一、基于活动标架法的2自由度机器人轨迹规划(论文文献综述)
张敬孜[1](2021)在《内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的研究》文中指出当今世界各国竞相发展机器人技术,而机器人关节已呈现模块化的发展趋势,在此背景下研制一种集成度高的关节减速器——内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器。该减速器采用驱动、传动和支撑一体化的集成结构,具有结构紧凑、单级传动比大、传动精度高、易于自锁、侧隙可调和磨损补偿等优点,适用于空间有限的精密传动场合,符合机器人关节模块化的发展趋势。以研制内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器为目的,围绕其传动副进行系统的研究,包括啮合理论、啮合性能分析、参数优化、弹流润滑分析、结构设计、力学分析、样机制造和台架测试等。具体内容如下:1.根据齿轮啮合理论,进行内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的啮合理论研究,为传动副的设计、分析、优化和加工奠定理论基础。通过活动标架法建立传动副正、反转的标架体系,依次推导传动副甲、乙面的接触线方程、界曲线方程、润滑角方程、卷吸速度方程和诱导法曲率方程等,建立该传动的啮合理论体系。2.根据内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的啮合理论,在Matlab数据可视化的环境中通过控制变量法观察传动副甲、乙面的接触线、润滑角、卷吸速度和诱导法曲率等宏、微观啮合性能参数的变化规律,为优化设计提供依据。研究发现:(1)因多齿啮合、润滑角大且诱导法曲率小,在理论上该传动具有较好的啮合性能;(2)改变模数、基圆半径和母平面倾角,甲、乙两齿面的接触线分布参数和啮合参数(润滑角、卷吸速度、诱导法曲率)呈现不同的变化规律;(3)甲、乙两齿面相比,甲面的宏、微观啮合性能在理论上优于乙面,在设计过程中建议将甲面作为主要工作面。3.根据机械优化设计理论,建立内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的优化设计数学模型,为传动副的设计制造提供理论指导。以改善传动副的宏、微观啮合性能为目标,以模数、基圆半径和母平面倾角为变量,结合蜗杆传动设计理论确定约束,建立传动副的多目标非线性优化设计的数学模型。通过Matlab的fmincon函数采用SQP算法实现优化模型的求解,得到优化的传动副的几何尺寸参数。经分析,优化后的传动副的宏、微观啮合性能在理论上得到改善。4.根据Hertz弹性接触理论和弹性流体动力润滑理论,进行内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的弹流润滑分析,为样机的制造和测试提供理论依据。依据诱导法曲率沿接触线切向的分布规律,分段建立该传动的等温线接触弹流润滑模型,并综合考虑外载荷的齿间分配和齿向分布。在此基础上推导该传动的最小油膜厚度公式,以此作为评价其润滑性能的参考。通过控制变量法,在Matlab数据可视化的环境中观察相关参数对传动副润滑性能的影响规律,研究发现:(1)传动副啮出端的润滑性能优于啮入端,蜗轮齿顶处的润滑性能优于蜗杆齿顶;(2)甲面最小油膜厚度的极大值较乙面大,而其极小值较乙面小,相关参数对传动副的润滑性能影响程度由大到小依次为模数、蜗杆转速、输出转矩、基圆半径和母平面倾角;(3)增大模数和蜗杆转速,降低输出转矩和基圆半径能够改善传动副的润滑性能。5.根据机械设计方法,进行内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器的结构设计。该新型减速器采用驱动、传动和支撑一体化结构,具有传动比大、集成度高、结构紧凑等优点,符合机器人关节模块化的发展趋势。在驱动方面,该减速器采用内置电机实现驱动,电机安装于空心蜗杆内部;在传动方面,采用正交内啮合的新型蜗杆传动方式,蜗杆、电机等大部分零件位于蜗轮齿圈内部;在支撑方面,无需结构复杂的箱体,零部件结构简单、易于加工。该减速器的特征为:(1)结构紧凑、体积小、内部空间利用率大;(2)蜗杆齿面易于磨削加工,加工精度高;(3)具有侧隙可调和磨损补偿功能,传动精度高、使用寿命长。6.根据机械强度理论,进行内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动副的力学分析,包括蜗杆的弯曲应力和刚度、蜗轮轮齿的剪切应力和弯曲应力,以保障传动副的力学性能满足工作要求。并根据有限元法,通过Workbench进行蜗轮齿面的接触应力分析和传动副的接触分析。研究发现:(1)蜗杆的弯曲应力和刚度、蜗轮轮齿的剪切应力和弯曲应力、蜗轮齿面的最大接触应力均在许用值的范围以内,保证了该传动副的力学性能满足设计要求;(2)接触区域云图与接触线的理论分布状态相互吻合,验证了该传动副的啮合理论的正确性。7.根据机械加工原理,完成了首套内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器工业样机的研制并进行台架测试,为此类关节减速器的生产提供范本。依据该样机传动副的范成加工原理,采用能虚拟中心距的4轴4联动数控磨床实现蜗杆齿面的磨削加工,在此基础上制定蜗杆的加工工序。进行零部件的采购和加工,进而完成样机的组装。综合考虑振动、噪声、温度和效率等检测项目,对该样机进行台架测试。完成测试后开机检查,蜗轮齿面磨损部位与接触线分布区域相符,验证了理论的正确。
黄鹏[2](2021)在《混合不确定性下工业机器人运动精度可靠性分析与优化设计》文中进行了进一步梳理随着自动化技术的发展,工业机器人以其高效、低成本、重复性好等优点,在汽车制造、电子电气和航空航天等现代工业生产中得到了广泛的应用。在这些应用中,运动精度作为关键的性能指标,是工业机器人完成操作任务的重要保证。然而,由于工业机器人结构中制造误差、关节间隙、弹性变形等不确定性因素的影响,末端执行器实际的运动远未达到高精度、高可靠的性能要求。因此,精确地分析和评估工业机器人的运动精度可靠性,是确保其在工作过程中准确、可靠运行的重要保障,对工业机器人的精度设计也具有实际的指导意义。考虑到工业机器人生产和运行过程中,除了因自然变异性而存在的随机不确定性外,往往还包括一些因特征不完全认识的认知不确定性,这时仅靠单一的数学模型难以实现有效的运动精度不确定性分析。为此,本文针对混合不确定性下工业机器人运动精度可靠性分析与优化设计展开研究。主要内容和成果如下:(1)研究了随机不确定性下工业机器人定位精度可靠性分析方法。对于多自由度工业机器人,根据其运动学模型建立的定位精度极限状态函数通常是高度非线性的,这时采用传统的一阶可靠度法来处理可能面临收敛速度慢、甚至不收敛问题。为此,本文基于有限步长法和Armijo线搜索技术提出了一种高效、稳定的定位精度失效概率计算方法。该方法一方面通过引入具有有限步长的灵敏系数增强了收敛性能,另一方面通过构建基于Armijo线搜索技术的优化方法和自适应步长策略提高了计算效率。(2)提出了基于微分运动学和鞍点近似法的定位精度可靠性分析方法。考虑到一阶可靠度法在处理高度非线性定位精度可靠性模型上仍存在准确性不高问题,本文首先基于微分运动学和误差传播理论建立位置误差函数,重新构建了定位精度的运动学可靠性模型,以此避免复杂非线性函数引起的可靠性分析不稳定性。然后,根据位置误差模型推导了位置误差分布参数的解析表达式,并结合特征分解技术建立了位置误差的累积量生成函数。从而运用鞍点近似法计算了定位精度的可靠性分析结果。(3)研究了混合随机和区间不确定性的定位精度可靠性分析方法。在实际应用中,易面临因信息有限而只能确定运动学参数范围的情况。这时随机和区间不确定性的同时存在,使得基于概率论的定位精度随机不确定性分析方法难以应用。对此,本文提出了一种混合随机和区间变量的定位精度可靠性分析框架。首先,通过在每个设计点搜索过程中同时进行区间分析和概率分析,建立了混合可靠性模型的单循环计算策略。随后针对区间分析提出了一种基于混合共轭梯度方向和有效集的投影梯度法,并在概率分析中引入混合共轭梯度方向和自适应有限步长提高了计算效率。最后在所得设计点的基础上,开发了基于响应面的鞍点近似法以提高定位精度混合可靠性分析的准确性。(4)建立了基于轨迹精度可靠性的工业机器人优化设计方法。现有的精度优化设计方法大多研究的是以工作点或其单坐标分量为概率约束的公差分配,而很少关注工业机器人运行轨迹的可靠性水平。在本文中,构建了以轨迹精度可靠性为约束,同时考虑制造成本和质量损失的精度优化设计模型。为了高效、准确地求解优化模型,针对内层的轨迹精度可靠性分析,在混合随机和区间不确定性等效模型上提出了基于稀疏网格积分和鞍点近似的失效概率计算方法。进而在外层结合遗传算法实现了运动学参数公差分配方案的优化设计。
