非结构化环境下四足机器人避障性能研究

针对机器人在非结构化环境中的自适应运动问题,研究设计一种四足爬行机器人,主要由膝关节/髋关节组成,结合机器人数学基础,建立机器人运动学模型。鉴于生物控制中节律运动特点,利用hopf神经元模型对生物中枢模式发生器进行机理建模,设计基于CPG模型的四足机器人网络拓扑结构,分析四足机器人拓扑结构下的步态特点。采用ADAMS软件对该机器人避障的特性进行仿真分析,结果表明:该模型能够便捷地切换方向,完成避障运动,拓展了生物控制在多足机器人运动中的应用。     

新型履带式管道机器人变径机构动力学分析与仿真

为提高履带式管道机器人的驱动效率与管道适应性,基于升降机式与滚珠丝杠螺母副式变径机构,提出了一种滚珠丝杠螺母副三角升降式变径机构。设计了变径机构并阐述了其工作原理。通过对变径机构动力学分析与基于虚功原理的驱动特性分析,确定影响驱动电机输出转矩大小的主要参数。利用多体动力学仿真软件ADAMS建立一组变径机构模型并对其进行了动力学仿真分析。仿真结果表明了电机输出转矩与支撑角间的变化关系,为选取合适的电机转矩与支撑角变化范围提供了理论依据。     

基于ADAMS的安全阀上料车升降机构动力学研究

为了进一步提高安全阀上料的自动化水平,课题组提出了一种能够独立完成上料工作的自动上料车。上料车升降机构在上料过程中的动力学状况对工作中的运动和稳定性具有较大的影响,因此需要对上料车升降机构进行动力学分析。课题组首先简化固连的复杂刚体,利用SolidWorks三维软件建立简化后的上料车三维模型;然后采用拉格朗日法建立动力学方程;最后将三维模型导入ADAMS进行动力学仿真分析,得到了上料车升降机构运动过程中电机驱动扭矩、螺杆受力和滑动轴承受摩擦力的曲线。结果表明：上料车升降机构在运动过程中具有较高的可靠性和稳定性。该研究为上料车升降机构主要部件的选型制造提供了参考。     

掘进机减速器的虚拟样机仿真研究

在UG中建立掘进机截割减速器的三维简化模型,导入ADAMS中建立掘进机截割减速器虚拟样机模型并进行运动学、动力学仿真。得出不同工况下第一级行星轮所受最大力。利用Nx—Nastran软件及动力学得出第一级行星轮所受最大力对其进行疲劳寿命分析。     

基于CDIO的回归工程教育理念的研究与实践

对内燃机曲柄连杆机构的工作性能进行仿真分析是该产品设计过程中的重要组成部分。运用机械系统仿真软件ADAMS,建立了曲轴、飞轮、连杆、活塞在内的虚拟样机模型,之后将曲轴视为柔性体,利用PRO/E建立曲轴的三维实体模型,导入ANSYS进行模态分析,生成中性文件,再导入ADAMS中生成曲轴的柔性体模型来替换刚体模型,构造刚柔混合体模型,通过对模型的多体动力学仿真,得到曲轴连杆和活塞的运动特性曲线,为以后内燃机的优化设计及疲劳分析提供参考。     

基于虚拟样机的机车齿轮传动系统建模与故障仿真分析

以DF4B型机车齿轮传动系统断齿故障为研究对象,利用三维实体建模软件SolidWorks精确建立正常齿轮传动系统及3种不同程度轮齿断裂模型。将模型导入ADAMS中添加约束和驱动,建立多体动力学模型,进而对断齿故障模型的振动影响进行仿真分析,测量齿轮箱振动信号。利用Matlab进行时域、频域分析,将不同故障程度齿轮分析结果与正常模型结果进行对比,得到了齿轮箱断齿故障发生与否及不同程度下的故障特点。     

