为了更有效地评价四元数的插值算法,首先详细介绍了四元数与3D旋转的关系,并从旋转关系展开常用的3种四元数插值算法。然后基于此建立了一种基于单位球面轨迹的插值算法评价方法。最后用实验证明该方法可以直观看到插值单位四元数序列的旋转效果,并且建立的虚拟关节空间可以评价插值算法对关节空间轨迹的影响。

以轨道摇臂摄影机器人作为研究对象,对机器人底盘在轨道上行走的实际轨迹进行分析。将底盘假设为一个特殊关节来建模,结合上层结构的关节参数,运用D-H法得到机器人整体的运动学正解。最后简化运动学逆问题,假设底盘固定不动,得到机器人上层结构的运动学逆解,为轨道摇臂摄影机器人的控制提供了依据。

Yang Heqing 1,Han Jun 1,Wang Manxin 1,Ou Yi 1,Guan Qiang 2,Feng Hutian 1(1.School of Mechanical Engineering,Nanjing University of Science and Technology,Jiangsu Nanjing,210094,China)(2.Jiangsu Suzhou Neway CNC Equipment Co.,Ltd.,Jiangsu Suzhou,215000,China)

针对轨道摄影机器人建立了运动学模型,结合轮轨简化模型,通过动力学分析以及车轮偏转角的计算,得到轨道摄影机器人的瞬时转弯半径R的动态方程。设计了位置检测装置以获得计算瞬时转弯半径R所需参数,从而实时获取轨道摄影机器人的瞬时转弯半径R,为轨道摄影机器人的轨迹规划提供理论基础以及为检测弯轨曲率提供依据。

为了完善滚珠丝杠副可靠性增长体系,根据滚珠丝杠副磨损与摩擦力矩的相关性,分析摩擦力矩变动量对可靠性的影响,基于滚珠丝杠副小批量生产且运行故障少的情况建立小样本可靠性增长评估计算模型。提出一种滚珠丝杠副可靠性增长试验方法,对摩擦力矩优化前后不同厂家的国产滚珠丝杠副进行可靠性增长试验研究。结果表明,减小摩擦力矩变动量促使滚珠丝杠副MTBF(平均故障间隔时间)得到明显提升;同时,对比预紧力以及行程误差退化速率发现,摩擦力矩变动量越小,磨损速率越慢,进而验证了可靠性增长试验中控制摩擦力矩变动量的必要性。

为了分析滚珠丝杠副扭转接触刚度,首先基于切向滑移理论,对滚珠与滚道接触区域进行受力变形分析,建立了滚珠丝杠副扭转接触刚度模型。其次研制滚珠丝杠副扭转刚性试验台,在轴向加载下,通过角位移-扭矩曲线获得了扭转接触刚度。最后对DKF4016型滚珠丝杠副进行了多次测试。结果表明在加载过程中,扭转接触刚度随扭矩呈指数关系变化,理论值与实测值最大相对误差为5.24%,验证了理论模型的正确性。

介绍了滚珠丝杠副摩擦力矩动态测量系统的设计，包括系统方案，测量原理，软件流程和数据处理与分析等，并给出了HJG—S系列滚珠丝杠副动态摩擦力矩的测试结果。该系统测量可靠，实用性强，已在陕西汉江机床有限公司稳定运行。

为了研究润滑条件对滚动直线导轨副振动特性的影响,文章进行了相关的试验研究。首先,搭建了振动信号采集系统;然后,对三种不同润滑条件下的滚动直线导轨副进行振动信号采集;最后,采用基于小波包信号能量提取算法对采集到的振动信号进行分析处理。从得到的结果中可以看出,滚动直线导轨副在前8个频率带上,振动信号能量随着润滑条件的提高而增大,而在后8个频率带上,振动信号能量随着润滑条件的提高而减小。研究结论发现,可以通过振动信号能量来表征润滑条件,进而通过监测振动信号能量来检测导轨副的润滑状况,这为检测导轨副的健康状况提供了一种新的研究方法。

对国内外生产的45型滚动直线导轨副进行精度保持性对比试验,并对导轨副的精度保持性进行检测。基于Hertz接触理论和刚体动力学对滚珠和滚道的接触面进行了力学与变形分析,求出滚珠所受的最大接触应力,用Workbench进行仿真验证,为磨粒磨损机理和粘着磨损机理的研究提供参考。根据导轨副的运动工况和结构设计,使用场发射扫描电镜和白光干涉仪对上述试验后的导轨副的滚道和滚珠进行显微形貌观测,探究了导轨副的磨损特性和磨损机理。对比国内外滚动直线导轨副的滚道、滚珠的磨损程度,得出磨损是影响精度保持性的根本原因。