三关节位姿约束单驱动非圆齿轮五杆手指机构研究

为了克服传统多杆手指机构的不足并且满足更多仿生手指的应用要求,本文提出一种基于三关节位姿约束的单驱动非圆齿轮五杆手指机构设计方法。根据手指实际尺寸以及运动位姿,建立n位姿点约束条件,采用运动学映射理论以及矩阵奇异值分解法求解了满足给定约束条件的铰链点曲线,进一步根据两个驱动输入杆转角关系设计满足位姿点要求的非圆齿轮副,并推导单驱动非圆齿轮五杆手指机构的IO方程。在此基础上,以三关节的5位姿约束条件为例,并根据杆长、误差、铰链点选取范围、非圆齿轮传动等其他约束条件,确立铰链点A和B的可行曲线解域,并最终得到满足全部约束条件的单驱动非圆齿轮五杆手指机构参数,设计了手指机构样机并进行相关试验。该试验样机表明本文提出的设计方法是正确和有效的。     

农业机械底盘机械式变速箱虚拟装配

研究了农业机械的机械式变速箱虚拟装配模型建立方法,并实现了其虚拟装配.将虚拟装配模型分为装配零件固有信息和动态信息的对象模型、装配成员之间层次关系的装配树模型、零部件之间配合约束的关系图模型,通过CAD系统与虚拟装配系统之间的模型数据转换方法获取装配模型信息,在虚拟装配系统中建立装配模型.采用基于空间位置和几何约束的自由度分析法,实现了虚拟装配过程中的运动约束.利用虚拟现实软件EON及其二次开发技术,建立虚拟装配模块,实现了某机械式变速箱的虚拟装配过程.     

基于MATLAB的六自由度机械手的运动分析与仿真

针对串联六自由度机器手的仿真运动轨迹,根据DH参数法求解出机器人末端执行器的位姿矩阵表达式,求解出机械手运动的正逆解,对于多解问题给出优选函数。使用MATLAB Toolbox建立机械手运动模型模拟机械手的运动过程,验证机械手正逆运动学的正确性,为后续的分析、控制、优化提供运动学参考。     

图热点和树结点双向驱动汽车备件系统可视化研究

针对国内汽车企业不具备整车齐全的三维CAD模型的实际情况，提出一种基于动态装配图热点和产品结构树结点双向驱动的备件数据可视化管理方案，在Delphi开发平台上将Action Script技术和ActiveX技术集成到可视化备件管理系统中。详细阐述了图热点驱动和树结点驱动的程序实现流程．给出了动态装配图、装配结构树和界面数据窗三者之间的联动关系，实现两种驱动的等效性。为了便于用递归算法遍历结构树，对复杂网状结构的零部件从属依赖关系进行规范化处理．使之成为树形结构。采用约束递归迭代，对一次性加载零部件的层数和范围进行约束，用统一的虚拟临时结点代替当前非叶子结点的子结点，实现整车装配关系结构树构造过程的优化。     

移动并联式六自由度转运调姿方法研究

针对大型航天相机长距离转运和快速精确自动调姿需求,提出一种基于全向移动平台和3-RPS并联调姿机构的移动并联式六自由度调姿方法。首先,测得相机当前姿态和目标姿态,推导二者位姿矩阵;通过运动学模型反解全向移动平台和并联调姿机构的各轴运动参数,将多轴耦合的空间六自由度完全解耦;建立全向移动平台和并联机构的运动学模型,实现上述运动参数的驱动;最后,进行了调姿算法试验,结果表明,调姿设备能够快速精准实现大型相机任意姿态向目标姿态的自动化柔性姿态调整,全向移动平台移动精度优于0.3mm,旋转精度优于0.05°,并联机构杆长精度优于0.5mm,验证了自动调姿的准确性。     

基于UG的水稻割晒机割台虚拟样机设计

虚拟样机可以对机械系统进行运动学和动力学分析。为此,运用三维建模软件UG对水稻割晒机割台零部件进行三维建模、装配,完成割晒机割台的虚拟样机设计。虚拟样机的设计需要高尺寸精度与各零部件之间的准确约束,通过零部件的三维绘制与装配,再进行整机的装配,对样机进行干涉检查,可提高研发效率。虚拟样机的设计为后续的虚拟样机运动仿真、割台的结构优化奠定了良好的基础。     

