2018, 46(9):1-5. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.001
摘要:为了扩大Delta机器人的工作空间,将传统的三自由度Delta机器人静平台安装在一个XY直线导轨的动平台上,组成了一种新型冗余驱动的XY-Delta机器人。其中Delta机器人与XY平台分别使用运动控制卡和PLC作为控制单元。设计并实现了一套以工控机作为上位机,运动控制卡与PLC作为下位机的分散控制系统,使XY-Delta在数学模型、机械系统、控制系统和规划算法上实现一体化。实践表明:该系统有运动速度快、精度高、工作空间大和廉价等特点。
2018, 46(9):6-9. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.002
摘要:设计了一套基于PMAC运动控制卡的金属激光快速成型(3D打印)机,采用PMAC运动控制器控制各电机轴运动、I/O数据采集。介绍了该系统的硬件组成和软件结构,考虑到工作台驱动电机的定位精度对零件成型质量影响非常大,研究使用PMAC定位精度补偿技术对该轴进行定位精度优化,在样机实现中效果良好,达到了预期。
2018, 46(9):10-12. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.003
摘要:以光伏板清扫机器人为研究对象,建立电液比例位置控制系统数学模型,利用仿真工具Simulink对原设计系统和PID校正后系统进行仿真分析。结果表明,校正后的系统响应速度和稳定精度得到了很大的改善,经校正后,该系统能较好地满足清扫机器人性能要求。
2018, 46(9):13-16. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.004
摘要:针对风力发电机检测和维护工作的日益增多,为避免工人高危作业,设计出了一种新型风力发电机检测和维护任务的爬壁机器人。分析了该机器人对风力发电机进行检测和维护工作的实际意义;提出了该机器人的设计技术指标和技术路线,并对机器人的基本功能方案做了重点分析,确定出了机器人的机械本体结构,为防止吸附失效,建立了机器人克服沿壁面脱落、倾覆及吸盘泄漏等几种危险状态下的力学模型,并进行MATLAB仿真分析,确定出了临界吸附力,为机器人吸附装置的吸附力的确定提供参考依据。
2018, 46(9):17-22. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.005
摘要:根据已设计出的下肢外骨骼模型以及由公式推出的外骨骼运动特性,设计液压缸的负载轨迹情况;对液压控制系统进行静态特性和动态特性分析,确定出液压系统的参数;通过用Simulink仿真对P控制、PI控制、PID控制3种方法进行比较,最终确定利用PID控制方法驱动下肢外骨骼运动。
李增增 , 樊军庆 , 廖双泉 , 马庆芬 , 张宝珍 , 王高平 , 王文
2018, 46(9):23-27. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.006
摘要:为了解决目前天然橡胶干燥生产线胶车卸胶工序完全依靠人工操作,人力成本高、工作效率低的问题。根据干燥过后胶车到达卸胶工位的实际情况,设计了一套天然橡胶干燥生产线的全自动化卸胶装置——卸胶机械手,卸胶机械手主要包括托胶装置、抓胶装置和运胶装置三大部分,卸胶机械手的托胶装置、抓胶装置、运胶装置,按照卸胶机械手实现卸胶任务的过程分别完成托胶、抓胶(卸胶)、运胶(调位)等工序,通过液压和电机驱动卸胶抓胶装置的各部分运动达到卸胶的目的,并设计了装置的自动控制系统。
2018, 46(9):28-33. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.007
摘要:旋量是机器人研究中的重要工具,且其计算优势明显,建模过程几何意义突出。将挖掘机视作4自由度单开链机构,根据旋量理论建立了挖掘机动力学模型,旋量将挖掘机末端铲斗轨迹的位置与姿态变量分离,为提高控制精度奠定基础,且其计算简洁,利于实现挖掘机轨迹实时控制。文中根据旋量理论求取了挖掘机上部转台、动臂、斗杆与铲斗的物体雅可比矩阵,分别表示作用于挖掘机上部转台、动臂、斗杆与铲斗的主动力旋量与惯性力旋量,通过旋量形式Kane方程,建立了置于刚性水平土壤基上的挖掘机工作装置动力学模型。最后由相关挖掘机参数进行仿真,结果验证了所建模型的正确性。
2018, 46(9):34-37. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.008
