摘要：三自由度并联构型稳定平台常用作船载稳定平台对船舶扰动进行补偿,姿态精度是并联构型姿态稳定平台的重要性能指标,由于机构中各项几何与非几何误差源之间具有强耦合、非线性等特点,难以建立包含全部误差源的误差模型用于运动学标定.针对该问题,本文提出了一种基于等效误差模型以及RBF神经网络的关节空间误差补偿方法,该方法首先基于伪误差理论将因几何、非几何误差引起的机构动平台姿态误差等效视为仅由驱动关节杆长误差所引起,进而采用RBF神经网络建立了名义驱动关节变量与驱动关节杆长伪误差之间的非线性映射模型.此后,为提升网络泛化性能与动平台姿态误差预测精度,针对性地设计了一种二级分层网络训练方法,下层构建网络线性结构,上层采用粒子群优化(PSO)算法同步全局优化网络扩展常数与正则化参数.最后,采用PSO-RBF在3-UPS/S并联姿态稳定平台上开展了关节空间等效误差预测仿真和作业空间误差补偿实验研究,结果表明,本文所提方法具有高度的灵活性和适用性,可高精度刻画名义驱动变量与驱动关节杆长伪误差之间的映射关系,且网络输出变量可直接用于运动学标定,关节空间中的杆长精度提升了93.6%,作业空间中的姿态精度提升了92.3%,有效提升了标定效率与精度,验证了所提方法的正确性和有效性.

摘要：为确保差速驱动AGV在不确定性干扰以及复杂环境下,能够进行移动、搬运等任务,同时保证运动精度及稳定性,提出了一种时变反步鲁棒自适应轨迹跟踪控制策略,用于解决差速驱动AGV的轨迹跟踪控制问题。首先,对差速驱动AGV进行数学描述,对其运动学和动力学分析建模;其次,根据运动学模型,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计时变反步运动控制器作为外环控制器;然后,依据其非线性动力学模型设计鲁棒自适应滑膜控制器作为内环控制器;仿真实验结果表明,制定的控制策略有效,保证了对有界干扰以及模型参数不确定性的鲁棒性,并能快速达到稳定。

摘要：传统的下肢骨折治疗方案普遍存在复位精度差、易造成二次创伤与并发症、延迟愈合等局限性.随着现代医学和机器人学的交叉融合,基于六自由度并联机构的微创骨折复位与固定技术得到广泛关注和应用.现有六支链并联骨折外固定支架普遍存在术前CT扫描易造成伪影、影响骨折复位轨迹规划的不足.针对上述问题,本文设计了一种三支链六自由度并联外固定支架3-SPRP.由于此支架用于人体下肢骨折的复位与固定,为了满足外固定支架的轻质量高刚度需求,本文开展了将支架质量与刚度均视为优化目标的多目标优化设计.首先,采用闭环矢量法建立3-SPRP并联外固定支架的位置逆解模型,基于瞬时旋量建立运动/力映射模型;其次,采用半解析建模法建立3-SPRP并联外固定支架的静刚度模型,对比理论刚度模型与有限元仿真模型在6个典型位姿下的各向线刚度,验证支架刚度模型的准确性;最后,以瞬时变形能为刚度指标,将3-SPRP并联外固定支架的刚度与质量均视为优化目标,开展多目标优化计算,定义最小距离法确定支架刚度与质量的最佳匹配关系.优化后整机质量约为0.889 kg,相较于优化前仅增加24 g,而各向线/角刚度值普遍提升50%左右,表明3-SPRP并联外固定支架的刚度优化设计的有效性.上述工作将为后续三支链六自由度并联骨折外固定支架的物理样机制造与实验研究提供理论基础.

摘要：针对四舵轮驱动AGV在移动、运载过程中参数耦合、扰动不确定的非线性模型,提出一种自适应反演非奇异终端滑模轨迹跟踪控制策略。对四驱AGV的运动模型进行分析和描述,并分解为速度和力矩两层控制回路,基于Lyapunov稳定性理论,利用自适应反演法设计速度控制率解决非线控制问题,采用非奇异终端滑模调节输出力矩,消除参数耦合和不确定干扰的影响。仿真结果表明,控制策略对模型参数不确定及有界扰动具有鲁棒性,能实现快速稳定的轨迹跟踪。