采摘机器人承载平台构型设计与工作空间分析

通过构型演变,设计一种五自由度采摘机器人承载平台机构,去掉Stewart六自由度并联机构的一条驱动支链,得到五驱动支链并联机构。机构采用SPS支链为驱动支链,驱动支链对运动平台无约束。由于仅有5条驱动支链,需增加1条约束从动支链限制运动平台1个空间自由度。为此,采用螺旋理论分析约束从动支链,得到满足不同自由度的从动支链约束螺旋和对应结构,综合出具有不同运动特征的五自由度并联机构。针对此类五自由度并联机构构型,提出了机构构型的符号表示方法,建立了机构的输入与输出关系方程,利用速度Jacobian矩阵研究机构的奇异性,选取无奇异的机构构型为承载平台,并计算了承载平台的工作空间。     

联合收割机割台总成的虚拟装配

研究了基于虚拟现实技术的联合收割机割台总成的虚拟装配.根据产品的装配结构模型,生成了联合收割机割台总成的装配结构树;采用UG建立了割台总成零部件的三维数字模型,导入到数字制造仿真软件,建立了总成各零部件的约束及装配关系,对割台总成进行了虚拟装配.     

基于Petri网的产品拆卸过程规划

引用拆卸优先矩阵来描述产品零件间的物理特性,并以优先矩阵为基础,以Petri网为工具,建立了包括零部件回收价值及拆卸成本在内的产品拆卸Petri网模型,采用Petri网基于不变量的性能分析方法,对模型进行求解,得到了满足需求约束的最佳拆卸序列。     

基于虚关节法的3T1R混联机构静刚度特性分析

基于虚关节法和构件有限元分析建立了考虑驱动副、滚珠丝杆副、线性导轨和运动杆件弹性变形的3T1R混联机构静刚度矩阵模型。通过在构件末端添加多自由度虚拟关节的方式来等效构件的弹性,将支链等效为一系列刚性构件,通过主动副、被动副以及虚拟关节连接的形式,给出了运动关节和虚拟关节变量对机构末端位姿的映射,应用虚功原理得到机构静平衡方程,推导了机构在一定外载下的刚度矩阵模型,采用无量纲变换法定义了局部线刚度和角刚度评价指标与全局线刚度和角刚度评价指标,据此分析了混联机构在典型位姿和工作空间域内的静刚度性能,并利用有限元仿真验证了刚度模型的准确性。结果表明,所建半解析刚度模型具有较高的精度;机构z向线刚度在工作空间内关于x=y轴线对称分布;机构x向、y向的线刚度沿x轴、y轴方向不变,具有解耦性;机构线刚度远大于角刚度。     

四面体式折展机械臂设计与分析

为解决现有部分机械臂收拢率低、末端姿态不可调节等问题,基于四面体单元提出一种折展机械臂机构。首先,阐述了一种单自由度四面体单元机构,该机构具有高刚度和较好的折展性,基于螺旋理论分析了四面体单元的自由度;其次,将多个四面体单元通过特定组合构造一种多自由度折展机械臂机构,以2个四面体单元组成的机构为例,基于几何方法求解各节点的位置、姿态和速度,并得出多个单元组合机构的运动规律;通过ADAMS仿真分析对运动理论分析结果进行验证,应用Workbench有限元仿真软件进行静力学和模态分析;最后,进行了折展实验。研究表明,基于四面体单元的折展机械臂具有多自由度、姿态可调及大收拢率的特点。     