摘要:为适应机器人灵活多变的任务需求,提出了一种基于STM32和9轴惯性传感器(9D Inertial Measurement Units) LSM9DS1的机器人体感示教方案,阐述了体感示教器的硬件结构、软件结构及LSM9DS1的数据融合算法。结果表明,该示教器通过体感与按键结合的方案,简化了示教操作,能够稳定快速地完成机器人示教任务,降低了对操作者的技术要求,有效提升了操作者的示教效率。
2018, 46(9):38-41. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.009
摘要:针对传统监控系统缺乏对机器人的实时监控,无法实现对各类信号、视频数据的统一管理问题,基于C#NET框架,使用C#语言,结合SQL Server2008数据库技术,以局域网为网络平台,TCP/IP为网络协议,开发一套巡检机器人远程监控系统。采用模块化设计思想,把系统分为精确定位、传感器状态显示、位姿状态显示、电量显示、自动与手动控制、数据库管理、视频监控等模块,介绍了各模块的设计及其实现过程。实际测试表明: 该系统实时性强,稳定性好,具备良好的人机交互功能,满足巡检机器人远程监控系统的功能需求。
2018, 46(9):42-46. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.010
摘要:设计了采用DFK 33GX174工业相机的双目立体视觉汽车零件自动化分检生产线,采用Harris角点特征检测进行零件识别及判断零件的朝向,三维立体定位确定抓取点,提高零件的装配精度。实际应用表明:该生产线减短了汽车零部件分检的生产节拍,解决了对汽车装配工艺要求较高的零件方位朝向的自动识别和分检的关键问题,具有很高的可靠性和实用性,对于工业应用有一定的借鉴作用。
2018, 46(9):47-51. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.011
摘要:针对偏置式空间7自由度(DOF)冗余机械臂,提出了一种基于关节角参数化的运动学求解方法。根据空间机械臂的结构特点对其臂型进行了分析,采用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立空间机械臂坐标系。采用D-H法对空间机械臂操作空间进行了描述,在考虑运动学约束的基础上,得到了以关节角为变量的正运动学模型。通过分析逆运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解了该类机械臂逆运动学的完整解析解。在Matlab环境下,使用Matlab Robotic Tools对机械臂的初始姿态进行了仿真。通过给定的机械臂末端位姿,根据推导的逆运动学算法对空间机械臂各个关节的角度进行了求解。机器臂的运动学逆解算将作为机器臂运动规划和轨迹控制的基础。
2018, 46(9):52-55. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.012
摘要:为满足企业生产的需求,开发了一套卫浴修胚机器人系统。简述了该机器人打磨系统的应用前景;设计了机器人打磨胚体系统工作站,介绍其系统硬件选型、机器人系统轨迹路径规划以及工艺调试。通过实际应用证明了该机器人系统的性能。
2018, 46(9):56-60. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.013
摘要:Stewart并联机构存在多种驱动方式,不同驱动方式其控制性能亦具有很大的区别。在针对Stewart并联机构进行结构分析的基础上,完成液压系统控制策略的分析与研究,运用AMESIM液压分析软件完成并联机构液压控制系统的搭建,采用PID控制与H∞鲁棒控制策略并行连接,针对已求解的阀控缸控制系统的传递函数应用,得到液压缸伸缩杆位移曲线的变化,用于判断两种控制策略的优越性。结果显示在同频率阶段,H∞鲁棒控制的跟随效果优于PID控制。
2018, 46(9):61-64. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.014
摘要:在工作过程中,为了得到Delta机器人的最优运动轨迹,需要对其奇异性和工作空间进行深入研究。为此,建立Delta机器人的正向运动学数学模型,基于机器人的正向运动学数学模型采用偏微分的方法建立了机器人的雅可比矩阵,以雅可比矩阵为依据分析了Delta机器人存在的运动学奇异位形。同时分析了影响Delta机器人工作空间的约束条件如电机的转动范围、球关节的旋转范围等,利用Matlab软件并基于机器人的正向运动学数学模型,求解出机器人在定平台上执行器的工作空间三维图。机器人的奇异性和空间分析结果,将为设计出无奇异性的轨迹提供理论依据。