摘要：机器人机构逆运动学分析是开展其性能建模和优化设计的基础.然而,现有并联机构运动学逆解方法主要是针对给定位姿下驱动关节运动变量的求解,而对于非驱动关节运动变量则需基于机构的几何特性,通过反复迭代消元计算获得,因而难以形成代数化求解流程和数字化分析软件.针对上述问题,提出一种基于有限旋量的并联机构全关节位置逆解求解方法并开展其数字化软件研发.首先,提出并联机构全关节位置解求解流程,构造并联机构末端及其支链的初始位姿,利用有限旋量建立运动方程,并通过数值方法对运动方程进行求解.以一类两转动并联机构4RSR-SS为例,计算各支链的全关节位置解,并与仿真结果对比验证解的准确性.然后,在此基础上,建立全关节位置解的数字化算法,基于B/S架构开展并联机构运动学分析软件开发,构建运动学逆解、轨迹仿真和工作空间等功能模块,通过对3-PRS并联机构的全关节逆运动学分析验证软件的有效性.最后,从冗余参数、方程数目等方面与现有方法进行比较.提出的全关节逆运动学分析方法的优点在于:可构建简洁的运动方程并同时求解给定目标位姿下的所有关节变量,避免冗余参数和计算;涉及的所有步骤均可利用代数运算求解,有利于实现并联机器人机构逆运动学分析的数字化.

摘要：微流挤出成形是陶瓷快速成形领域的一种新兴工艺,由微流挤出成形工艺和3D打印技术结合形成的陶瓷浆料3D打印,具有陶瓷成形过程简单,成本低的优势。在陶瓷浆料3D打印中,陶瓷浆料挤出过程存在挤出胀大现象,导致挤出丝的形状发生改变,降低了陶瓷产品的成形精度。通过ANSYS软件对不同流道结构下陶瓷浆料挤出过程进行模拟分析,对不同流道下陶瓷浆料挤出胀大情况进行对比,并对挤出压力和挤出口挤出速率进行模拟计算。结果表明:影响陶瓷浆料挤出胀大的因素有陶瓷浆料在流道截面变化处的弹性效应以及在挤出头内的弹性回复,最后进行陶瓷浆料挤出实验对仿真结果进行验证。

摘要：空芯太赫兹(Terahertz, THz)光纤因其损耗低和易集成功能材料等优点是当前研究热点。液态水在太赫兹频段具有的独特性质使其在太赫兹辐射、传感和器件等方面具有多种潜在应用。本文设计一种带有水缺陷层的太赫兹空芯布拉格光纤(hollow core Bragg fiber, HCBF),并采用有限元法分析了其温度特性。结果表明,设计的太赫兹光纤在0.34 THz到0.44 THz频段内存在明显的温度可调的吸收峰,且限制损耗随着水温的升高而增加。同时,光纤具有较高的核芯功率比,其值均大于98.6%。本文所研究的水填充太赫兹光纤在研究太赫兹与液体相互作用、太赫兹调控器件等领域具有潜在的应用价值。

摘要：在高端装备制造业中,普遍存在着大质量、大尺寸部件的搬运移载操作问题,根据不同的搬运任务和现场工况会设计不同结构,不同尺寸的重载AGV,为了便于在设计阶段,重载AGV可进行模块化选装,控制系统实现可重构,提出一种基于ROS的可重构多差速驱动重载AGV软硬件架构方法,在面对不同工作环境和现场工况,设计人员进行模块化选装,形成硬件可重构,软件根据硬件模块的选装情况进行自重构,从而缩短重载AGV的设计加工制造周期。重载AGV的这种软硬件可重构设计模式在实际工作中表现出高效性、鲁棒性和高泛化能力。

摘要：针对传统工业生产现场环境数据采用人工采集和纸质记录而存在的效率低下问题,设计一种基于MQTT协议和ESP8266 Wi-Fi模块的工业生产现场环境监测系统。该系统数据采集终端以STM32F750VBT6作为主控芯片,外扩DHT11温湿度传感器、BH1750光照传感器等感知元件来获取工业生产现场环境参数,并通过ESP8266 Wi-Fi模块与阿里云IoT平台对接,由阿里云IoT平台对工业生产现场环境数据进行存储、处理、分析及监测。客户端可通过Web端应用软件和手机端App对工业生产现场环境数据进行远程监测、对现场执行机构进行控制。经测试验证,该系统具有运行稳定、可靠性高、成本低、易扩展和维护等特点。

摘要：文中依据狭窄工作空间精密加工的需求,基于有限瞬时旋量理论(FIS理论),开展了可实现串-并联模式转换的双模式机器人构型综合研究。首先,基于FIS理论,提出一种串-并联双模式机器人构型综合的一般流程;其次,根据工程环境需求,提出变模式单元、串联模式机器人和并联模式机器人的连续运动数学表达,生成其支链标准式,通过旋量三角积运算,综合各自完备的衍生支链;再次,考虑串联模式与并联模式转换中出现的不兼容问题,提出双模式机器人支链匹配原则,获得满足装配条件的双模式机器人支链结构;最终,确定变模式单元、串联模式机器人和并联模式机器人的支链装配条件,综合获得串-并联转换双模式机器人多种拓扑构型。