针对人工势场(Artificial Potential Field,APF)法对机械手进行路径规划时存在的问题,提出了关节空间APF自适应变步长和目标偏置的快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)相结合的方法。在关节空间中进行APF法路径规划,减少逆向运动学次数和关节角突变;通过改进斥力和引力势场函数,解决APF法中碰撞和目标不可达问题;采用柯西概率分布,根据末端点与障碍物的距离来改变关节角步长;通过调节RRT算法的目标偏置值,产生合适临时目标点,从而解决APF法局部极小值问题。在APF法存在局部极小值情况下进行机械臂避障仿真,结果表明,自适应变步长路径规划能够生成平滑轨迹并能提高搜索效率,目标偏置RRT选取临时目标点后整体路径长度变短。捡拾机械手在该改进算法下能够有效实现避障拾取任务需求。

为解决地形受限而无法在隧道入口处设置缓冲结构的隧道气动效应问题,提出了一种新型的联通式内缓冲结构,基于三维、可压缩、非定常Navier-Stokes方程,采用k-ε两方程湍流模型,通过滑移网格技术,对列车高速驶入隧道所引起的压力波动进行了计算。通过将不同缓冲结构形式对隧道气动效应的减缓效果进行对比,选定出了此缓冲结构的最优形式。研究结果表明在隧道内部设置联通式内缓冲结构对于初始压缩波压力最大值pmax的降低效果并不显著,但可以大幅降低压力梯度最大值(dp/dt)max。联通式内缓冲结构开口数量n、距隧道入口距离l1、开口通道长度l2、横向通道与轴向通道的水力直径之比d1/d2以及横向通道长度l3等参数都会对隧道气动效应的减缓效果有一定程度的影响。当联通式内缓冲结构开口数量n=3,距隧道入口距离l1=20 m,开口通道长度l2=10 m,横向通道与...

通过对称重油缸的工作原理和失效方式的分析,得出造成油缸失效的几种原因,进而针对性地提出了解决油缸失效的方法。

为解决人工捡球费力费时的问题,设计了一种双目视觉识别定位、机械手捡拾和自主避障的轮式智能捡球机器人。该机器人通过双目摄像头和Lab VIEW平台,实现对小球图像的实时采集与处理;运动控制系统采用以STM32F411为主核心的NUCLEO-F411RE嵌入式开发板,实现对各个模块的驱动;通过五自由度机械手实现小球的捡拾;通过红外传感器检测周围环境,实现自主避障;由计数器统计捡球数量,通过手柄模块人机交互辅助完成卸载过程。仿真结果表明:该机器人能够完成高尔夫球、乒乓球、网球等多种小型球类的捡拾任务。

针对铣床主轴运行产生的热误差问题,采用改进BP神经网络预测模型,并对预测结果进行验证。融合量子粒子群算法和差分进化算法的各自优点,给出混合算法寻优操作流程。分析BP神经网络结构,给出改进BP神经网络优化流程图,构造铣床热误差适应度函数,采用混合算法优化BP神经网络预测模型。通过具体实例对铣床热误差进行实验验证,预测结果显示：BP神经网络预测偏差值较大,在Y轴、Z轴方向预测产生的偏差最大值分别为7.3μm和7.5μm,改进BP神经网络预测偏差值较小,在Y轴、Z轴方向预测产生的偏差最大值分别为2.8μm和2.9μm。同时,改进BP神经网络预测铣床热误差与实际偏差值波动较小。采用改进BP神经网络预测铣床热误差精度较高,可以提高主轴加工工件的精度。

设计了一种气动夹具增力机构,是利用典型的铰杆和斜楔增力模块组合成铰杆——斜楔式串联传动机构,通过角度效应,实现力的三级放大。介绍了该机构的组成及工作原理,按照力学模型推导出了增力系数和输出力的计算公式,分析了各工作参数对增力效果的影响。该机构具有结构简单、紧凑、增力系数大等优点,同时可利用单一输入力,实现气动夹具对工件进行双侧对称夹紧的过程。