李玲玉[3](2021)在《滚锥包络端面啮合蜗杆传动的弹流润滑分析及优化设计》文中研究指明滚锥包络端面啮合蜗杆传动副是一种典型的传动基础件,研究高性能的滚锥包络端面啮合蜗杆传动副符合国家的战略发展规划和市场需求,对振兴我国装备制造业及机械基础部件产业具有重要意义。滚锥包络端面啮合蜗杆传动,该传动副同时啮合齿对数多,承载能力强、可消除间隙,蜗杆以滚锥表面为工具母面经包络展成的,当蜗轮顺时针旋转时,滚锥母面包络形成蜗杆的一侧齿面,反之当蜗轮逆时针旋转时,滚锥母面包络形成蜗杆的另一侧齿面。该传动副用滚锥替代传统蜗轮轮齿,滚锥上装有可以绕自身轴线转动的轴承,将啮合齿面间的滑动摩擦替换为滚动摩擦,使啮合接触面间的磨损减少,从而减小因轮齿磨损引起的传动误差并减少摩擦引起的发热,使传动副的传动效率和使用寿命得到提高。本文系统地研究了该传动副的啮合几何特性、啮合性能、弹流润滑特性和优化设计,主要工作如下:根据齿轮啮合原理和微分几何原理建立该传动副蜗轮、蜗杆与滚锥的动坐标系、静坐标系和活动坐标系并进行坐标系间的转换,推导该传动副的蜗杆齿面方程、啮合函数和啮合面接触线方程,得出啮合性能计算公式,分析滚锥小端半径、滚锥半锥角及喉径系数对接触线分布的影响;分析喉径系数、滚锥小端半径及滚锥半锥角对该传动副微观啮合性能的影响。研究结果表明:该传动副左侧齿面啮合时的啮合性能比右侧齿面啮合时要好;该传动副的接触区域较大且接触线分布比较均匀,说明该传动副承载性能较好;该传动副润滑角和自转角都在89°以上,说明该传动副两啮合间易形成润滑油膜,该传动副诱导法曲率较小,整体说明该传动副具有较好的啮合性能。基于该传动副的啮合几何学和弹性流体动力润滑理论,建立该传动副等温弹流润滑简化线接触弹流模型及数学模型并对其用数值计算方法进行分析求解,得出了该传动副等温弹流润滑特性曲线,并在此基础上分析了喉径系数、滚锥半锥角和滚锥小端半径对等温弹流润滑油膜厚度和润滑油压力分布的影响,分析了传动副在齿根处、分度圆处和齿顶处的润滑特性。研究结果表明:设计参数对传动副的等温弹流润滑油膜压力影响较小,滚锥小端半径对等温弹流润滑油膜厚度影响较大,喉径系数次之,滚锥半锥角对油膜厚度影响最小,随着滚锥小端半径、滚锥半锥角和喉径系数的增大,油膜压力的二次压力峰值增大且二次压力峰位置远离出口区。在弹流润滑的基础上建立该传动副的热弹流润滑数学模型并进行数值求解,得到传动副等温弹流与热弹流的油膜厚度与油膜压力对比图,分析了设计参数对热弹流润滑特性的影响。研究结果表明:随着滚锥小端半径和喉径系数的增大,热弹流油膜二次压力峰值减小,且二次压力峰值位置向出口区远离;热弹流油膜二次压力峰值随滚锥半锥角的增大而增大且位置向出口移动;热弹流油膜厚度随滚锥小端半径和喉径系数的增大而增大,颈缩现象提前出现,滚锥半锥角越大热弹流油膜厚度越小,颈缩现象延迟出现。分析了该传动副接触面是粗糙情况下的等温和热弹流润滑特性受参数的影响,研究结果表明:在考虑啮合面接触粗糙度的情况下,喉径系数对热弹流润滑特性的影响甚微;粗糙度幅值一定时,等温流润滑油膜压力分布受设计参数影响极小,滚锥小端半径对热弹流润滑特性的影响最大,滚锥半锥角对其影响相对较小;啮合接触面间存在粗糙度会对传动副的润滑特性产生影响,油膜压力峰值变大且油膜厚度存在减小的情况,这对传动副的润滑都是不利的,改善传动副考虑粗糙度时的润滑性能,则滚锥小端半径和滚锥半锥角的选择不宜过小。综合考虑滚锥包络端面啮合蜗杆传动的润滑性能和传动效率,建立该传动副的优化数学模型,对传动副的啮合性能、等温弹流润滑特性和热弹流润滑特性进行优化。选取合适的设计变量,选择啮合性能和润滑性能的目标函数,选择合理的优化约束条件和合理范围的设计参数,将优化后的结果与优化前作对比,其结果显示优化后的啮合性能有较为显着的提升,该传动副优化后的油膜厚度增大,使该传动副具有更佳的润滑性能和承载能力。
曹欣[4](2020)在《面向双足机器人的绳驱动单元建模理论与抗冲击研究》文中提出由于传统刚性驱动的双足机器人不具有减缓冲击、保护机构等作用,而挠性驱动的双足机器人具有类似人类肌腱的挠性,可承受较大冲击载荷,相对轻型小巧等优点,因此众多学者和研究机构转而研究挠性驱动的仿人双足机器人。挠性驱动可以分为液压驱动、气动人工肌肉驱动、绳驱动和挠性材料驱动等形式。本实验室研究的对象是绳驱动挠性单元,主要围绕绳驱动单元开展研究工作。本文以绳驱动单元为基础,对钢丝绳力学建模、绳驱动单元动力学建模和抗冲击能力及其应用在双足机器人上的抗冲击步行进行了深入、系统的研究。主要研究了以下几个方面内容:针对绳驱动单元动力学建模需要,基于Love的弹性细杆理论,建立钢丝绳在直拉条件下的等效力学模型。首先在Frenet活动标架内建立钢丝绳几何模型,推导钢丝绳在假设条件下的受力变形参数,根据改良本构关系和材料力学公式推导出钢丝绳在直拉条件下的等效弹性模量计算公式,与现有研究结果进行对比,该模型的有效性和理论公式的准确性得到验证;为解决绳驱动单元内钢丝绳复杂缠绕情况的建模问题,通过分析钢丝绳二次螺旋升角的变化规律,提出合理假设条件,应用弹性细杆理论对弯曲的多股钢丝绳进行受力分析,根据能量守恒定律推导出弯曲的多股钢丝绳弯曲刚度和等效弹性模量计算公式。在ABAQUS中进行钢丝绳的有限元建模和仿真,设计并制作专用的钢丝绳大变形挠曲测量装置进行实验验证,经理论计算、有限元仿真和测量实验对比分析,该模型的有效性和理论公式的准确性得到验证;基于上述建立的钢丝绳在直拉和弯曲情况下的等效力学模型,提出一种适用于机器人关节用绳驱动单元的动力学建模方法,并推导出绳驱动单元动力学方程的一般形式。从被动柔顺和主动柔顺两方面分析绳驱动单元的抗冲击能力,在现有张力反馈与关节全闭环控制器的基础上引入主动柔顺控制,提高绳驱动单元对冲击的缓冲能力。以FDU-II型绳驱动单元为例,使用该方法代替粘弹性理论建立新的系统动力学模型,代入相关参数获得系统动力学方程。分别应用编程软件和ADAMS动力学软件对FDU-II型单元进行数值仿真和动力学仿真验证。使用FDU-II型绳驱动单元样机进行关节轨迹跟踪测试、幅频特性测试和正反转频繁往复测试实验,动力学模型的有效性和准确性得到验证。依次进行正常预载、降低预载的被动柔顺冲击实验和正常预载的主被动柔顺冲击实验,获得FDU-II型绳驱动单元的抗冲击能力;分析双足机器人的步行稳定特性,在前述研究工作基础上,建立分阶段的双足机器人刚柔混合动力学模型。应用实验室已有步行样本规划方法生成机器人离线步行轨迹样本,并提出一种通过机器人双腿髋部俯仰关节在线轨迹补偿的方法,减缓机器人步行时的着地冲击力。在ADAMS软件中建立带有绳驱动单元的双足机器人仿真模型,分别在平整路面和不平整路面上进行机器人步行仿真。通过ADAMS/Simulink联合仿真验证该方法的有效性,足底接触力最佳减缓效果为90.32%。并且,还通过该方法避免由于冲击过大造成的机器人倾倒。为增加说服力,搭建机器人单腿系统并进行了踩踏冲击实验。以上研究内容,为新型绳驱动单元和双足机器人的设计和研制提供了参考指标,也为实现绳驱动双足机器人的抗冲击步行实验提供了理论基础。