2018, 46(9):71-74. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.016
摘要:出于教学和实验的目的,利用LabVIEW编程软件为两自由度并联机器人开发了一套平面写字功能。所选用的并联机器人为平面五杆机构,两个电机轴轴心相互重合,固定杆长度为零,利用平面几何知识,并联机器人的正逆解可很容易算得。机器人所写文字通过人工手动输入,经过选择性线性插值、去点处理、坐标系转换,将图片坐标系下的坐标点转化为机械手坐标系下的坐标点。为保证机器人在写字过程中的平滑性,采用了连续三次样条快速迭代的算法规划机器人的加速度轨迹曲线。
2018, 46(9):75-77. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.017
摘要:依据下肢外骨骼助力机器人的控制要求,以固高GUC-T运动控制器为核心搭建控制系统平台。采用压力传感器检测足底压力信息,利用编码器对关节角度进行检测,以前后脚底压力差实现其步态相位划分,通过运动控制器DSP部分将步态信息发送给固高运动控制器,从而实现对下肢外骨骼助力机器人的运动控制。
2018, 46(9):78-80. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.018
摘要:围绕实现洗地清洁服务机器人智能化技术展开研究,借助多传感器融合系统实现洗地机器人的自主智能清扫工作。对智能洗地机器人的区域覆盖策略进行研究,提出改进式迂回遍历覆盖算法。借助RobotBASIC软件对智能洗地机器人区域覆盖算法进行仿真,以验证其合理性。通过设计智能洗地机器人来完成无人智能清扫路面的工作,从而实现了清洁的自动化与智能化。
2018, 46(9):81-85. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.019
摘要:机器人控制技术的不断发展,人与机器人之间的交互方式正朝着方便、快捷的方向发展。为了实现机器人控制的便捷性,采用自然用户界面(NUI)交互方式,设计了一种基于Kinect V2.0体感传感器的6自由度机械手臂控制系统;该控制系统以VS2015+Kinect SDK2.0为编程环境,编制控制程序;以Kinect V2.0骨骼数据控制6自由度机械手臂;使用人体肩、肘的旋转角度和抓手动作,分别来控制机械手臂的6个关节;通过串口通信方式,以Arduino为下位机硬件核心,验证了该方法的有效性。实验表明,此基于NUI交互方式的控制系统能有效且快捷地控制机械臂进行物体的抓取。
2018, 46(9):86-88. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.020
摘要:为了提高卫生陶瓷机器人系统的稳定性,采用牛顿-欧拉方法建立了6自由度施釉机器人动力学模型,研究了终端效应器载荷变化对各关节力矩的影响。仿真结果表明:终端效应器载荷大小和方向的变化,对腰部、肩部和肘部3个关节的力矩影响很小, 其力矩主要由机器人本身结构决定;终端效应器载荷大小和方向的变化对腕部3个关节的力矩影响较大,当载荷方向与操作臂重力方向相反时关节力矩变小。
2018, 46(9):89-92. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.021
摘要:设计了一种通用型三自由度机械臂,该机械臂的3个转动自由度相互垂直。详细设计了各关节的传动方案,并建立了系统的三维模型。根据机械臂的结构特点,建立了机械臂的D-H坐标系,对其进行正运动学分析。最后利用蒙特卡洛法对该机械臂的工作空间进行分析,得到机械臂末段执行器的工作空间,仿真结果与机械臂的设计参数相符,为该机械臂的优化设计及逆运动学分析奠定了基础。
2018, 46(9):93-96. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.022
摘要:设计了一种新型液压缓冲器,基于MATLAB仿真得出了多孔式液压缓冲器的阻尼孔总面积随位移的变化曲线,给出了等间距、不同孔径阻尼孔排布的设计方案;基于AMESim对该缓冲器的工作过程进行了仿真分析,得出该液压缓冲器内腔压力变化曲线、运动体速度变化曲线和运动体位移变化曲线,通过对固定阻尼式和渐变阻尼式缓冲器内腔压力的对比研究,评价了上述两种方式对缓冲特性的影响,为缓冲器的详细设计提供了理论依据。
