单纯形引导蝴蝶算法的搜索速度略快于蝴蝶算法,同时单纯形引导蝴蝶算法的参数辨识精度远高于蝴蝶算法,证明了改进策略的合理性和单纯形引导蝴蝶算法在参数辨识中的有效性。

关键词： 水下机械手   控制系统   水流环境   静水环境   湍流  

摘要： 水下机械手是水下作业中难以替代的设备,目前国内外学者研究水下机械手时大多没有针对水体环境进行详细分析,未总结不同水体环境下的机械手动力学模型。在研究水动力学的基础上,把水体环境分为静水、结构化水流和湍流等3种状态。通过归纳3种水体环境下水下机械手的相关研究,对水下机械手的动力学建模与控制方法进行总结,这对水下机械手精确作业与控制具有一定的借鉴意义。

关键词： 选矸机械爪   ADAMS   动力学分析  

摘要： 为解决选矸过程中选矸机械臂抓取准确度因变形量过大导致选矸效率较低的问题,设计了一种框架式选矸机械爪来替代选矸机械臂。利用SolidWorks对机械爪进行建模,将设计好的结构导入ADAMS中,通过施加驱动函数得到各零件的速度,将数据结果导入ANSYS中作为约束条件进行仿真。结果表明:在工作中变形最大部位为基体与齿轮杆联接处,最大应力为25.344 MPa。此时最大变形量为4.663×10-5mm,与现有选矸机械臂相比机械爪末端最大变形减少了79.12%。提高了机械爪抓取物体过程中的精确度。

关键词： 爬壁机器人   磁吸附   机械臂   动力学分析  

摘要： 火电站锅炉在长期的使用过程中就会出现水冷壁管的高温腐蚀及磨损,导致水冷壁管的厚度变薄,容易出现水冷壁爆管,导致停机检修。水冷壁的检修以前主要靠人工搭建脚手架进行检测,工期长、效率低,目前出现了磁吸附的锅炉水冷壁爬壁检测机器人代替人工作业,但是由于爬壁机器人在水冷壁检测过程搭载机械中工况十分恶劣,容易出现机器人在行走水冷壁表面结焦或者水冷壁变形出现的凸台或凹坑区域时因磁吸附力不足有滑落风险,另外机器人有时还需要搭载机械臂进行燃烧器的视觉检测,进一步加大滑落风险。文章通过建立搭载机械臂的机器人与水冷壁动力学分析模型,对机器人在通过凸台、凹坑两种区域工况进行模拟分析,得出机器人在不同工况下磁轮与管壁之间接触力、摩擦力、磁轮吸附力及机器人质心变化变化情况,为后期机器人磁轮设计及机器人爬行测试提供参考。

关键词： 新型系泊装置   机械臂   动力学   系泊分析  

摘要： 新型系泊装置是一种以机械臂吸盘代替传统缆绳的系泊方式,更加高效便捷,同时也更具安全性。通过对船只码头系泊的状况进行水动力分析,得到船体质心的运动响应及载荷数据,进而实现水动力条件下的系泊机械装置动力学仿真分析,得到系泊工况下机械臂各关节的驱动力矩曲线,为之后机械臂控制系统的研究提供数据支撑。

关键词： 农用机械   动力系统   能量管理  

摘要： 针对小型纯电动设施农用机械在较大功率工况作业受动力电池比能量限制的问题,设计一种以电网电源为主,小容量动力电池和小型增程器为辅的多源动力系统驱动方案。结合设施农业实际的作业需求,采用规则控制策略和模糊控制策略结合的能量管理方法,基于Simulink建立系统模型进行仿真分析。结果表明:在中载作业中,模糊控制下的小容量动力电池和小型增程器可以满足续航需求,动力系统中动力电池质量相较于纯动力电池供电系统降低了48%,体积降低了35%;在重载作业中,作业相同时长,多源动力系统的动力电池质量相较于无模糊控制的多源动力系统降低了70.25%,体积降低了66.82%,相较于纯动力电池供电系统降低了86.48%,体积降低了83.1%。本文为小型纯电动农用机械受到动力电池质量和体积大的约束问题提供一种解决思路。

关键词： 装配式桥梁   吊装机械臂   动力学建模  

摘要： 如果在吊装机械臂上承担较大质量的物体,会造成其生成弹性形变。为保证吊装机械臂的精度,设计装配式桥梁吊装机械臂动力学建模方法。结合每一个关节,分析机械臂模型结构,定义质心矩阵,建立吊装机械臂下的动力学空间坐标系。计算机械臂弹性形变量,结合摩擦力得到非线性弹性形变模型,定义优化目标函数,计算个体适应度值,获取更好的搜索结果,建立吊装机械臂动力学模型,得到吊装机械臂动力学建模方法。实验结果显示,在4个关节部位,该动力学模型的误差均不超过1×10-4rad,可见其精度较高,具备极好的应用价值。

关键词： 轮式移动机械人   路径跟踪   动力学建模   滑模控制  

摘要： 针对轮式移动机械人的路径跟踪问题,设计了基于动力学模型的滑模路径跟踪控制器。首先,对轮式结构特点进行了分析,建立了形心与质心的运动学转换模型;其次,针对轮式移动机械人侧向无滑移的特点,建立了非完整约束方程,运用拉格朗日乘子法在轮式移动机械人形心处建立了动力学模型;最后,基于航行角误差与垂直距离误差设计了指数趋近的滑模路径跟踪控制算法,利用李雅普诺夫稳定性理论验证了控制系统的稳定性,并运用MATLAB对斜直线路径跟踪进行了仿真,仿真结果表明轮式机械人能够快速收敛到期望路径上,验证了控制算法的有效性。