杨喆[5](2019)在《基于微分几何的非线性系统动力学分析与控制研究》文中研究表明非线性系统动力学与控制问题一直是动力系统研究中的一个关键问题。近年来,非线性动力学理论和方法逐渐从低维系统研究不断向高维和无穷维系统研究拓展。另外,还受到计算机技术、数值模拟和图形技术发展的影响,使得非线性动力学与控制面临的问题难度和规模更大,与工程实际日趋接近。而引入微分几何理论为解决非线性动力学与控制问题提供了新的思路和方法,同时也受到了学术界的关注和重视。本文基于微分几何理论,推导了非线性振子二阶自治动力系统的递推解析算法,同时应用微分几何方法对蛇形机器人非线性动力学与控制进行研究。主要研究内容如下:首先,基于微分几何理论的基本概念,从变分原理出发,推导了非线性振子二阶动力学方程的递推解析算法,并选取三个不同的自治非线性系统进行验证计算,同时采用龙格库塔法求解非线性系统连续动力学微分方程。通过对比两种算法的计算结果和计算耗时,体现出该递推解析算法具有精度高、耗时短的优势,并且可以根据具体情况得到某一时间节点的解析解。然后,基于微分几何相关理论,将蛇形机器人的位姿空间推广到黎曼流形空间,建立蛇形机器人非线性动力学与控制的统一模型,并根据得到的统一模型以及局部反馈线性化控制方法,设计蛇形机器人的头部轨迹跟踪控制器。而且,基于MATLAB平台实现了对机器人头部轨迹的数值仿真。仿真结果表明,在控制器作用下蛇形机器人能够稳定地跟踪预设的轨迹。最后,将上述建模方法与经典的欧拉-拉格朗日动力学建模方法相比较,体现了基于微分几何方法的蛇形机器人动力学与控制统一模型具有计算简便等优点。
张鹤[6](2019)在《公路几何设计三维线形评价模型研究》文中研究说明公路是一条三维空间带状构造物,几何设计是对这条三维带状物几何性能的研究,对提高公路运行质量和保障公路运行安全十分重要。公路设计全过程中应融入迭代的设计过程,不同设计阶段的需求影响几何设计三维线形,几何设计三维线形也影响车辆运行时间、车辆运行能耗和公路安全性能等公路使用性能。公路设计阶段是工可阶段方案的细化,针对目前设计阶段仅以路线长度、工程造价作为路线方案比选的现状,未考虑车辆在不同几何设计方案上的公路使用性能差别,本文引入车辆路径规划和驾驶安全风险预测,对设计阶段不受交通量影响的公路使用性能进行重新定义并进行定量预测,以达到评价设计阶段公路几何设计三维线形质量的目的。通过研究工可阶段和设计阶段几何设计三维线形和公路使用性能的关系,提出公路设计全过程中应融入迭代的设计方法。通过分析车辆路径规划与公路几何设计的关系,基于车辆三维路径规划,运用微分几何理论建立了三维公路曲面模型,并应用于车辆运行时间、车辆运行能耗和公路安全性能等公路使用性能评价模型的建立,为公路几何设计三维线形优化提供了定量比较的标准。结合空间三维设计指标测地曲率6)2)进行车辆速度规划,获得车辆运行时间评价模型;针对现有的三维路面近似模型和质点车辆模型,提出基于三维路面解析模型的车轮模型,得到车辆运行能耗评价模型;基于潜在事故理论定义驾驶安全风险,提出了一种描述横向和纵向加速度与速度之间关系的方法,建立了基于驾驶安全风险预测的公路几何设计三维线形安全性能评价模型,以评价公路安全性能。通过四川省某路段施工图几何设计三维线形优化设计,验证了设计阶段引入车辆运行时间、车辆运行能耗和公路安全性能等公路使用性能定量比较指标的可靠性,设计阶段使用基于车辆路径规划和驾驶安全风险的公路几何设计三维线形评价的实用性。本文取得的主要研究成果为改善传统设计阶段,仅以路线长度和工程造价作为方案比选的方法,建立了以公路几何设计为自变量的车辆运行时间、车辆运行能耗和公路安全性能等公路使用性能预测模型,为全寿命周期公路线形优化设计提供了定量比较的方法。此外,所建立的三维路面模型和车轮模型也为车辆运行和公路安全分析提供了新的研究方法。
刘聪[7](2018)在《全液压凿岩台车钻臂动态分析及仿真研究》文中研究指明全液压凿岩台车是集机械、液压及电气于一体的现代化凿岩设备,是矿山、隧道及地下工程采用钻爆法施工的一种重要机具。全液压凿岩台车不仅可以极大地减轻作业人员的体力劳动,提高凿岩钻孔效率,改善施工作业条件,而且在实际施工过程中更容易实现高效化和自动化。钻臂是凿岩台车最核心的机构,其功能就如同凿岩台车的“臂膀”,凿岩台车只有通过钻臂各关节的运动,才能完成定位、凿岩等动作。因此为了提高全液压凿岩台车施工的效率、稳定性、安全性,对钻臂的研究势在必行。本文的主要研究工作如下:(1)在深入研究全液压凿岩台车钻臂结构及组成的基础上,依据某型号全液压凿岩台车钻臂的设计尺寸,利用Pro/E建立了钻臂的三维模型,为后续的分析研究提供了模型基础。(2)将机器人研究中用到的运动学理论和钻臂的运动学分析结合起来,提出了一种将坐标系固定在实体上的D-H(Denavit-Hartenberg)法的改进方法——CFDH(Coordinate Fixed Denavit-Hartenberg)法。运用CFDH法建立了全液压凿岩台车钻臂的运动学方程,并利用MATLAB对钻臂的有效工作空间进行了求解。钻臂的运动学分析有利于更深入的了解各运动杆件的位置、方向及各关节位移之间的关系,是钻臂动力学分析及优化改进的基础。(3)将钻臂三维模型导入ADAMS中,经过相应处理得到了全液压凿岩台车钻臂的虚拟样机。对钻臂的三个危险工况进行了动力学仿真分析,绘制出各驱动油缸的速度、加速度、受力及各铰接点反力曲线,得到了钻臂的动力学性能并为有限元分析提供载荷信息。(4)在ANSYS Workbench中对钻臂进行结构静力分析及模态分析。通过结构静力分析绘制出钻臂核心构件的应力分布云图和位移变形图,验证校核了相关构件在危险工况下的强度。在结构静力分析的基础上对钻臂做了模态分析,得到了钻臂核心构件的固有频率值和模态振型图,验证了相关构件在振动载荷下的稳定性和安全性,为今后合理有效的避开共振区提供了依据。根据分析结果和实际施工中出现的问题对主臂座及推进梁进行了优化改进,提高了钻臂的可靠性和稳定性。
张博闻[8](2017)在《仿人机器人能量最优步态的测地线方法研究》文中研究说明仿人机器人是机器人研究领域一个重点方向。仿人机器人稳定行走,是实现其各种功能的前提,因此步态起到非常关键的作用。本文是以自己构建的机器人仿真模型为研究对象,利用测地线方法来获得仿人机器人行走时能量最优的步态。首先将仿人机器人抽象为三维线性倒立摆(3D-LIPM)模型,利用测地线提出的一种新方法对双足机器人进行能量优化。基于三维线性倒立摆模型,构造仿人机器人的能量黎曼度量矩阵。利用测地线的短程性,通过求解克里斯托弗符号,建立并求解测地线微分方程组,得到机器人质心能量最优轨迹。再通过仿人机器人模型的运动学反解,可以得到机器人能量最优的步态。并进一步通过控制变量法研究轨迹规律。然后利用UG三维制图软件,根据倒立摆模型相关参数和行走条件要求,构建仿人机器人双腿模型。对该仿人机器人模型进行运动学分析,得到了其运动学正解和运动学逆解。计算三维线性倒立摆质心点在任意位置下的速度和角速度或线速度,计算雅可比矩阵,推导出各关节的角速度。在步态规划时,将仿人机器人运动过程进行了分解,根据倒立摆模型又利用多项式插值法,映射出仿人机器人双腿的位姿。对机器人各个关节角度做了规划,并用MATLAB规划出各关节转角。接着,将在UG中装配好的三维双足机器人模型导入到ADAMS。对双足机器人进行运动学分析,比较测地线规划下的关节力矩与梯形函数下的关节力矩。初步验证测地线方法能优化能耗。最后,以Alpha 1s机器人为实验研究平台,进行运动控制与实现。实验结果验证了本文的基于测地线的步态规划方法的可行性。
刘涛[9](2017)在《视觉信息辅助的室内建图与行人导航方法研究》文中认为缺乏室内地图、位置指纹和室内地标等导航要素是当前室内导航系统所面临的瓶颈问题,随着目前智能手机的普及和功能逐渐强大,通过手机内置的惯性传感器不仅可以递推得到行人当前的位置,而且可以感知行人的动作及行为。然而,由于缺乏对外界环境的直接观测,将导致位置累积误差或行为感知误差。利用行走时采集到的视觉信息不仅可以用于修正位置累积误差、提高定位精度,还可以辅助构建室内行人导航地图。本文利用行人在室内活动过程中采集到的惯性传感数据和视频数据,首先对室内环境的空间结构进行探测,同时恢复得到行人在室内的运动轨迹,实现了室内位置指纹的自动标注和导航图构建;对行人导航过程中容易产生迷路等现象提出了基于室内结构地标序列的位置确认方法和顾及地标可视性的路径优化方法,主要研究内容包括:1)提出了基于智能手机的室内导航图模型构建方法。室内地图是行人导航的基础数据,传统构建室内地图的方法依赖人工处理和专业设备,耗费的人力、时间开销大,应用算法的复杂度高。目前提出了基于智能手机的室内建图方法,然而,这些建图方法构建得到的室内地图缺乏导航必要的室内空间结构信息和地标信息,不利于行人对导航地图的理解和使用。本文在视觉信息辅助的基础上,精确恢复得到了行人在室内的运动轨迹,利用贝叶斯分类方法识别出室内导航节点的空间结构类型,对采集到的视频数据标注位置并提取文字语义地标,进而构建包含室内空间结构信息和地标信息的室内导航图模型。