焊接机械臂结构设计及关键部件强度分析

以自主研发用于工业中常见的相贯线焊缝焊接的机器人为目标,根据所需机械臂性能及结构要求,确定机械臂 总体设计方案及各个机构形式。运用三维软件SolidWorks实现机械臂整体结构的实体建模。分析机器人在其运动范围 内的极限工况,运用有限元软件ANSYS Workbench完成对其关键部件（基座,大臂,小臂）的有限元静态分析,验证了所 设计机器人结构的可靠性,能够满足任务精度要求,为机械臂的样机制作提供了理论依据。     

基于ADAMS的食道诊疗胶囊驱动机器人的动力学研究

为实现消化道类疾病检查中胶囊机器人的转动、前进等复合运动的驱动,课题组提出一种驱动食道诊疗胶囊的设计方案,用于控制食道诊疗胶囊在食道内的运动和定位。首先,利用UG软件建立驱动机器人三维数字化模型;其次,利用拉格朗日法建立驱动机器人的动力学模型;将三维模型导入ADAMS软件,根据设计要求添加运动约束;最后,通过ADAMS软件完成动力学建模与仿真分析,获得驱动机器人各关节的运动特征曲线,利用ADAMS仿真分析,验证了所设计的驱动机器人具有较好的动力学特性。建立的动力学方程为后续食道诊疗胶囊的驱动控制和多物理场仿真提供了参考依据。     

悬挂式协作机器人设计与分析

针对老年人独处晾晒衣物困难的问题,基于人机协作的特点及要求,研究设计一种悬挂式协作机器人,其主要由机械臂和末端手爪等部件组成,机械臂由两关节构成,采用Matlab软件求解协作机器人的运动空间云图;基于指数积公式,求解悬挂协作机器人的运动学方程;依据机器人的工作流程,采用UG软件对其进行运动仿真分析,求解其位移和加速度随时间的变化规律;最后,采用PLC对其进行控制研究,获取机器人的控制信号,为协作机器人的设计研究提供一种理论基础。     

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。     

柴油机曲轴的静、动态有限元分析及校核

采用有限单元法，运用ANSYS软件对6105柴油机曲轴进行了整体三维建模，对整体曲轴进行静强度、刚度的分析校核及模态分析，建立单拐模型，就整体有限元分析中应力较大部位做了分析、校核。为柴油机曲轴改进设计中的结构分析提供了理论依据。     

体感交互式拟人手臂机器人

针对目前人体动作同步机器人造价高,使用过程繁琐,需要穿戴多种传感器设备等缺点,设计并研制了一种不需 要穿戴传感器的人体手臂动作同步机器人。介绍了机器人的结构和系统组成,给出了Kinect读取和共享数据以及转换 为机械臂可用数据的方法,设计PID结合PWM脉宽调速的控制驱动模块,完成了机械臂控制系统的软件。结果表明该 人体动作同步机器人在未经培训的操作者指挥下,能够从不同初始位置完成人类肢体动作发出的指令,并且精度较高。 这一研究可为无传感器肢体交互智能机器人研制提供参考     

面向上纱机器人的末端执行器的结构设计

针对筒子纱的人工上纱效率低、劳动强度高等问题,课题组设计了面向上纱机器人的末端执行器。根据筒子纱的结构特点和上纱工艺要求,采用SolidWorks软件对末端执行器进行建模,设计具有双移动内撑式手爪、自动调节手爪间距装置及气动推纱机构的末端执行器,实现单次2个筒子纱的抓纱和推纱的上纱过程。对抓取机构建立静力学模型,通过SolidWorks软件和ANSYS软件对末端执行器的关键结构零部件进行运动学和静力学的仿真分析。仿真结果表明抓取机构的运动过程稳定,结构可靠,达到了设计要求。     

