摘要：综合考虑番茄采摘机软体机械臂在复杂环境中的使用需求,以此来确定番茄采摘机械的4自由度模型。对番茄采摘软体机械臂进行正运动和逆运动分析,同时确定机械臂结构、关节长度、自由度选择等参数,并绘制出三维模型,从而为下一步选择控制系统硬件及软件编程奠定基础。

摘要：针对小型卫星遥感载荷轻量化和高分辨的应用需求,基于同轴四反光学系统初级像差理论,设计了一种小口径、长焦距、主三镜和二四镜均实现多面一体化的同轴四反光学成像系统。系统光路折叠紧凑,四面反射镜均为高阶偶次非球面,最终的设计结果为:视场角为1.5°,有效通光口径为140 mm,焦距为737 mm,系统总长为150 mm,各视场调制传递函数曲线接近衍射极限,衍射调制传递函数优于0.2(对应100 lp/mm),边缘视场相对畸变为0.17%。系统主三镜的曲率和二次曲面系数一致,二四镜的曲率和二次曲面系数一致,易于多面一体加工。系统加工自由度由传统的12项减少为8项,装调自由度由传统的12项减少为6项,公差分配合理,装配难度小。系统光机结构采用同质铝合金材料,在-30~70℃之间均保持良好的成像质量,无需额外后截距补偿,表现出良好的热稳定性。

摘要：针对现有多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达互耦率高、自由度低的问题,提出了一种低互耦率、高自由度的展开增广互质阵MIMO雷达设计方式。首先在收发两端分别部署展开增广互质阵列。然后通过引入稀疏扩展因子,使展开增广互质阵列子阵的阵元间隔得到扩展,并得到所提出的展开增广互质MIMO雷达阵元位置的闭式表达式。随后通过广义和差联合阵列的概念,详细推导出了雷达的连续自由度和总自由度的闭式解。最后通过基于空间平滑的多重信号分类方法得到波达方向(direction of arrival, DOA)估计。与其他互质MIMO雷达结构相比,所提出的展开增广互质MIMO雷达能够获得更多的连续自由度并具有更低的互耦率。仿真结果验证了所提出的雷达结构在DOA估计方面的有效性和优势。

摘要：文中利用和差集数组(SDCA)的概念,设计了一种面向非圆信号的改进嵌套阵来实现波达方向(DOA)估计。根据SDCA中正负半轴对称位置的等价性,将传统的二级嵌套阵的密集子阵部分转化为一个更为稀疏的结构,并对稀疏子阵的阵元间距进行适当扩展。仿真实验和对比分析的结果验证了所提阵型在增强阵列自由度、降低互耦效应以及提高DOA估计算法性能等方面的优越性。

摘要：针对现有2R1T并联机构并不能很好地满足航空航天工业制孔稳定性的问题,设计了一种全新的两转一移并联机构3SPU-PU,并基于此并联机构设计了2-DOF转头,构造了5-DOF混联机器人,可用于某型飞机座舱盖制孔。首先,利用修正的G-K公式计算了3SPU-PU并联机构的自由度;其次,利用子结构综合的方法对所设计的五自由度混联机器人进行了逆运动学分析;运用ADAMS仿真分析与MATLAB理论计算对运动学分析理论模型进行了验证;最后,利用有限元分析方法对混联机器人进行了静力学分析。结果表明,所设计的混联机器人刚度大、质量轻,能更好地满足制孔稳定性的需求,研究结果也为混联机器人的样机研制、动力学分析及实时控制打下了理论基础。

摘要：为提高激光切割的加工质量与加工效率,实现离轴式激光切割加工。提出了一种新型的五自由度磁力驱动平台,竖直方向均匀布置4组差动电磁铁,控制悬浮平台实现z轴平动和绕x,y轴回转运动;水平方向均匀布置2组差动电磁铁,控制悬浮平台实现x,y轴方向的移动。建立五自由度磁力驱动平台动力学模型进行仿真分析并搭建样机进行验证,结果表明:该平台满足设计要求,能够实现稳定悬浮,系统采用PID控制时可以很好地消除稳态误差并获得较好的位置控制精度。

摘要：针对传统机械臂成本高、操作难度大及人机交互受限等弊端,设计了一种以体感交互技术为媒介,兼具通用性强且便于携带的体感机械臂实验教学平台。该平台以ARM+人体姿态传感器+5个舵机+通信模块为核心,构建了五自由度智能机械臂架构;系统分为控制端和执行端,控制端通过人体姿态传感器采集并解析人体手臂姿态信息,执行端根据控制端采集到的信息驱动舵机完成机械臂跟随人体手臂姿态的对应操作。该教学平台已应用于“机器人课程设计”实验教学中,能满足学生综合运用传感器检测技术、嵌入式系统开发等实验需求。

摘要：针对当前主从式医疗手术机器人主手结构设计及高精度运动的需要,设计了一种可在空间中做定心运动的两自由度并联机构-2RRR型并联机构。首先,基于约束螺旋理论分析了该2-RRR并联机构的自由度数目和性质,并采用修正的Grübler-Kutzbach准则对机构的自由度分析进行验证;然后,基于机构的结构特性及几何约束条件,采用封闭矢量法构建了机构的正逆运动学模型,获得了其位置的封闭解;最后,通过仿真软件Adams对机构进行了运动学仿真计算验证,仿真结果证明了机构设计的合理性及运动学求解方法的正确性,为该并联机构在医疗手术机器人主手中的设计与应用提供理论依据。

摘要：过约束的存在是导致机构实际自由度和计算自由度出现不一致的根本所在,针对这个问题提出一种综合运动求交与约束求并的自由度分析方法。首先,借助数学符号描述机构的运动特征和约束特征,明确分支和动平台相关参数的表示形式,阐述自由度分析求解的基本步骤;其次,基于图谱法的线图元素清晰、直接的表达机构运动和约束的关系,从避开过约束的角度提出基于运动求交的机构自由度直接分析方法;然后,面向多自由度分支组成的并联机构,将过约束视作一般约束,提出基于约束求并的机构自由度间接分析方法;最后,建立综合运动求交与约束求并的机构自由度分析方法,并通过两种典型的机构算例验证了其应用于复杂机构自由度分析的高效性和实用性。该自由度分析方法统一两种思路的表达形式,计算简单,逻辑严谨,不仅为含过约束机构的自由度求解提供了思路,也为后续的机构综合研究提供了参考。

摘要：多环耦合机构作为一种具有复杂耦合特性的机构,因支链间存在层层嵌套的关系,支链提供的约束和运动并非直接作用于机架和动平台,导致机构自由度计算困难。受神经生物学反射活动的启发,针对多环耦合机构自由度分析这一难题,提出一种多环耦合机构的解耦方法及自由度求解方法。首先将神经生物学中的概念映射到多环耦合机构,进而利用神经生物系统的结构组成,建立多环耦合机构的拓扑结构,然后将神经细胞间的互联原则应用到运动副中,建立运动副在3种互联原则下的输出运动计算法则,并引出多环耦合机构中的兴奋与抑制作用;其次基于神经细胞间的互联原则和信息传递原则,建立将多环耦合机构分解成独立运动模块的3种解耦模型和4个解耦规则,提出将独立运动模块转化为广义串联支链、耦合机构转化成并联机构,从而进行自由度求解;最后以霍伯曼魔球机构的自由度分析为例,证明该方法正确且简单形象。