可变形履带式机器人行走机构设计及运动仿真

针对移动机器人在非结构化地形环境中负载能力低、运动稳定性较差的问题,设计了一种可变形履带式机器人行走机构。该机器人采用4节履带构型,有效地增加了与地面的接触面积,从而提高了其运动稳定性。将椭圆形成原理应用于履带张紧机构的设计当中,采用双椭圆摆臂回转机构,设计可变形履带机器人模型。为了描绘机器人的越障性能,从运动学的角度分析了机器人在爬越台阶和跨越沟壑2种典型障碍的运动过程,并得出相应的越障极限参数。利用Adams建立仿真模型,对机器人的虚拟样机进行了动力学分析。仿真分析表明机器人能够翻越200 mm高的台阶和300 mm宽的障碍,并得出驱动机器人运动的力矩曲线图。本研究为后续改进及优化研究提供了参考。     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足，课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换；采用修正的Kutzbach Grubler公式对变径机构自由度进行了分析；利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解；利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型；最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理，运动平稳，具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

基于刚-柔耦合模型的高速机车齿轮传动系统断齿故障仿真分析

用三维建模软件SOLIDWORKS对DF4B型机车走行部传动系统进行建模,并利用有限元软件ANSYS对故障齿轮进行柔性建模,再将三维模型导入动力学仿真软件ADAMS中,建立刚-柔耦合模型并进行仿真,最后分析了不同测点处的振动仿真结果。结果表明:通过对不同故障齿轮的振动信号进行频谱分析可准确的判断出故障的发生频率及故障的严重程度。通过对同一故障的不同测点进行分析可知振动信号的传递性,从而为状态监测中传感器的布置提供了理论依据。 更多还原     

基于ADAMS的Stewart并联机构参数化建模与仿真

从反解运算着手推导了Stewart并联机构运动学方程,建立了单刚体、多刚体动力学模型。为了验证所推导方程的正确性,利用ADAMS软件建立了参数化模型,进行了单自由度方向上的运动仿真,将所得的仿真与理论结果进行对比,证明了理论建模的正确性。     

麦克纳姆履带式爬壁机器人磁吸附单元结构设计与仿真

为了解决履带式磁吸附爬壁机器人负载能力和运动灵活性之间的矛盾问题,结合Halbach永磁铁阵列的优势与麦克纳姆轮的灵活性,提出麦克纳姆履带式爬壁机器人的概念,并设计了安装于履带链节上且磁吸附力可调的新型磁吸附单元。首先,介绍磁吸附单元的结构和原理;然后,运用Ansoft Maxwell软件对磁吸附单元进行仿真,通过与传统Halbach磁吸附单元对比分析,结果表明,麦克纳姆履带式Halbach磁吸附单元结构在脱离工作表面时最大最小磁吸附力比值大,使得磁吸附单元便于与壁面脱离;最后,运用ADAMS软件进行磁吸附单元动力学仿真,得到该过程磁吸附力变化曲线图和驱动电机输出扭矩变化曲线图。仿真结果验证了采用麦克纳姆履带式Halbach磁吸附单元的履带式爬壁机器人运动更平稳,灵活性更高,电机消耗功率更少。     

可调足式机器人腿部机构设计

为实现腿部机构足端轨迹多样化以增强足式机器人地面适应性，同时提高其运动稳定性，课题组基于曲柄摇杆和曲柄滑块机构设计了一种可调整足式机器人腿部机构。采用解析法对该机构进行了运动学分析，建立了以理想的足端轨迹为设计要求的单目标优化模型，考虑了腿部机构运动过程中的平稳性，引入了速度波动指标，以轨迹 速度为设计目标，采用NSGA Ⅱ多目标优化方法对机构进行优化，对优化结果进行了对比分析；基于多目标优化结果建立了腿部机构的足端轨迹库，并进行腿部机构多步态分析；以该腿部机构构建4足机器人三维模型，运用ADAMS对整机进行运动仿真。研究结果表明：多目标优化比单目标优化的轨迹误差增大了0.16%，而速度波动降低了5.84%；多目标优化与已有相关研究相比，速度波动幅值降低了25.44 mm/s。4足机器人三维模型仿真结果验证了可调整腿部机构的设计具有可行性。     

插齿机主传动机构的运动学仿真与优化设计

应用虚拟样机技术和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了两种插齿机（瓦特型六杆机构）主传动机构的模型，对两者进行了运动学仿真，以插齿刀在工作区间速度平稳性为目标，分别对两个模型进行了优化设计，阐明了ADAMS对插齿机主传动机构进行运动学仿真及优化的优点，并分析和比较了两种模型的性能特点．     