水稻收获打捆一体机打捆装置仿真分析

虚拟样机可以对机械系统进行运动学和动力学分析。为此,运用三维建模软件UG对水稻收获打捆一体机打捆装置零部件进行三维建模、装配,完成水稻收获打捆一体机打捆装置零部件的虚拟样机设计。虚拟样机的设计需要高尺寸精度与各零部件之间的准确约束,通过零部件的三维绘制与装配,再进行整机的装配,对样机进行干涉检查,可提高研发效率。打捆装置虚拟样机的建立为后续的虚拟样机运动仿真及其打捆装置零部件的结构优化奠定了良好的基础。对仿真后输出的曲线进行分析和讨论,使其符合真实的打捆环境,结果表明:各个装置的时序配合精准,能够较好地反映出整个打捆的过程,对实体的组装具有较大的指导意义。     

VR技术在拖拉机零配件设计中的应用

为进一步提升拖拉机零配件的设计与改进效率,将VR技术应用于设计。在虚拟现实核心理念的基础上,选取通用拖拉机关键零配件进行参数设计,将数学模型与物理模型相结合,对整机的传动系统、执行部件进行建模,并通过VR装配调控技术,形成路径规划与装配流程搭建仿真试验平台。试验表明:在VR场景设置下的拖拉机零配件机械设计与装配整体效果良好,设计可视度较实体建模与装配改善效果可提升9. 1%,零配件位姿调控时间提升至0. 52s,调控精准,且大幅度节省设计与装配时间;同时,零件的装配约束度可达到93. 7%,满足设计要求,装配精度可达90%以上。此设计应用可为其他机具改进优化提供理论支撑,具有较强的应用价值。     

基于云平台和虚拟仿真软件的农机部件智能制造系统

为了提高农机零部件设计制造的智能化水平,基于云平台和虚拟仿真软件,将智能制造系统引入到农机部件的设计和生产过程中,利用云平台的虚拟共享存储资源和协同并行计算方式,极大地提高了部件生产过程虚拟仿真的能力和水平,为智能化制造提供了必要的条件.为了验证方法的可行性,采用云平台技术对农机部件的智能制造过程进行虚拟仿真,结果表明...     

农机部件加工夹具设计及其三维装配仿真——基于NX软件

为了降低农机部件加工时因夹具产生的误差,将NX软件三维建模和装配仿真技术应用到了夹具的设计过程中,并引入了神经网络智能化算法,对夹具引起的各种加工误差进行分析,进而减小误差;然后,通过对夹具零部件的三维建模和虚拟装配仿真,验证了智能算法对减小误差的作用。对比夹具采用与不采用神经网络算法引起的加工误差,结果表明:采用神经网络算法可以明显减小夹具引起的加工误差,提高农机部件的加工精度。     

基于Java3D和VRML技术的采摘机械手运动仿真研究

为了实现采摘机器人机械手臂运动虚拟仿真过程的交互性,基于Java3D和VRML虚拟现实技术,提出了一种机械臂交互式三维场景生成及运动仿真系统。为了验证系统的可行性,以采摘机器人机械臂为研究对象,设计了基于采摘机器人机械臂运动仿真系统,并基于网络的特征,通过接口导入机械臂关节的造型文件,实现了采摘机器人机械臂仿真三维虚拟场景创建。对仿真系统进行了实验,结果表明:开发的采摘机器人机械臂三维运动仿真系统可以对采摘路径进行合理的规划,得到和实验基本吻合的轨迹,能够实时地显示关键力矩的变化,为关节结构的优化提供了数据参考。将仿真目标位置和预设位置进行对比发现,最大位置偏差不超过1 mm,从而验证了运动模型和算法的可靠性。     

基于数据手套的虚拟手的实现

在基于数据手套的虚拟现实系统中,虚拟手的实现效果十分重要。首先获取了数据手套的数据,然后采用层次建模方法建立虚拟手的几何模型和运动模型,完成了基于数据手套的人手和虚拟手的交互,大大提高了人机交互的自然性和高效性,同时也使计算机能够完成更加复杂的任务。     

基于网络的汽车构造虚拟实验室构建研究

以虚拟现实技术为基础,分析了虚拟建模方法、模型与网络的交互关键技术及实验室体系分布与实现,构建了基于网络的汽车构造虚拟实验室,实现了汽车零部件虚拟显示、虚拟拆装及远程网上学习的功能。