三维套管变形井有限元几何建模研究

套管变形后，在整形前需要有限元分析模拟整形过程，但是其几何建模比较困难。为了解决该问题，定义多臂井径仪测量平面及其法向矢量，在测量平面上建立多臂井径仪的局部坐标系，确定了局部坐标方向的方向余弦矩阵，导出了测量平面上井径仪的测量臂与套管接触点的全局坐标计算公式。根据上述公式，编写程序将计算结果导入ANSYS软件，再通过曲线拟合、蒙皮、拉拔和网格剖分得到了套管变形后有限元模型。利用多臂井径仪实际测量数据进行套管变形后的几何建模，结果表明：所提出的三维套管变形的几何建模方法是可行的，具有较强的实用价值。     

一种新型服务机器人的设计与分析

随着老龄化社会的到来和机器人技术的发展，服务机器人成为了机器人领域的研究热点之一。以提高服务的舒适性为切入点，设了一款新型服务机器人并对其机械臂轨迹规划进行了研究。首先，结合轮式与足式的优点，设计了一种新型轮足式的服务机器人底盘，并且采用麦克纳姆轮进一步提高服务机器人的运动性能；其次，以人臂为参考对象，确定了服务机器人机械臂的自由度，并建立了服务机器人整体三维模型；最后，在MATLAB中建立机械臂模型，分析了其直线插补运动与曲线插补运动。仿真实验表明，机械臂运动时各关节的角位移、角速度和角加速度都是光滑、无跳变现象，即所设计的机械臂无论是做直线运动还是曲线运动都能够平稳的工作。     

某轨道试验车非线性有限元结构动力学分析

为检验用于标定实验的某轨道试验车是否符合设计要求,对其进行动力学分析。首先采用UG对某轨道试验车进行三维建模,其次利用Abaqus软件建立某轨道试验车的结构动力学有限元模型,最后运用隐式时间积分动力学方法模拟该轨道试验车的牵引和制动过程,并获得整车动态响应和车体的应力、变形以及关键部件应力云图。结果表明:该轨道试验车的车体和关键部件满足设计要求,但牵引系统-牵引杆不满足强度设计要求。分析结果为进一步改进牵引杆结构提供了理论依据,也为轨道试验车的设计提供了参考。     

桁架结构工作台的性能研究

利用SolidWorks软件实现了桁架结构工作台及加强筋板工作台的三维建模,将模型导入到ANSYS Workbench软件中。用ANSYS Workbench软件对2工作台的静态、模态、谐响应进行有限元分析,得出桁架结构工作台静、动态性能优于加强筋板工作台的特点,为机床的优化设计和再制造设计打下了基础。     

浅议“工程制图基础”的教学内容和方法

针对部分学生空间想象力弱,工程制图能力差的现状,提出“工程制图基础”课程的教学内容应该从三维实体造型入手,进而讲解二维工程图。培养学生具有使用三维设计软件进行三维实体建模,并运用三维软件生成符合国标的二维工程图的能力,这是现代设计对工程制图教学提出的必然要求,同时符合人类认识客观事物的规律。将三维建模和二维工程图有机地融合在一起,并辅助于翻转课堂的教学方法和考试考核的多样化,培养学生的学习兴趣,增强学生实际阅读和绘制工程图的能力,为后续课程打下坚实的基础。     

基于BIM的铁路桥梁三维快速建模方法研究

针对铁路桥梁结构复杂、反复修改和多样化的BIM建模要求,单纯利用建模软件手工建模方法已不能很好满足这些要求。通过对桥梁结构分解、参数分析和各部件的数据结构设计,采用数据库实现了桥梁和细分部件参数的管理和编辑。利用BIM API二次技术和.Net编程语言,研发了基于BIM的铁路桥梁三维建模系统,实现了自动化、参数化和批量化的铁路桥梁BIM模型快速创建,解决了桥梁模型快速拼装和精准定位问题,有效提高了建模效率,研究方法具有较好的适应性。     

基于2UU UPU并联机构的4足机器人设计

针对串联4足机器人负载能力低及由误差累积导致的控制精度低的问题，课题组采用2UU UPU并联机构作为4足机器人大腿基本构型，并在动平台上添加一长杆作为小腿结构设计了新型4足机器人。首先基于修正的Kutabach Grübler公式计算单腿机构的自由度并进行验证；其次利用几何关系求解该结构的逆解表达式；然后基于结构的约束条件，借助MATLAB软件求得该并联机构的工作空间；接着在SolidWorks中建立4足机器人的三维模型；最后进行4足机器人的步态规划和仿真分析。结果表明：该机构工作空间大，运动平稳，控制方便，适合作为4足机器人腿部结构。该研究在工程上有一定的实用性。     