实验结果验证了本文方法对恢复行人运动轨迹的准确性和对室内空间结构识别的可靠性,为快速、高效建立室内导航地图提供了方法基础。2)提出了基于Wi-Fi位置指纹自动标注的行人室内定位方法。传统基于Wi-Fi位置指纹的室内定位方法面临着建立、更新位置指纹数据库的时间成本高、人力开销大等问题。利用基于室内行人运动轨迹的位置指纹标注和指纹地图构建方法能够很好的解决问题。然而,目前利用轨迹标注位置指纹的方法大多需要已知轨迹的起点位置和室内地图等先验信息,方法的鲁棒性差、实用性不强。本文提出了一种基于众包轨迹的Wi-Fi位置指纹地图自动构建方法,通过设定一个室内参考点,将众包运动轨迹的位置坐标转换到室内参考坐标系下,提取轨迹采样点所包含的Wi-Fi指纹信息和位置信息,实现位置指纹地图的自动构建。实验结果表明,本文方法可以在未知轨迹起点和室内地图的情况下,实现位置指纹的自动标注,将构建得到的指纹地图可直接用于Wi-Fi指纹定位,定位精度可达到与传统人工标注方法相同的数量级。3)提出了顾及室内地标可视性的导航路径优化算法和基于室内结构地标序列的行人位置确认方法。考虑行人在室内环境下对地标的利用程度和可见性,使用多目标优化算法得到了路径距离短、可见地标数量多、地标利用率高的优化路径。定义室内导航节点的空间结构为结构地标,在自动识别行人途径的室内空间结构的基础上,使用一种改进的隐马尔科夫模型,分别实现了在线和离线阶段的匹配定位。在不依赖任何外界信号和辅助设备的情况下,可帮助行人确认当前位置。分别在两种典型的室内环境下进行了实验,结果表明该方法的在线匹配准确率高于80%,离线准确率高于70%,实施基于结构地标序列的位置确认方法有助于降低室内迷路风险和行人导航认知负担。
张卫青[10](2016)在《螺旋锥齿轮端面滚齿加工的理论与实验》文中进行了进一步梳理螺旋锥齿轮端面滚齿加工方法在切齿过程中连续分度,一个切齿循环中同时加工齿的两面。这种方法加工精度和效率较高,且易实现干切削,在大批量生产中应用越来越广泛。但是国内却对端面滚齿加工方法的理论研究不足,再加上国外对技术资料的严格保密,至今未开发出应用于生产实践的端面滚齿加工成套技术及装备。虽然国内齿轮制造企业可以通过引进国外的计算软件及加工成套装备,加工出合格的摆线齿锥齿轮产品,但是对我国在该领域的技术水平的提升作用有限。另外由于国外在该技术上的垄断地位,进口机床十分昂贵,且维护十分不便,也限制了其在国内的普遍推广。本文针对这一问题系统地研究了端面滚齿加工方法所涉及的齿面成形原理、齿坯几何设计与计算、轮齿接触特性的准确控制与切齿调整参数的计算、全数控切齿机床的运动控制、齿形偏差的测量与修正等成套基础理论。建立了刀倾全展成法与刀倾半展成法端面滚齿螺旋锥齿轮节锥参数计算的统一模型。提出了一种端面滚齿加工切齿调整计算方法,该方法能够在齿面上任意指定接触参考点的位置,并能对轮齿两面的接触状态同时进行控制。采用静态及动态接触有限元法建立了螺旋锥齿轮时变啮合刚度、传动误差、啮合冲击及啮合内部激励力计算模型。分析了不同接触区形态对螺旋锥齿轮啮合内部激励的影响,以此为基础对端面滚齿螺旋锥齿轮的轮齿接触特性进行了优化。在保证齿轮及刀具相对运动不变的条件下,研究了端面滚齿加工基本机床模型到全数控切齿加工模型的机床运动转化方法,从而推导出一种端面滚齿加工6轴联动的运动控制模型。基于西门子840Dsl数控系统,设计了全数控铣齿机的控制系统,开发了端面滚齿数控加工软件。推导了基于全数控运动控制模型的端面滚齿螺旋锥齿轮齿面方程,在国产齿轮测量中心上实现了其齿距误差及齿形偏差测量。利用测量结果,基于优化方法研究了带齿根偏差约束的齿形偏差的自动修正方法。最后通过加工仿真、切齿、测量及滚动检查实验对以上理论及方法进行了验证。通过本文的研究,初步形成了螺旋锥齿轮端面滚齿的闭环制造方法。研究成果目前已在天津第一机床总厂的系列全数控螺旋锥齿轮铣齿机中示范应用,为我国开发和应用螺旋锥齿轮端面滚齿数控加工装备提供了坚实的理论基础。
二、基于活动标架法的2自由度机器人轨迹规划(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于活动标架法的2自由度机器人轨迹规划(论文提纲范文)
(1)内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 研究背景与研究意义 |
1.2.1 研究背景 |
1.2.2 研究意义 |
1.3 平面蜗轮传动的发展 |
1.4 研究内容 |
1.5 技术路线与研究方法 |
1.5.1 技术路线 |
1.5.2 研究方法 |
1.6 本章小结 |
2 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动啮合理论 |
2.1 前言 |
2.2 甲面与乙面的位置关系 |
2.3 甲面接触线方程 |
2.3.1 甲面标架 |
2.3.2 甲面底矢变换和坐标变换 |
2.3.2.1 甲面底矢变换 |
2.3.2.2 甲面坐标变换 |
2.3.3 甲面相对速度 |
2.3.4 甲面啮合函数和接触线方程 |
2.4 乙面接触线方程 |
2.4.1 乙面标架 |
2.4.2 乙面底矢变换和坐标变换 |
2.4.2.1 乙面底矢变换 |
2.4.2.2 乙面坐标变换 |
2.4.3 乙面相对速度 |
2.4.4 乙面啮合函数和接触线方程 |
2.5 界曲线方程 |
2.5.1 二类界限曲线方程 |
2.5.2 一类界限曲线方程 |
2.6 啮合参数 |
2.6.1 接触线法线上的矢量 |
2.6.2 润滑角 |
2.6.3 卷吸速度 |
2.6.4 诱导法曲率 |
2.7 本章小结 |
3 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的啮合性能分析 |
3.1 前言 |
3.2 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动副的接触线 |
3.2.1 接触线的分布状态 |
3.2.2 蜗轮中间平面模数对接触线的影响 |
3.2.3 基圆半径对接触线的影响 |
3.2.4 母平面倾角对接触线的影响 |
3.2.5 独立变量对接触线的分布参数的影响 |
3.3 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动副的界曲线 |
3.3.1 二类界限曲线 |
3.3.2 一类界限曲线 |
3.4 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动副的啮合参数分析 |
3.4.1 润滑角 |
3.4.1.1 蜗轮中间平面模数对润滑角的影响 |
3.4.1.2 基圆半径对润滑角的影响 |
3.4.1.3 母平面倾角对润滑角的影响 |
3.4.2 卷吸速度 |
3.4.2.1 蜗轮中间平面模数对卷吸速度的影响 |
3.4.2.2 基圆半径对卷吸速度的影响 |
3.4.2.3 母平面倾角对卷吸速度的影响 |
3.4.3 诱导法曲率 |
3.4.3.1 蜗轮中间平面模数对诱导法曲率的影响 |
3.4.3.2 基圆半径对诱导法曲率的影响 |
3.4.3.3 母平面倾角对诱导法曲率的影响 |
3.4.4 独立变量对啮合参数的影响 |
3.5 本章小结 |
4 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的优化设计 |
4.1 前言 |
4.2 优化方法 |
4.3 优化目标 |
4.3.1 接触线 |
4.3.2 啮合参数 |
4.3.3 统一优化目标 |
4.4 约束条件 |
4.4.1 根切条件 |
4.4.2 电机安装空间 |
4.4.3 接触线的范围 |
4.4.4 蜗轮中间平面分度圆压力角的范围 |
4.4.5 蜗杆齿顶的最小齿厚 |
4.4.6 内蜗轮齿顶的最小齿厚 |
4.4.7 滑动速度 |
4.5 结果分析 |
4.5.1 优化结果 |
4.5.2 优化结果对接触线的影响 |
4.5.3 优化结果对啮合参数的影响 |
4.5.4 结论 |
4.6 本章小结 |
5 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的等温弹流润滑分析 |
