油缸驱动系统与肘杆合模机构间的动态性能不匹配造成了注塑开模过程中瞬时停顿的现象,提出改变肘杆合模机构运行的动力驱动及传动机构型式的解决办法,消除了肘杆合模机构开模瞬时停顿现象。

针对现有五轴数控加工刀具姿态定位光顺性差、易引发刀具姿态剧烈变化等问题,提出一种机床运动性能驱动的刀具姿态光顺插值方法。在加工路径关键区域内指定无碰撞干涉的关键刀轴,并反解出关键刀轴所对应的机床旋转轴坐标;采用连续B样条曲线表示旋转轴的坐标变化,并推导其各阶运动学特性的线性表达式;建立以机床旋转轴运动的跃度(即加加速度)平方和最小为目标的优化目标函数,给出关键刀轴约束下的旋转轴最优坐标求解方法,实现沿加工路径的刀具姿态光顺插值。算例表明所提方法能够在机床旋转轴各阶运动特性约束下,有效提升五轴数控加工的平稳性。

介绍了中国天文学家提出的FAST(five hundred meter aperture spherical radio telescope)计划,对FAST索支撑轻型指向跟踪系统的关键技术之一--一次支撑系统的机械结构进行了方案论证,从可靠性、响应速度等方面对自驱动和他驱动两种驱动类型进行了比较.对自驱动方式的几种方案从运动性能和驱动性能等方面比较了各自的优缺点,最后得出了具有可行性的方案.

采用自主研发的2种软体驱动器研制一种气动柔性管道机器人,并根据作业任务,规划两种运动步态,分别是快速移动步态和载荷作业步态;利用运动学实验平台进行机器人的运动实验,验证了步态的合理性与准确性。结果表明:应用规划的步态,机器人可在不同工况下、不同截面形状和直径的管道内爬行,高效稳定地完成作业任务;快速移动步态下机器人最大速度可达5.50 mm/s,载荷作业步态下机器人最大负载能力为10 N。

移动机械手具有良好的机动性和灵活性,在大型复杂零件的加工中具有广阔的应用前景。为了充分利用机器人的加工能力,提出六自由度移动机械手的加工基座位置优化方法。建立机械手运动性能指标和全局刚度指标,在此基础上综合考虑了六自由度机械手关节距离、关节速度、奇异回避和避碰等多约束条件。采用稀疏均匀网格分解寻找优化模型的有效初值,通过序列二次规划(SQP)方法最终求解基座的最优位置。最后通过风机叶片的加工仿真分析和实验验证了该优化方法的有效性和性能指标的正确性。

仿照蠕虫运动机理,利用自主研发的径向膨胀和轴向伸缩软体驱动器,研制了一种蠕动式气动软体管道机器人。研究了两种驱动器的结构设计和工艺流程;并进行了静力学实验,获得了驱动器静力学特性;依据轴向伸缩软体驱动器的形变原理,建立了机器人的运动学模型,获得了在不同气压、频率和负载情况下机器人的运动性能。结果表明,管道机器人具有较好的灵活性和适应性,可在一定直径范围的管道内自由爬行,爬行最大运动速度可达4.64 mm/s,负载能力为1000 g。

采用自主研发的气动多向弯曲柔性关节设计了一种仿生六足机器人。该机器人外形类似蜘蛛,利用腿部柔性关节在气压下的形变进行驱动。针对机器人腿部运动的特点,采用三角步态法,规划了机器人的行进和转弯步态,进行了仿真和实验。依据关节形变机理,建立了机器人运动学模型,确定了本体和足部位置关系,分析了机器人的步距、转角和整体速度,并通过实验加以验证。利用3D运动捕捉系统进行了机器人运动学实验,获得了机器人足部工作空间,分析了在不同气压、步频和负载条件下机器人的运动性能。实验结果表明,按照规划步态,通过气压控制系统协调腿部运动,机器人可实现前进、平移和转弯等功能。该机器人最大运动速度为100 mm/s,可负载能力为0.5 kg。

深入研究了一种能实现3T1R运动的全对称4-URU并联机构。基于螺旋理论验证了机构的自由度特征,建立了机构位置正逆解数学模型,确定了机构的奇异位形。采用数值搜索法求解了机构的工作空间,通过考察各尺度参数对工作空间的影响,优选得到了机构的关键尺度参数。相关数值计算及运动仿真结果表明,该机构运动学模型及性能分析结论正确合理,相关成果可为机构动力学分析、结构设计提供参考依据。

油缸驱动肘杆机构合模部件触动系统在注塑成型的开模过程中出现的瞬时停顿的不连续运动现象，分析了肘杆机构合模部件弹性变形能的实质，从理论和实例上对瞬时停顿的不连续运动现象进行论证，说明主要原因是由于油缸动力驱动系统与肘杆机构合模部件弹性力学的两者之间的动态性能不匹配所引起。提出的油马达一滚珠丝杆一肘杆机构等组合的传动系统，改变了合模部件弹性恢复能量转化型式，达到弹性恢复不干涉开模运动速度，实现开模的连续运动；传动系统组成型式的改变，打破传动的油缸驱动肘杆机构合模部件传动系统的增力比的设计极限，由传统的约20倍可增大到约100倍，实现肘杆机构合模部件节能降耗驱动的突破，拓展了运动性能优化设计空间。

考虑到无人机弹射滑车制动时存在较大能量损耗问题，设计了无人机弹射缓冲储能系统。介绍了缓冲储能系统工作原理，简化并基于AMESim建立了系统仿真模型，仿真研究了高速滑车缓冲储能过程的动态性能，重点分析了储能溢流阀和蓄能器对滑车运动性能和蓄能器储能性能的影响规律。仿真表明：储能溢流阀开启压力和蓄能器充气压力对系统性能影响一致，随其值增大，滑车位移减小，缓冲储能时间缩短，蓄能器储能量减小；蓄能器气囊容积增大，滑车位移增大，缓冲储能时间延长。