针对现有的自动上甑设备存在的机器人成本高、工作空间局限、对图像采集设备性能要求高等问题,设计了一款五自由度专用上甑机器人,实现了多工位之间的切换作业,摆头末端的三维准确定位及摆动高度差的补偿等功能,并利用MATLAB仿真验证了其工作空间。热像仪安装于可回转的铺料头上,采用多点图像采集再拼接的方法实现了甑桶料层表面温度信息采集;通过图像区域分块、阈值化处理和特征点匹配对两级筛选的方法对基于SURF算法的图像拼接方法进行优化改进,提高了图像拼接的实时性和准确性,最后用实验证明了改进方法的有效性。

酒盒包装生产线中的一工位因车间布局原因导致两生产线产生高度差,而该高度差易导致该工位酒盒底座的次品率增加。针对次品率高的问题,综合提出了一种1R2T的并联机构;基于螺旋理论及螺旋互易原理,综合出多种可满足工位需求的并联机构,并根据现场工况,选出2RPSRPR并联机构,该机构具有3个自由度,可实现1R2T功能;对该并联机构进行了逆解分析及工作空间描述,并根据生产线布局绘制该并联机构的三维模型,分析了机构运动的合理性。研究证实,利用旋量理论构型设计和实际工况相结合的方式是一种非常有效的理论分析方法。

针对并联机构在柔性装配与打磨等场合的应用,分析设计了一种新型6-DOF耦合并联机构。基于螺旋理论设计了机构支链,并以提高机构刚度和降低运动惯量为目标对支链机构进行了优化设计。对该耦合并联机构按照固定原则对其进行解耦分析,得到了机构的运动性质和等效运动方式,并利用修正的G-K公式验算了该机构的自由度数目。最后,制造了该耦合并联机构的样机,对其进行了运动控制实验。实验结果表明了该机构构型的合理性与实用性。

主操作手是微创外科手术机器人的关键组成部分,用于接收医生动作,并控制从操作手完成手术操作。在充分研究主操作手使用要求的基础上,分析了主操作手构型设计要求,完成了主操作手的构型设计。结合所设计主操作手的构型,应用Matlab Robotic Toolbox进行了空间运动轨迹规划仿真,得到主操作手关节位移、速度和加速度的变化曲线。结果表明,主操作手构型设计合理,运动平稳,为主操作手的进一步设计与优化奠定了理论基础。

针对Delta并联机器人在食品、医药、电子等轻工业上的广泛应用,对一种T型轴铰链Delta三平动并联机器人的构型设计进行了系统研究。分析了运动副在机构组合中自由度约束关系,得出了一种最小支路位移参数特性,以此遴选出3T0R并联机构所含的支路类型,综合出多组三平动并联机器人机构。经过机构演变法,设计出一种支路类型为HSOC{-P(4R)-R⊥R∥R⊥R-}的新型T型轴铰链的Delta并联机器人机构。并基于位移参数特性,验算了其机构空间自由度。基于设计的Delta并联机器人机构,进行了运动学分析,建立了逆解位置模型、正解位置模型和速度模型。

针对目前轨道式巡检机器人伸缩机构存在的不足,在对巡检机器人伸缩机构运动要求分析和运动方案对比的基础上,提出了一种新型剪式自动伸缩机构,介绍了该剪式自动伸缩机构的构型设计、结构组成和控制方案设计,利用虚功原理对剪式伸缩机构进行了动力学分析,并在ADAMS中完成伸缩机构的动力学建模和仿真分析,获得机构的运动特征曲线。利用该剪式自动伸缩机构,在保证检测仪器升降运动平稳性的同时大幅度减少了高空处的巡检盲区,提高了轨道式巡检机器人检测过程的平稳性和检测范围的全面性。

提出了一种直升机变转速传动系统构型设计方案,实现高速直升机在悬停和巡航两种不同飞行模式下,其旋翼获得不同转速,且变速过程平稳,功率连续。运用理论推导和参数优化等方法,对直升机变转速传动系统构型进行结构设计、参数匹配及强度校核,并通过仿真验证了各部分结构尺寸参数选择的合理性,为该变速构型设计的实际可行性提供了理论依据。

六杆张拉整体结构通过索-杆间内力实现平衡,具有大位移强非线性的特点,在机器人的行星探索领域具有较大的应用潜力。为得到该结构的非线性力学性能,通过节点矩阵、连接矩阵、矢量矩阵建立结构数学分析模型。在此基础上,考虑几何非线性,通过ANSYS软件建立力学分析模型,分析不同载荷及结构参数对张拉整体力学性能的影响。计算各参数的变形量敏感度,得出改善张拉整体结构力学性能的有效措施,最后研制了六杆张拉整体机器人样机进行翻滚实验,该结果为后续结构优化、运动学控制提供一定的理论支持。

组合体投影分析与构型设计是工程图学课程的基本内容之一,是工程师阅读工程图样和设计零件几何结构细节的基础。为此,通过一系列示例,提出一种基于等腰三角形、等腰直角三角形、正方形、圆形及方圆组合组成的全等几何图形作为两面投影,以棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、圆球和圆环等基本单元通过线面/形体分析法进行空间发散构思进而派生多种组合体及其第三面投影,并用CATIA软件建立对应的三维几何模型。该方法为拓展空间思维能力和几何构型设计提供了基本素材,增强了投影分析过程的逻辑性和趣味性。

为实现可重组并联机构的创新设计,提出基于基本支链构型的变胞并联机构设计方法.该方法从少自由度并联机构动平台所受的约束出发,运用螺旋理论中相逆螺旋的性质,构造约束螺旋为力或力偶的两类基本支链,并根据基本支链构型的特点构造变胞支链,实现并联机构的变胞设计.对构型相似的线矢力和力偶基本支链进行融合得到变胞支链,通过锁住不同运动副的方式实现变胞支链在两类基本支链之间转化,构造出动平台约束性质可变的变胞并联机构;根据基本支链约束螺旋的方向特点,通过改变运动副轴线方向的方式实现支链约束螺旋方向的改变,进而构造出动平台约束方向可变的变胞并联机构.用所提出的变胞并联机构设计方法,结合Bricard机构的单自由度运动特性,实现动平台为Bricard机构的变胞并联机构的构造.基于基本支链构型进行变胞并联机构构型设计,根...