5.1 前言 |
5.2 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的弹流润滑理论 |
5.2.1 线接触弹流润滑模型 |
5.2.2 线接触弹流油膜最小厚度公式 |
5.2.3 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的弹流润滑模型 |
5.3 弹流润滑模型的参数 |
5.3.1 综合曲率半径和卷吸速度 |
5.3.2 载荷的处理 |
5.4 弹流润滑性能分析 |
5.4.1 等温弹流润滑最小油膜厚度 |
5.4.2 相关参数对弹流润滑性能的影响 |
5.4.3 分析结果 |
5.5 本章小结 |
6 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器的设计、制造和测试 |
6.1 前言 |
6.2 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器的设计 |
6.2.1 设计方案 |
6.2.2 设计条件 |
6.2.3 传动副的设计参数 |
6.2.3.1 中心距的计算 |
6.2.3.2 中心距的校验 |
6.2.3.3 传动副的几何尺寸参数 |
6.3 传动副的强度计算 |
6.3.1 蜗杆的弯曲应力计算 |
6.3.2 蜗杆的刚度计算 |
6.3.3 蜗轮轮齿的剪切应力计算 |
6.3.4 蜗轮轮齿的弯曲应力计算 |
6.4 蜗杆传动副的有限元分析 |
6.4.1 蜗杆传动副的3D模型 |
6.4.2 蜗杆传动副3D模型的有限元设置 |
6.4.3 蜗杆传动副3D模型的有限元结果分析 |
6.5 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器的加工与安装 |
6.5.1 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器的组成 |
6.5.2 鼓形蜗杆的加工 |
6.5.2.1 加工参数 |
6.5.2.2 蜗杆齿面加工原理 |
6.5.2.3 蜗杆加工工序 |
6.5.3 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器的主要零部件 |
6.5.4 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器的安装 |
6.6 内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动减速器的测试 |
6.6.1 测试台架的搭建 |
6.6.2 被测数据的处理 |
6.6.3 被测数据分析 |
6.7 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
附录 |
作者在读期间科研成果简介 |
致谢 |
(2)混合不确定性下工业机器人运动精度可靠性分析与优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号及缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 工业机器人精度可靠性分析研究现状 |
1.2.2 混合可靠性分析研究现状 |
1.2.3 工业机器人精度优化设计研究现状 |
1.3 本文主要研究工作 |
第二章 随机不确定性下工业机器人定位精度可靠性分析 |
2.1 引言 |
2.2 工业机器人运动可靠性模型 |
2.2.1 位姿描述方法 |
2.2.2 机械手运动学 |
2.2.3 极限状态函数 |
2.3 定位精度可靠性分析方法 |
2.3.1 均值一次二阶矩法 |
2.3.2 改进一次二阶矩法 |
2.3.3 自适应有限步长法 |
2.4 算例分析 |
2.4.1 JR605 型工业机器人简介 |
2.4.2 正向运动学分析 |
2.4.3 可靠性分析方法对比 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于微分运动学和鞍点近似的定位精度可靠性分析 |
3.1 引言 |
3.2 基于微分运动学的可靠性模型 |
3.2.1 坐标系间的微分变换关系 |
3.2.2 连杆坐标系的微分运动 |
3.2.3 位置误差极限状态函数 |
3.3 基于鞍点近似的定位精度可靠性分析 |
3.3.1 鞍点近似理论 |
3.3.2 位置误差分布参数 |
3.3.3 定位精度可靠性分析 |
3.4 算例分析 |
3.4.1 位置误差模型验证 |
3.4.2 可靠性分析方法对比 |
3.4.3 工作空间内可靠性分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 混合随机和区间不确定性下定位精度可靠性分析 |
4.1 引言 |
4.2 考虑区间不确定性的混合可靠性分析 |
4.2.1 混合可靠性分析模型 |
4.2.2 基于共轭投影梯度法的区间分析 |
4.2.3 基于共轭有限步长法的概率分析 |
4.3 基于响应面的鞍点近似定位精度可靠性分析 |
4.3.1 响应面方法 |
4.3.2 试验点设计 |
4.3.3 失效概率区间计算 |
4.4 算例分析 |
4.4.1 关节变量不确定性分析 |
4.4.2 混合可靠性分析方法对比 |
4.4.3 改进可靠性分析方法验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于轨迹精度可靠性的工业机器人优化设计 |
5.1 引言 |
5.2 基于位置误差极值的轨迹精度可靠性分析 |
5.2.1 工业机器人轨迹精度可靠性模型 |
5.2.2 随机-区间混合可靠性模型等效处理 |
5.2.3 基于稀疏网格积分的鞍点近似可靠性分析 |
5.3 基于遗传算法的工业机器人精度优化设计 |
5.3.1 目标函数 |
5.3.2 约束条件 |
5.3.3 遗传算法 |
5.4 算例分析 |
5.4.1 可靠性分析方法对比 |
5.4.2 优化模型参数设置 |
5.4.3 优化结果与分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的成果 |
(3)滚锥包络端面啮合蜗杆传动的弹流润滑分析及优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及研究意义 |
1.2 活动齿蜗杆传动副的研究现状 |
1.2.1 国外研究进展 |
1.2.2 国内研究进展 |
1.3 弹流润滑研究现状 |
1.3.1 弹流润滑的发展 |
1.3.2 弹流润滑的应用 |
1.4 本文研究内容 |
2 滚锥包络端面啮合蜗杆传动啮合几何学 |
2.1 标架设置 |
2.2 底矢转换与坐标转换 |
2.2.1 固定标架 |
2.2.2 活动标架 |
2.3 相对速度与相对角速度 |
2.4 啮合几何学 |
2.4.1 接触线 |
2.4.2 蜗杆齿面方程 |
2.4.3 啮合面方程 |
2.4.4 第二类界限曲线 |
2.4.5 第一类界限曲线 |
2.4.6 诱导法曲率 |
2.4.7 润滑角 |
2.4.8 相对卷吸速度 |
2.4.9 自转角 |
2.5 本章小结 |
3 啮合性能分析 |
3.1 啮合质量评价 |
3.2 几何参数对接触线的影响 |
3.3 几何参数对诱导法曲率的影响 |
3.4 几何参数对润滑角的影响 |
3.5 几何参数对卷吸速度的影响 |
3.6 几何参数对自转角的影响 |
3.7 啮合性能优化设计 |
3.7.1 设计变量 |
3.7.2 目标函数 |
3.7.3 约束条件 |
3.7.4 优化性能对比 |
3.8 本章小结 |
4 等温弹流润滑分析 |
4.1 传动副接触问题 |
4.2 传动副弹流模型 |
4.3 等温弹流润滑数学模型 |
4.3.1 等温弹流润滑基本方程 |
4.3.2 等温弹流润滑无量纲方程 |
4.3.3 等温弹流润滑数值解 |
4.3.4 线接触弹流油膜厚度 |
4.3.5 曲率半径与单位载荷 |
4.4 等温弹流润滑性能分析 |
4.4.1 几何参数对润滑性能的影响 |
4.4.2 沿接触方向的润滑特性 |