2018, 46(9):97-103. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.023
摘要:在弧齿锥齿轮冷精整工艺过程中,热锻模具齿形的优化对于改善冷精整过程中齿面金属流动特性,解决齿顶尖部填充不满,以及啮合传动噪声的现象具有显著效果。选用农机变速箱齿轮,基于该齿轮功率大、强度高、工作环境为低速大负荷等特点,对齿轮模型进行精确建模,并进行TCA分析,通过导入齿面点的方式得到模腔模型。采用控制变量和数值模拟相结合的方法,改变刀盘直径将齿面修鼓。运用有限元软件DEFORM-3D,对成形过程进行模拟,对比观察两种齿面的速度矢量,解释了修形对改善金属流动方向的合理性。通过开模试验,进一步证实了该修形方法对于改善弧齿锥齿轮齿顶尖部填充不满,解决生产中存在的折叠、裂纹等缺陷具有显著优势。
2018, 46(9):104-109. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.024
摘要:针对油田抽油电机再生能量未充分利用及导致直流侧母线供电电压波动的问题,通过建立抽油电机群控半径与再生电能利用率的关系模型,提出一种多变压器并联抽油电机群控变频互馈系统的设计思想。在制定群控电机再生电能优先利用,电网功率补充的控制规则基础上,通过建立整流系统动态数学模型,设计系统直流母线电压协调控制策略,满足直流母线的电压质量指标。同时对系统的关键电路及控制单元进行设计,交直流共享的供电方案及控制功能不仅有效降低了现场供电系统的改造成本,且提高了异地交直流自动判别切换的安全性能。最后通过现场测试验证了所设计系统的安全稳定的运行特性及显著的节能效果。
2018, 46(9):110-113. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.025
摘要:传统的曲面研抛加工方法通常是在恒定研抛力、指定研抛路径下的研抛,或是通过调节压力实现研抛点等压力研抛,目的都只是加工余量的恒定去除 ,并通过对工件进行面型检测且多次循环研抛加工才能达到理想曲面的效果,效率较低。为了解决传统的复杂曲面研抛加工效率低的问题,基于Preston理论提出一种研抛力控制下的复杂曲面研抛加工新方法,以五轴超精密研抛机床为实验平台,在研抛力控制下实现仿人研抛操作,实现在去除研抛加工余量的同时消除曲面面型误差。采用该方法对K9玻璃进行研抛,研抛后表面粗糙度Ra值的范围稳定在0.011~0.024 μm之间,较传统恒力研抛加工效率明显提高,说明了该方法对复杂曲面研抛加工的有效性。
2018, 46(9):114-117. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.026
摘要:为提高液压隔膜计量泵的使用性能,选取合适的曲柄转速范围是至关重要的。通过AMESim平台建立液压隔膜计量泵的整体仿真模型,得到不同转速下泵阀开启量和曲柄转角的曲线,进而得到吸排液阀的滞后角,计算出泵阀滞后引起的容积损失率,得出不同转速下液压隔膜计量泵的容积效率, 并根据容积效率变化规律优选出最佳的曲柄转速范围,为液压隔膜计量泵的设计与研究提供依据。
闫存富 , 刘超 , 马怀祥 , 张华刚 , 门智峰 , 范亚辉
2018, 46(9):122-124. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.028
摘要:以加工表面粗糙度与切削用量的关系为研究对象,采用单因素试验方法,利用硬质合金刀具对45调质钢进行湿式车削试验,测量得到选定参数条件下的加工表面粗糙度值,对试验结果进行分析。结果表明:在试验采用的切削参数范围内,表面粗糙度随进给量的增加而近似成线性增加;背吃刀量从0.05 mm增加到0.10 mm时,表面粗糙度减小,从0.10 mm到0.20 mm时,表面粗糙度增加;切削速度从500 r/min到1 000 r/min时,加工表面粗糙度呈减小趋势,从1 000 r/min到1 400 r/min时出现略为增加的趋势;该研究对实际加工45调质钢具有一定的指导意义,也可为合理选择切削用量提供理论参考。
2018, 46(9):125-130. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.029