基于BIM技术的道路改扩建研究与应用

为方便设计行业人员了解以及选用BIM软件进行道路的三维建模,结合BIM技术在国内道路设计领域的应用现状,运用SWOT分析法对当下国际上最流行的3种道路建模软件的应用情况及特点进行了详尽的对比和分析。以商洛市香菊路道路改扩建项目为例,对Bentley平台的 PowerCivil for China的三维建模设计流程做了详细的介绍,即从建立数字地面模型、道路几何线形设计、横断面模板定制、廊道设计等方面分析了PowerCivil在使用过程中存在的优缺点,并从几何线形设计和廊道设计方面对比了PowerCivil和Civil 3D的异同,接着尝试将PowerCivil的建模成果与实景网格进行合并,指出了两者合并过程中可能会出现的问题,给出了相应的解决办法,最后将两者融合的成果导入LumenRT输出动画。研究认为,BIM方法相较于其他建模方法来说,设计成果更加直观、形象,可以为项目决策提供更加可靠的依据,但其设计成果目前还并不能完全应用于指导项目的施工阶段。研究结果表明,运用PowerCivil软件进行道路的三维建模,可以更准确地呈现其在实际项目场景中的情况,对推广BIM技术在道路改扩建中的应用具有很大的意义。     

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     

基于模流分析的直角弯管注塑模具设计

以弯管注塑模具设计为对象,运用计算机辅助分析软件Moldflow对弯管进行分析.以分析结果作为模具结构设计的依据,利用三维软件UG进行了弯管注塑模具的结构设计.根据弯管结构特点,设计了弯管的成型零件,完成了弯管侧向抽芯机构的设计,完成了浇注系统和顶出系统等各部分,最终实现模具的成功试模.以计算机辅助分析软件的分析结果指导注塑模具结构设计,优化了注塑模具的结构设计,提高了设计效率,缩短了设计周期,降低了生产成本.     

三自由度机械臂增材制造装置及控制系统设计

针对传统增材制造装置结构单一和打印空间有限的问题,开发了一种三自由度机械臂熔融沉积式增材制造装置。对该装置进行三维建模,其主要包含1个转动关节和2个移动关节,采用θ、ρ和z作为该装置旋转运动、水平运动和垂直运动的参量,基于圆柱坐标系进行运动建模和运动分析。选用倍福控制器C6920作为三自由度机械臂熔融沉积增材制造装置的控制系统,基于TwinCAT软件进行人机交互界面的开发,采用G代码编写各轴的联动程序,将传统的基于笛卡儿直角坐标系的直线插补转化为基于圆柱坐标系下的插补运算。最后,在三自由度机械臂熔融沉积式增材制造样机上进行了零件打印实验。与传统台式熔融沉积式增材制造装置相比,打印零件在尺寸精度和表面质量方面显著提高。     

基于Robot Studio的机器人等离子去板坯毛刺工作站设计与仿真

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情况,提出了一种机器人等离子去板坯毛刺的新方法,并采用Robot Studio软件进行了工作站的设计与仿真。首先采用Solid Works软件对等离子切割枪、输送板坯辊道、悬挂机器人的龙门、线性传感器进行三维建模,再将所绘制的模型导入Robot Studio软件中,在尽可能贴近实际工况的条件下通过编辑Smart组件、配置机械人运动参数、进行离线编程等步骤,最终建立完整的等离子去板坯毛刺机器人工作站。仿真结果表明:可以完整实现机器人等离子去板坯毛刺工作站的功能,为实际搭建机器人等离子去板坯毛刺工作站奠定了基础。     

一种CAD制图快速入门的教学方法探索

分析了初学机械制图时难学的原因,及用二维平面图形表达三维形体时的局限性,提出在学机械制图前,先学会使用CAD软件进行一般形体的三维建模,直接三维制图。