4.5 等温弹流润滑优化设计 |
4.5.1 设计变量 |
4.5.2 目标函数 |
4.5.3 约束条件 |
4.5.4 优化结果 |
4.6 考虑粗糙度时的等温弹流润滑分析 |
4.6.1 实际粗糙表面的接触 |
4.6.2 单粗糙度的影响 |
4.6.3 单粗糙谷幅值对润滑特性的影响 |
4.6.4 单粗糙峰幅值对润滑特性的影响 |
4.7 本章小结 |
5 热弹流润滑分析 |
5.1 热弹流润滑基本方程 |
5.2 数值求解 |
5.2.1 差分方程 |
5.2.2 速度场计算 |
5.2.3 连续方程 |
5.2.4 能量方程 |
5.2.5 两界面温度条件 |
5.3 热弹流润滑性能分析 |
5.3.1 几何参数对热弹流润滑性能的影响 |
5.4 热弹流润滑优化设计 |
5.4.1 设计变量 |
5.4.2 目标函数 |
5.4.3 约束条件 |
5.4.4 优化结果 |
5.5 考虑粗糙度时的热弹流润滑分析 |
5.5.1 粗糙表面的接触 |
5.5.2 单粗糙度的影响 |
5.5.3 单粗糙谷幅值对润滑特性的影响 |
5.5.4 单粗糙峰幅值对润滑特性的影响 |
5.6 本章小结 |
6.结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
发表学术论文 |
撰写专利 |
参加科研项目 |
致谢 |
(4)面向双足机器人的绳驱动单元建模理论与抗冲击研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 挠性驱动单元的研究现状 |
1.2.1 气动人工肌肉的研究现状 |
1.2.2 液压驱动的研究现状 |
1.2.3 挠性材料驱动的研究现状 |
1.2.4 绳驱动单元的研究现状 |
1.3 挠性驱动机构与机器人抗冲击的研究现状 |
1.4 国内外钢丝绳理论与实验的研究现状 |
1.5 目前绳驱动单元和双足机器人相关研究存在的问题 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 直拉钢丝绳等效力学模型的建立 |
2.1 引言 |
2.2 钢丝绳几何模型的建立 |
2.2.1 二次螺旋线的推导 |
2.2.2 钢丝绳的结构与几何参数 |
2.3 直拉钢丝绳力学建模 |
2.3.1 股内钢丝受力分析 |
2.3.2 钢丝绳受力分析及等效力学建模 |
2.3.3 直拉钢丝绳等效弹性模量 |
2.3.4 钢丝绳受力变形和伸长量计算公式 |
2.4 直拉钢丝绳力学模型的验证 |
2.4.1 钢丝绳拉伸算例 |
2.4.2 钢丝绳拉伸算例验证 |
2.5 本章小结 |
第3章 弯曲钢丝绳等效力学模型的建立 |
3.1 引言 |
3.2 二次螺旋升角计算公式的推导和应用分析 |
3.3 钢丝绳受力弯曲时的力学建模 |
3.3.1 弯曲钢丝绳的力学行为分析 |
3.3.2 弯曲钢丝绳弯曲刚度和等效弹性模量的推导 |
3.3.3 非纯弯矩作用下钢丝绳的弯曲分析 |
3.3.4 钢丝绳大变形弯曲的挠曲方程 |
3.4 钢丝绳受弯曲载荷的有限元仿真 |
3.4.1 钢丝绳受弯算例 |
3.4.2 算例钢丝绳的有限元仿真 |
3.5 钢丝绳受弯曲载荷的挠度测量实验 |
3.5.1 测量装置的研制 |
3.5.2 测量结果 |
3.6 钢丝绳挠曲变形的综合对比分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 绳驱动关节单元动力学建模与抗冲击能力研究 |
4.1 引言 |
4.2 绳驱动关节单元动力学建模方法的研究 |
4.3 绳驱动关节单元抗冲击能力的理论分析与控制 |
4.3.1 绳驱动关节单元的被动柔顺误差分析 |
4.3.2 绳驱动关节单元的主动柔顺控制 |
4.4 FDU-II型绳驱动单元的动力学建模 |
4.5 FDU-II型单元的动力学仿真 |
4.5.1 数值仿真计算 |
4.5.2 FDU-II型单元在ADAMS中的仿真 |
4.6 FDU-II型单元运动实验与动力学模型验证 |
4.6.1 轨迹跟踪测试实验 |
4.6.2 幅频特性测试实验 |
4.6.3 正反转频繁往复测试实验 |
4.7 FDU-II型单元抗冲击实验 |
4.7.1 冲击实验原理与系统搭建 |
4.7.2 正常预紧力冲击实验 |
4.7.3 降低预紧力冲击实验 |
4.7.4 主被动柔顺冲击实验 |
4.7.5 冲击实验结果分析 |
4.8 本章小结 |
第5章 带有绳驱动单元的双足机器人步行稳定性与抗冲击方法验证 |
5.1 引言 |
5.2 步行稳定性分析 |
5.2.1 稳定性判据简介 |
5.2.2 稳定性约束 |
5.3 双足机器人刚柔混合动力学建模 |
5.3.1 双足机器人摆腿动相力学模型 |
5.3.2 双足机器人落脚动相力学模型 |
5.4 机器人步行样本生成及在线轨迹补偿控制器 |
5.4.1 双足机器人离线样本生成 |
5.4.2 双足机器人在线轨迹补偿控制器 |
5.5 双足机器人抗冲击稳定步行仿真 |
5.5.1 双足机器人在平整路面上的步行仿真 |
5.5.2 双足机器人在不平整路面上的步行仿真 |
5.5.3 双足机器人防倾倒步行仿真 |
5.6 机器人单腿抗冲击实验 |
5.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(5)基于微分几何的非线性系统动力学分析与控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 非线性动力学分析与控制中微分几何方法的研究概况 |
1.2.1 非线性动力学与控制微分几何方法的研究概况 |
1.2.2 蛇形机器人动力学控制方法的研究概况 |
1.3 论文主要工作 |
2 微分几何基本理论 |
2.1 微分流形 |
2.1.1 微分流形基本概念 |
2.1.2 流形的映射 |
2.1.3 切空间和余切空间 |
2.2 微分流形上的微分 |
2.2.1 向量空间与对偶空间 |
2.2.2 切丛与向量场 |
2.2.3 平行移动和流形收缩 |
2.3 联络 |
2.3.1 黎曼度量 |
2.3.2 仿射联络 |
2.3.3 测地线 |
2.3.4 1-form |
2.4 本章小结 |
3 基于黎曼几何的非线性振子动力学分析递推解析算法 |
3.1 完整保守系统的拉格朗日方程 |
3.1.1 哈密顿原理 |
3.1.2 力学的变分原理 |
3.1.3 保守系统的拉格朗日方程 |
3.2 基于黎曼流形的二阶动力学方程 |
3.2.1 二阶动力学方程的推导 |
3.2.2 二阶动力学方程的求解 |
3.3 算例分析 |
3.4 本章小结 |
4 基于黎曼几何的15关节蛇形机器人动力学与控制仿真 |
4.1 蛇形机器人运动学分析 |
4.1.1 蛇形机器人位姿空间 |
4.1.2 蛇形机器人速度空间 |
4.2 蛇形机器人非线性动力学分析 |
4.2.1 无速度约束的蛇形机器人非线性动力学方程 |
4.2.2 有速度约束的蛇形机器人非线性动力学方程 |
4.3 15关节蛇形机器人仿真分析 |
4.3.1 非线性动力学与控制统一模型局部反馈线性化 |
4.3.2 15关节蛇形机器人仿真分析 |
4.4 与经典动力学方法的比较 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(6)公路几何设计三维线形评价模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.2.3 国内外研究现状小结 |
1.3 公路几何设计三维线形评价发展趋势及评价方法 |
1.3.1 公路几何设计三维线形评价研究发展趋势 |
1.3.2 基于路径规划的公路几何设计三维线形设计 |
1.3.3 基于速度规划的车辆运行时间评价方法 |
1.3.4 基于速度规划的车辆运行能耗评价方法 |
1.3.5 基于驾驶安全风险预测的公路安全性能评价方法 |
1.4 主要研究内容及技术路线 |
第二章 基于路径规划公路几何三维线形设计模型 |
2.1 公路几何设计三维最优化模型 |
2.1.1 问题描述 |
2.1.2 解决方法 |
2.2 三维公路曲面模型平面设计线描述 |
2.3 三维公路曲面模型纵断面设计线描述 |