摘要:针对影响机床实现精确热误差补偿的温测点优化问题,提出了结合模糊聚类理论和灰色关联理论的测点优化分析方法。针对测点样本的模糊性,应用模糊聚类分析可以实现测点的有序分类;针对测点样本的灰色性,应用灰色关联分析可以实现测点的最优选择。将上述理论应用于实验室自主研制的非球面的研磨抛光机(AGPM),经温测点实时测量与优化分析,最终实现了测点的优化选择,并为后续AGPM热误差补偿的实现奠定了坚实的理论基础。
2018, 46(9):131-136. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.030
摘要:由于风浪的影响,海上作业的船舶会产生不规律的横摇、纵摇和升沉运动,这严重影响船载设备的安全。因此,在船舶上建立一个稳定平台显得尤为重要[1]。介绍了一种六自由度稳定平台的工作原理和实际用途,通过逆解算法得到每个液压缸的运动规律,最后通过实验平台对稳定平台及其反解算法进行验证。实验表明,稳定平台对船舶的横摇、纵摇和升沉的稳定效果明显,具有广泛的工程应用前景。
2018, 46(9):137-140. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.031
摘要:可靠性快速试验是研究车床动力卡盘夹紧可靠性的实用方法,动力卡盘的可靠性主要受夹紧扭矩的影响。采用电液比例溢流阀控制加载泵输出压力来控制施加到动力卡盘上的扭矩,建立了扭矩加载系统的数学模型,并利用MATLAB软件对电液比例加载系统进行了仿真分析。仿真结果表明:系统传递函数能有效地表征加载系统输入电压与输出扭矩的关系,系统动态性能满足快速可靠性试验要求。
2018, 46(9):141-147. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.032
摘要:采用玻璃纤维增强复合材料替代传统的金属材料,对改进设计后的AMT离合器执行机构的GFRP(Glass Fiber-Reinforced Polymer)扇形齿轮进行了可行性仿真分析研究。首先应用多体动力学仿真软件ADAMS,分析了其工作过程中的载荷边界条件;考虑GFRP材料的各向异性,对GFRP扇形齿轮使用Moldflow、Digimat和Workbench软件进行结构动态应力耦合仿真分析,研究结果对同类型的纤维增强材料机件的结构应力研究具有一定的指导作用。最后对GFRP扇形齿轮进行模具设计及注塑成型的样件生产,并与金属扇形齿轮的传统制作成本及质量进行了对比。结果表明,应用GFRP材料注塑成型的扇形齿轮,其生产成本可降低79.3%;其质量可减轻58.9%。充分显示了采用GFRP扇形齿轮替代金属扇形齿轮的优越性。
2018, 46(9):148-150. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.033
摘要:绍了一种新型磁流变液减振器的工作原理及结构,结合伪静力模型和Bouc-Wen模型,建立了磁流变液减振器阻尼力特性方程,通过Matlab/Simulink仿真分析了磁流变液减振器阻尼力-位移、阻尼力-速度变化规律,验证了所建立磁流变液减振器阻尼力数学模型的正确性,为磁流变液减振器的深入研究提供了理论依据。
2018, 46(9):151-155. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.034
摘要:为提高轴向柱塞泵减振降噪性能,对配流盘的优化设计极其重要。通过人工蜂群优化算法对SCY-14B型斜盘轴向柱塞泵配流盘结构结构尺寸参数进行MATLAB仿真分析。结果表明:通过ABC优化算法优化仿真,得到φ0=6.5°,θ1=18.0°,θ2=66.7°,φ=18.0°的配流盘结构尺寸,极大地提高了柱塞泵减震降噪的性能。
2018, 46(9):156-158. DOI: 10.3969/j.issn.1001-3881.2018.09.035
摘要:为解决汽车半主动悬架(Semi-Active Suspension, SAS)与电动助力转向(Electric Power Steering, EPS)集成系统在线故障诊断的问题,提出将小波分析方法应用到SAS与EPS集成系统传感器和ECU的故障诊断中。首先根据故障状态下传感器和ECU输出电压信号的突变特性,利用小波分析奇异性检测原理检测出突变信息。随后为能更精确地检测出突变信息,先使用小波阈值法对电压信号消噪,再对消噪后的电压信号进行检测。最后以SAS与EPS集成系统中扭矩传感器和ECU故障诊断为例进行试验研究。结果表明,小波分析方法能有效抑制信号噪声,并准确检测出故障和故障发生时刻,对集成控制系统的安全运行及故障诊断具有重要的工程应用意义。
版权所有 ©《机床与液压》编辑部 技术支持:北京勤云科技发展有限公司