摘要：针对打磨、抛光等重载机器人的应用需求,提出了一种新型冗余驱动2SPR-2RPU并联机构。运用螺旋理论计算了2SPR-2RPU并联机构的自由度,并求解了其运动学逆解与速度雅克比矩阵。全面考虑2SPR-2RPU并联机构自身重力因素,利用拆杆法对该机构进行静力学分析,并建立了其静力学模型。针对机构驱动冗余的特点,运用拉格朗日乘数法,以驱动力最小为目标构造函数,对驱动力进行分配求解,获得2SPR-2RPU并联机构在给定运动轨迹下的驱动力变化趋势。根据速度雅克比矩阵对2SPR-2RPU并联机构的奇异性进行分析,结果表明该机构没有运动学正解奇异和运动学反解奇异,但具有2个运动学混合奇异,且2个混合奇异位形可通过合理设计机构杆件尺寸进行规避。研究结果可为实际工程应用中冗余驱动并联机构的研究提供一定的理论基础。

摘要：预应力钢筒混凝土管(prestressed concrete cylinder pipe,PCCP)在水利工程、工业供水等领域得到广泛应用。针对现有PCCP端口打磨方法效率低、打磨质量难以保证等问题,创新设计了一种PCCP承、插口打磨机器人。首先,根据工作服役环境要求,对端口打磨机器人进行了结构设计与样机制作,并通过现场试验分析该机器人的打滑失效问题;其次,根据打磨机器人克服摩擦力环绕承、插口作周向转动的打磨过程,在进行力学分析基础上建立其压紧力模型及可靠性模型,并采用随机摄动方法分析了整个打磨过程的动态可靠度,得到该打磨机器人可靠性最低的关键部位;最后,对影响端口打磨机器人可靠性的参数进行了灵敏度分析,得出使端口打磨机器人最快趋向可靠的参数为从动轮半径。研究结果为研发具有自主知识产权的大型PCCP自动化制造装备及进行下一步可靠性优化设计奠定了基础。

摘要：针对六轴机器人运动可靠性问题,提出一种基于改进四阶矩估计法的机器人运动可靠性评估方法。首先根据等效极值原则推导六轴机器人的极限状态函数,然后采用改进四阶矩方法对六轴机器人的可靠度进行求解。在理论分析的基础上,引入实例进行了可靠度求解,通过与蒙特卡洛法和四阶矩法的对比,验证了上述改进四阶矩方法的正确性。该研究为后续进行优化设计奠定了理论依据。

摘要：随着抛光、打磨工艺自动化水平的不断提高,并、混联机器人机构广泛应用于抛光、打磨工艺。为满足抛光、打磨等连续接触式作业的要求,将一类三自由度刚柔协作混联机器人机构作为抛光、打磨设备的主进给机构。通过建立3种绳索数量和位置分布不同的刚柔协作混联机器人机构的运动学模型,运用封闭矢量法分别求得其刚性部分和绳索部分的位置逆解,运用对位置逆解求导的方法得到了3UPS和绳索部分的速度雅克比矩阵;建立了UP支链的D-H坐标系,并运用微分变换法求得UP支链的速度雅克比矩阵,进而求得了3种刚柔协作混联机器人机构的量纲统一速度雅可比矩阵。利用MATLAB软件对该类刚柔协作混联机器人机构的各项性能指标进行求解,通过对比分析各项性能指标,得到了能够满足不同抛光、打磨工况要求的刚柔协作混联机器人机构的绳索数量及位置分布。研究结果为不同工况下刚柔协作混联机器人机构的绳索数量选取和布置提供了理论依据。

摘要：由于受到制造误差、装配误差、工作磨损以及关节间隙等因素的影响,机器人连杆参数通常表现出非概率性,导致无法预测其真实的概率分布。文中采用区间理论对机器人连杆参数进行分析;然后,基于非概率区间理论建立了工业机器人末端位姿误差模型以及机器人运动可靠度评估模型;最后,引入实例进行分析,得到在设定运动轨迹下机器人末端执行器的运动可靠度变化情况,并通过与蒙特卡洛法模拟结果进行对比,验证了所采用的运动可靠性评估方法的准确性,该研究为后续进行工业机器人的连杆优化设计奠定了基础。

摘要：由于工业机器人结构复杂、系统智能化程度高,工业机器人的故障诊断难以实现,采用深度置信网络(DBN)和小波能量熵相结合的方法,对工业机器人故障诊断展开研究。首先,对工业机器人的关节振动信号进行小波包分解,建立重构信号的能量熵归一化特征向量;然后,将能量熵归一化特征向量作为输入训练和测试深度置信网络(DBN)故障诊断模型;最后,在KR-3-R540机器人上设计实验验证故障诊断模型的可行性。实验表明:本文所采用的故障诊断方法可以对工业机器人整体进行故障判断,并识别出关节处的故障,而且模型诊断准确率高达99.4%。

摘要：针对现有的PCCP管道打磨装备打磨效率低、难以控制导致的打磨质量差等问题,创新设计了一种大型PCCP管道自动打磨机。介绍了打磨机的结构组成及工作原理;根据打磨机的自动化控制要求,设计了基于PLC的控制系统,包括控制系统总体方案的设计、控制系统硬件的设计和控制系统软件的设计,其中,建立了适用于该打磨机的行程开关反馈系统,通过打磨过程中行程开关的通断信号实时反馈给电磁阀,再由电磁阀控制气缸使钢丝刷在打磨过程中始终与打磨表面保持一定的接触力。在此基础上对大型PCCP管道打磨机进行了现场调试。实验结果表明,设计的打磨机控制系统具有较好的实用性,打磨精度高,实现了打磨过程的反馈控制。