2.4 三维公路曲面模型横断面设计线描述 |
2.5 三维公路曲面模型几何描述 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于速度规划的车辆运行时间评价模型 |
3.1 速度规划理论框架 |
3.1.1 问题描述 |
3.1.2 解决方法 |
3.2 基于速度规划的车辆运行时间评价模型 |
3.2.1 基于Darboux框架的车辆运动参数 |
3.2.2 车辆速度规划曲线计算及车辆运行时间评价模型 |
3.3 本章小结 |
第四章 基于速度规划的车辆运行能耗评价模型 |
4.1 Darboux标架下三维公路车辆模型 |
4.2 Darboux标架下公路空间的车辆运行模型 |
4.2.1 Darboux标架下公路空间的车辆运行模型 |
4.2.2 Darboux标架下公路空间的车辆运行特例 |
4.3 基于速度规划的车辆运行能耗评价模型 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于驾驶安全风险预测的公路安全性能评价模型 |
5.1 基于驾驶安全风险预测的公路安全评价模型 |
5.1.1 结合速度和加速度来定义基于潜在事故的驾驶安全风险预测模型 |
5.1.2 基于驾驶安全风险预测的公路安全性能评价模型 |
5.2 基于驾驶安全风险预测的公路安全性能评价模型参数标定 |
5.2.1 基于潜在事故的驾驶安全风险仿真实验 |
5.2.2 公路三维几何设计不变量的计算 |
5.2.3 基于驾驶安全风险预测的公路安全性能评价模型参数标定 |
5.3 本章小结 |
第六章 公路几何设计三维线形评价实例应用 |
6.1 某公路几何设计线形 |
6.1.1 设计背景 |
6.1.2 平面设计文件 |
6.1.3 纵断面设计文件 |
6.1.4 横断面设计标准 |
6.2 公路几何设计三维曲面模型的建立 |
6.3 基于速度规划的车辆运行时间和车辆运行能耗评价 |
6.4 基于驾驶安全风险预测的公路安全性能评价 |
6.5 本章小结 |
结论与展望 |
1.主要研究成果 |
2.本文主要创新点 |
3.需进一步研究的问题 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(7)全液压凿岩台车钻臂动态分析及仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 全液压凿岩台车概述 |
1.2 凿岩台车研究状况及发展趋势 |
1.2.1 凿岩台车国外发展状况 |
1.2.2 凿岩台车国内发展状况 |
1.3 凿岩台车钻臂的研究现状 |
1.4 课题来源及研究意义 |
1.5 论文的主要研究内容 |
2 钻臂的三维建模 |
2.1 钻臂的组成及其结构 |
2.2 Pro/E软件介绍 |
2.3 钻臂三维模型的建立 |
2.3.1 主臂座构件 |
2.3.2 主臂构件 |
2.3.3 旋转油缸连接架构件 |
2.3.4 推进梁构件 |
2.3.5 钻臂总装配体 |
2.4 总装配体干涉检验 |
2.5 本章小结 |
3 钻臂运动学分析及工作空间求解 |
3.1 钻臂运动学基础理论 |
3.2 CFDH齐次矩阵变换法 |
3.2.1 CFDH方法及连杆参数 |
3.2.2 连杆坐标系的建立 |
3.3 确定及验证钻臂运动学方程 |
3.4 钻臂工作空间求解 |
3.5 本章小结 |
4 基于ADAMS的钻臂动力学仿真分析 |
4.1 动力学理论及虚拟样机技术 |
4.1.1 钻臂动力学基础理论 |
4.1.2 虚拟样机技术概述 |
4.1.3 ADAMS软件介绍 |
4.2 钻臂虚拟样机模型的建立 |
4.2.1 虚拟样机的构建 |
4.2.2 模型的前处理 |
4.3 钻臂危险工况仿真分析 |
4.3.1 钻臂危险工况分析 |
4.3.2 绘制油缸行程曲线 |
4.3.3 危险工况1的仿真分析 |
4.3.4 危险工况2的仿真分析 |
4.3.5 危险工况3的仿真分析 |
4.3.6 仿真结果分析 |
4.4 本章小结 |
5 钻臂有限元分析及优化改进 |
5.1 有限元法及ANSYSWorkcbench介绍 |
5.1.1 有限元法基础理论 |
5.1.2 ANSYSWorkbench软件介绍 |
5.2 模型导入及前处理 |
5.2.1 模型导入 |
5.2.2 材料设置 |
5.2.3 网格划分 |
5.3 有限元结构静力分析 |
5.3.1 结构静力分析理论 |
5.3.2 主臂座结构静力分析 |
5.3.3 旋转油缸连接架结构静力分析 |
5.3.4 主臂结构静力分析 |
5.4 有限元模态分析 |
5.4.1 模态分析理论及方法 |
5.4.2 主臂座模态分析 |
5.4.3 旋转油缸连接架模态分析 |
5.4.4 主臂模态分析 |
5.4.5 结果分析 |
5.5 主臂座的优化改进 |
5.5.1 主臂座改进模型的建立 |
5.5.2 主臂座改进模型的模态分析 |
5.5.3 优化改进结果分析 |
5.6 施工出现的问题及改进 |
5.6.1 推进梁的模型建立 |
5.6.2 前处理 |
5.6.3 推进梁的结构静力分析 |
5.6.4 推进梁的模态分析 |
5.6.5 推进梁的优化改进 |
5.7 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(8)仿人机器人能量最优步态的测地线方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景与意义 |
1.2 仿人机器人国内外研究现状 |
1.2.1 仿人机器人国外研究现状 |
1.2.2 仿人机器人国内研究现状 |
1.3 仿人机器人步态规划方法 |
1.3.1 基于仿生运动学的步态规划 |
1.3.2 基于模型的步态规划 |
1.3.3 基于能耗优化的步态规划研究 |
1.3.4 基于智能算法的步态规划研究 |
1.3.5 基于CPG的步态规划方法 |
1.4 论文主要研究内容 |
第二章 机器人轨迹规划中测地线方法能量优化的研究 |
2.1 引言 |
2.2 建立3D-LIPM机器人测地线方程 |
2.2.1 测地线 |
2.2.2 构建弧长最优的黎曼度量 |
2.2.3 Christoffel符号 |
2.2.4 3D-LIPM机器人测地线微分方程 |
2.3 求解方法介绍 |
2.4 MATLAB软件概述 |
2.4.1 MATLAB简介 |
2.4.2 特点 |
2.5 解测地线微分方程进行轨迹规划 |
2.5.1 确定测地线微分方程初始条件 |
2.5.2 解测地线的微分方程 |
2.5.3 轨迹分析 |
2.5.4 关节空间(黎曼空间)内测地线可视化 |
2.6 对测地线方程进行轨迹规划 |
2.6.1 给定若干θ的值时的轨迹规划图 |
2.6.2 给定若干ρ的值时的轨迹规划图 |
2.6.3 给定若干l的值时的轨迹规划图 |
本章小结 |
第三章 仿人机器人运动学分析 |
3.1 引言 |
3.2 运动学数学基础 |
3.2.1 空间内位姿和坐标系描述 |
3.2.2 坐标变换 |
3.3 运动学建模 |
3.3.1 机器人描述 |
3.3.2 坐标关系 |
3.3.3 自由度配置 |
3.4 运动学分析 |
3.4.1 正运动学 |
3.4.2 逆运动学 |
3.5 雅可比矩阵 |
3.5.1 雅可比定义与求解 |
3.5.2 末端执行器速度 |
3.5.3 腿部6个关节速度计算 |
本章小结 |
第四章 仿人机器人步态的参数规划 |
4.1 引言 |
4.2 稳定性判断 |
4.2.1 步态分类 |
4.2.2 ZMP稳定性判断 |
4.3 仿人机器人的步态规划 |
4.3.1 与步态规划有关概念 |
4.3.2 姿态相关研究 |
4.3.3 步态规划思想 |
4.4 关节轨迹规划 |
4.4.1 踝关节轨迹规划 |
4.4.2 髋关节轨迹规划 |
4.4.3 各关节轨迹规划 |
本章小结 |
第五章 仿人机器人步行运动仿真 |
5.1 引言 |
5.2 虚拟样机技术 |
5.3 ADAMS软件模块简介 |
5.4 仿人机器人模型的导入 |
5.4.1 数据转换类型 |
5.4.2 添加约束驱动 |
5.4.3 模型检测 |
5.5 仿人机器人模型运动仿真 |
5.6 仿人机器人仿真分析 |