基于ADAMS的双足机器人建模仿真方法

针对机器人实验过程中物理实验成本较高而建模仿真不够精确的问题,提出了一种将SolidWorks绘制的虚拟样机和由Matlab/Simulink建立的基于ZMP理论的控制系统导入动力学仿真软件ADAMS进行联合仿真的方法。该方法有效地克服了ADAMS建模尺寸精度小的问题,能够发挥3个软件的优势,提高系统的动态响应能力,实现机器人实体和活动环境的高精度建模。     

等离子去板坯毛刺机器人机构设计与研究

针对钢铁行业现有板坯毛刺去除方法(如刮刀式去除法和锤刀式去除法)无法满足去毛刺质效的需要,提出了一种专用机器人等离子去板坯毛刺的新方法,为此正向设计了一种5自由度专用机器人本体,并对其进行研究。首先根据连铸工况及生产线布置确定机器人总体设计方案;然后对该机器人各关节传动方案进行选择,并用SolidWorks对相关结构进行设计,使用相关选型方法对各关节电机及减速器进行计算选型;最后利用ADAMS动力学仿真软件对机器人进行运动轨迹仿真。仿真结果表明:所设计机器人机构以及电机和减速器的选型是合理的,满足设计要求。     

单腿三维跳跃机器人动力学建模及控制

在三维环境中实现连续、稳定和准确地跳跃是单腿跳跃机器人的研究难点，课题组设计了一种质心可准确抵达三维空间中目标位置点的单腿跳跃机器人。基于弹簧加载倒立摆(SLIP)动力学模型，实现了对机器人起跳速度的控制，使可控连续跳跃成为可能；基于反作用轮倒立摆(RWP)动力学模型和角动量守恒定律，实现了在3个惯性尾辅助下的三维姿态实时控制；集成SLIP模型，RWP模型和课题组提出的落地后转向策略，设计了机器人质心可精确到达预期三维目标点的连续跳跃算法。仿真结果表明：该单腿跳跃机器人可实现在三维环境中的连续、稳定和准确跳跃，从而验证了课题组提出的三维跳跃动力学模型及其控制算法的可行性。     

基于RecurDyn的4旋翼摆臂式清洗机器人设计

针对爬壁机器人越障过程产生的控制复杂和过程运动不连续的问题,课题组通过引入柔性关节,在机器人本体上设计了摆臂越障机构及旋翼推力系统,并从运动学角度分析机器人攀爬障碍物时的运动机理,以及建立了机器人壁面攀爬的运动学模型,计算出机器人在不发生失效形式下,旋翼电机理论输出转矩,绘制了旋翼电机输出转矩和壁面角度变化的关系图,并利用RecurDyn软件对爬壁机器人越障过程进行运动学仿真,绘制出机器人重心高度的变化和时间关系图。结果表明：机器人旋翼推力机构的吸附性能良好,机器人能够平稳地在壁面完成爬行和越障。     

装箱机双四杆机构的动力学仿真分析及结构优化

为了减轻双四杆装箱机机构的质量，以减少实际生产过程中的耗材,采用Pro/E建立了装箱机双四杆机构零件的三维模型，并导入ADAMS软件建立了虚拟样机，然后进行动力学仿真，得到杆的受力数据，接着运用MATLAB软件对这些数据进行处理，分别对其进行抗拉形式和抗弯形式强度分析和校核，最后在满足强度的条件下得到较合理的截面参数和形状。     

机床机械手结构设计与仿真

设计了一种液压驱动的机床机械手,分析比较两种设计方案并选择较为合理的一种,在此基础上通过详细分析与计算,完成该机械手的结构设计,并利用Solidworks软件建立了该机床机械手的三维模型,利用FluidSim软件建立了实现所设计机床机械手动作的液压系统原理.液压系统仿真结果表明了设计方案的正确性和可行性,对实际的生产应用具有一定的参考价值.     

基于刚柔耦合模型的混凝土泵车臂架系统动力学仿真

以某五节臂混凝土泵车臂架系统为研究对象,结合有限元理论和多体动力学理论,采用模态综合法,建立混凝土泵车臂架系统的刚柔耦合模型,以实测转台位移时间历程为激励,通过动力学仿真软件ADAMS对水平工况下臂架系统的泵送过程进行了动力学仿真,通过现场试验数据,验证了该方法的合理性。为泵车臂架系统结构动力学分析和结构改进提供了一种有效方法。