5.6.1 质心基于测地线方法的仿真 |
5.6.2 质心轨迹为梯形函数的仿真 |
5.6.3 两种方法的关节力矩仿真对比 |
本章小结 |
第六章 仿人机器人行走实验 |
6.1 引言 |
6.2 仿人机器人机械结构介绍 |
6.2.1 仿人机器人整体结构 |
6.2.2 舵机结构与参数 |
6.3 实物机器人动作试验 |
本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(9)视觉信息辅助的室内建图与行人导航方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 研究背景及意义 |
1.3 主要研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
1.3.3 拟解决关键问题 |
1.4 论文结构 |
2 研究综述 |
2.1 引言 |
2.2 室内建图 |
2.2.1 基于建筑平面图的室内建图方法 |
2.2.2 基于激光点云的室内建图方法 |
2.2.3 基于智能手机的室内建图方法 |
2.3 室内定位 |
2.3.1 基于Wi-Fi的室内定位方法 |
2.3.2 基于手机惯性传感器的室内定位方法 |
2.3.2.1 步数检测 |
2.3.2.2 步长估计 |
2.3.2.3 航向角估计 |
2.3.3 基于地图辅助的室内定位方法 |
2.4 行人导航 |
2.4.1 地标显着理论 |
2.4.2 路径选择与引导方法 |
2.5 本章小结 |
3 视觉信息辅助的室内导航图构建 |
3.1 引言 |
3.2 系统概述 |
3.3 基于视觉的室内空间结构识别 |
3.3.1 特征提取 |
3.3.2 室内结构类型识别 |
3.4 视觉信息辅助室内导航图构建 |
3.4.1 基于SFM方法的轨迹恢复 |
3.4.2 地标语义特征提取 |
3.4.3 室内导航图构建 |
3.5 实验与分析 |
3.5.1 实验设置 |
3.5.2 运动轨迹恢复 |
3.5.3 室内结构识别 |
3.5.4 建图结果与分析 |
3.6 本章小结 |
4 基于众包轨迹指纹标注的室内定位 |
4.1 引言 |
4.2 方法概述 |
4.3 室内参考点与轨迹采样点的相似度评价 |
4.4 基于众包轨迹的指纹地图构建 |
4.4.1 众包轨迹位置估计 |
4.4.2 Wi-Fi指纹地图构建 |
4.4.3 指纹匹配室内定位 |
4.5 实验及结果分析 |
4.5.1 轨迹位置估计 |
4.5.2 指纹地图构建及定位精度评价 |
4.5.3 与现有方法比较 |
4.6 本章小结 |
5 结合地标可视性与空间结构特征的室内路径导航方法 |
5.1 引言 |
5.2 顾及地标可视性的导航路径优化算法 |
5.2.1 室内路网拓扑构建 |
5.2.2 室内地标的可视性拓扑构建 |
5.2.3 导航路径优化算法 |
5.2.3.1 路径的地标利用率 |
5.2.3.2 基于蚁群算法的多目标路径优化 |
5.3 基于室内结构地标序列的路径确认方法 |
5.3.1 室内结构类型序列 |
5.3.2 地标图模型 |
5.3.3 隐马尔科夫模型及改进算法 |
5.4 实验与分析 |
5.4.1 路径优化算法性能评价 |
5.4.2 基于结构地标序列的路径确认方法性能评价 |
5.4.2.1 在线定位性能评价 |
5.4.2.2 离线定位性能评价 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
攻博期间发表的科研成果目录 |
攻博期间参与的科研项目 |
致谢 |
(10)螺旋锥齿轮端面滚齿加工的理论与实验(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 课题的来源、研究背景与意义 |
1.1.1 课题的来源 |
1.1.2 课题的研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状及发展动态分析 |
1.2.1 国内外螺旋锥齿轮技术的发展历程 |
1.2.2 国内外螺旋锥齿轮技术的研究现状 |
1.2.3 螺旋锥齿轮端面滚齿加工理论的研究现状 |
1.2.4 螺旋锥齿轮全数控加工与坐标测量技术的研究现状 |
1.3 本文的研究目的和主要研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 主要研究内容 |
1.4 本章小结 |
2 螺旋锥齿轮端面滚齿加工基本原理及几何设计 |
2.1 端面滚齿加工连续分齿原理分析 |
2.2 端面滚齿螺旋锥齿轮节锥确定 |
2.3 端面滚齿螺旋锥齿轮轮齿几何参数计算 |
2.4 本章小结 |
3 端面滚齿螺旋锥齿轮接触特性控制及切齿调整计算 |
3.1 接触特性控制基本原理 |
3.2 大轮切齿调整计算 |
3.2.1 齿坯安装参数计算 |
3.2.2 刀刃几何参数和刀盘安装参数计算 |
3.3 齿面接触特性的控制 |
3.3.1 接触参考点位置控制 |
3.3.2 大轮接触参考点齿面曲率求解 |
3.3.3 接触区形态控制及小轮齿面曲率求解 |
3.4 小轮的切齿调整计算 |
3.5 本章小结 |
4 端面滚齿螺旋锥齿轮接触特性分析与优化 |
4.1 轮齿接触特性分析方法 |
4.1.1 啮合点的条件 |
4.1.2 接触迹线计算 |
4.1.3 瞬时接触椭圆计算 |
4.2 接触特性控制参数的影响规律分析 |
4.3 轮齿接触特性优化 |
4.3.1 螺旋锥齿轮啮合内部激励的求解 |
4.3.2 不同啮合印痕形态的螺旋锥齿轮内部激励分析 |
4.3.3 轮齿接触特性优化设计 |
4.4 本章小结 |
5 全数控端面滚齿加工方法及软件开发 |
5.1 全数控锥齿轮铣齿机结构及运动分析 |
5.2 全数控端面滚齿加工刀位计算 |
5.2.1 摇台式机床刀盘与齿轮的相对位置 |
5.2.2 全数控机床加工刀位计算 |
5.3 基于西门子 840Dsl数控系统的机床运动控制实现 |
5.4 数控加工软件开发 |
5.4.1 软件的总体设计 |
5.4.2 软件的开发 |
5.4.3 端面滚齿加工NC代码自动生成流程 |
5.5 本章小结 |
6 端面滚齿加工与接触特性控制实验 |
6.1 端面滚齿加工实验 |
6.2 齿形测量与误差反调实验 |
6.2.1 基于齿轮测量中心的端面滚齿螺旋锥齿轮齿形测量实现 |
6.2.2 齿形偏差自动修正实验 |
6.3 接触特性控制效果验证 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论与创新点 |
7.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
A. 作者在攻读学位期间撰写的论文目录 |
B. 作者在攻读博士学位期间申请的软件着作权 |
C. 作者在攻读博士学位期间获得的科研奖励 |
D. 作者在攻读博士期间参加的科研项目 |
四、基于活动标架法的2自由度机器人轨迹规划(论文参考文献)
- [1]内蜗轮平面包络鼓形蜗杆传动的研究[D]. 张敬孜. 四川大学, 2021(01)
- [2]混合不确定性下工业机器人运动精度可靠性分析与优化设计[D]. 黄鹏. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]滚锥包络端面啮合蜗杆传动的弹流润滑分析及优化设计[D]. 李玲玉. 西华大学, 2021
- [4]面向双足机器人的绳驱动单元建模理论与抗冲击研究[D]. 曹欣. 哈尔滨工业大学, 2020
- [5]基于微分几何的非线性系统动力学分析与控制研究[D]. 杨喆. 大连理工大学, 2019(02)
- [6]公路几何设计三维线形评价模型研究[D]. 张鹤. 长安大学, 2019(01)
- [7]全液压凿岩台车钻臂动态分析及仿真研究[D]. 刘聪. 西安工业大学, 2018(01)
- [8]仿人机器人能量最优步态的测地线方法研究[D]. 张博闻. 大连交通大学, 2017(12)
- [9]视觉信息辅助的室内建图与行人导航方法研究[D]. 刘涛. 武汉大学, 2017(06)
- [10]螺旋锥齿轮端面滚齿加工的理论与实验[D]. 张卫青. 重庆大学, 2016(09)