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工程设计学报 2023年第6期30卷 763-778页

作者：陈明方黄良恩张永霞姚国一昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为提升少自由度并联机构设计的效率和准确性,针对自主设计的3-PUU并联机构进行了理论分析和实验研究。首先,利用螺旋理论和修正的Kutzbach-Grubler公式分析了并联机构的自由度;同时,解算了并联机构的运动学正反解和雅可比矩阵,并基于雅... 详细信息

为提升少自由度并联机构设计的效率和准确性,针对自主设计的3-PUU并联机构进行了理论分析和实验研究。首先,利用螺旋理论和修正的Kutzbach-Grubler公式分析了并联机构的自由度;同时,解算了并联机构的运动学正反解和雅可比矩阵,并基于雅可比矩阵分析了其约束奇异和运动奇异。然后,利用极限边界搜索法分析了并联机构的工作空间,并以雅可比矩阵条件数的倒数作为局部灵巧度来构造全局灵巧度,分析了并联机构的运动性能。接着,搭建了并联机构的adams/simulink联合仿真模型,基于给定的动平台运动方程,通过仿真得到了动平台位置的仿真曲线及误差曲线。最后,利用并联机构样机、PC(personal computer,个人计算机)、STM32单片机、伺服电机及激光跟踪仪搭建了实验平台,并测定了并联机构动平台的位置曲线。结果表明,该并联机构具有较大的可达工作空间且其运动性能较好;通过对比理论结果与仿真结果可知,所构建的并联机构运动学模型正确;动平台位置的实测值与理论值之间存在一定误差,主要原因是并联机构存在机械误差以及控制系统精度不足,但实测曲线与理论曲线的变化趋势基本一致,进一步验证了并联机构运动学模型的正确性。研究结果可为少自由度并联机构的设计提供参考。

关键词： 3-PUU并联机构运动学分析奇异性工作空间灵巧度 adams/simulink仿真

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基于平板式制动检验台的ABS汽车制动力检测分析研究

基于平板式制动检验台的ABS汽车制动力检测分析研究

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作者：袁岳超吉林大学

学位级别：硕士

随着经济的不断发展和科技的日益进步,人们对汽车各项性能指标的要求也在不断的提高,在汽车的诸多性能之中,安全性又是使用者最为关注的一点。汽车的制动性能与汽车的安全性密切相关,因此能够准确检测汽车的制动性能有着极其重要的意义... 详细信息

随着经济的不断发展和科技的日益进步,人们对汽车各项性能指标的要求也在不断的提高,在汽车的诸多性能之中,安全性又是使用者最为关注的一点。汽车的制动性能与汽车的安全性密切相关,因此能够准确检测汽车的制动性能有着极其重要的意义。平板式制动检验台是检测汽车制动性能的主要设备之一,在用平板台进行汽车制动性能检测时由于汽车ABS的作用,汽车和平板组成的动力学系统有能量消耗并且轮胎无法抱死,造成无法检测出汽车真实的制动力,因此在用平板式制动检验台对车辆进行制动检测时存在一定的误差。针对车辆在用平板检验台检测制动力时存在误判的情况,本文开展对平板式制动检验台对ABS汽车制动力检测的分析研究。本文对目前制动力检测的方法以及制动检测的评价标准和指标做了分析;在对车轮地面附着力、地面制动力以及制动器制动力关联关系分析的基础上建立了汽车制动力力学分析模型;基于平板式制动检验台的结构和工作原理以及制动过程中的重心前移建立了整车-平板力学分析模型。运用adams虚拟样机分析软件建立了整车-平板模型。其中,整车模型包括:制动系统模型、轮胎模型、前后悬架模型、转向系模型、动力系统模型和车身模型七个子系统。基于adams以及adams/simulink对车辆的制动过程进行联合仿真,得到在ABS有效和无效两种情况下的轮胎滑移率、制动平板传感器仿真值、轮胎与制动平板之间摩擦力值,并运用Lab View虚拟样机软件编写汽车制动力测试系统,进行实车对比试验,通过仿真数据与实车数据的对比,对上述假设的正确性进行验证,为以后ABS汽车制动力检测及检测标准的修订提供数据及理论方面的依据。

关键词：制动力检测滑移率 ABS adams/simulink仿真

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基于反力式滚筒制动台的ABS汽车制动力检测分析研究

基于反力式滚筒制动台的ABS汽车制动力检测分析研究

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作者：王鹏吉林大学

学位级别：硕士

汽车的制动性是指汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向的稳定性和在下长坡时能维持一定车速行驶的能力。汽车的制动性是汽车安全性能的重要指标。汽车ABS防抱死制动系统能够明显提高汽车的主动安全性能，它能够使车辆最大限度的... 详细信息

汽车的制动性是指汽车行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向的稳定性和在下长坡时能维持一定车速行驶的能力。汽车的制动性是汽车安全性能的重要指标。汽车ABS防抱死制动系统能够明显提高汽车的主动安全性能，它能够使车辆最大限度的利用地面制动力而减速停车，从而明显提高汽车的制动性能，缩短制动距离，提高汽车的行驶安全性。目前，对于装有ABS汽车制动性能的检测和评价，常用的方法是道路试验法。但是，道路试验场造价高，检测时间长，危险性大，容易受到周围环境的影响，试验结果重复性差。因此，道路试验不太适用于大量在用汽车的定期检测，仅适用于某种车型的ABS配型试验及部分在用汽车的ABS抽检。另外，反力式滚筒制动试验台检测也是一种主要的检测方法。但是，反力式滚筒制动试验台的检测速度一般是低于5km/h，而现在ABS系统在该测试车速下也会起作用，导致汽车车轮不能完全抱死，测不出ABS汽车的最大制动力，所以在滚筒试验台上检测ABS汽车制动力时，极易出现制动力检测结果的误判。针对以上问题，本文研究了汽车在ABS防抱死制动系统有效及无效的条件下经反力式滚筒制动试验台检测出的制动力的差异。该过程通过运用Solidworks绘图软件建立单轮车辆简化模型，进而运用adams及simulink等仿真软件联合仿真ABS汽车的制动过程，得出汽车理想状态下ABS有效及无效两种条件下的制动力曲线。之后进行实车试验，验证所得数据的正确性，为以后ABS汽车制动力检测及检测标准的修订提供数据及理论方面的依据。

关键词： ABS 制动力滑移率 Solidworks建模 adams/simulink仿真

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球形轮足复合式机器人设计与步态控制

球形轮足复合式机器人设计与步态控制

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作者：李懋才兰州理工大学

学位级别：硕士

随着计算机技术、智能制造等高新技术的迅猛发展,导致适应特殊场合的移动机器人市场不断增长,特别是在新冠肺炎疫情爆发的大背景下,移动机器人代替人类在特殊场合工作也发挥了重要的现实意义。考虑到传统轮式、腿足式机器人无法更好地... 详细信息

随着计算机技术、智能制造等高新技术的迅猛发展,导致适应特殊场合的移动机器人市场不断增长,特别是在新冠肺炎疫情爆发的大背景下,移动机器人代替人类在特殊场合工作也发挥了重要的现实意义。考虑到传统轮式、腿足式机器人无法更好地满足非结构化地形环境的需求,结合目前机动性、自稳定性良好的球形机器人,本研究决定设计一款兼具多姿态、多种运动模式于一体的球形轮足复合式移动机器人。吸收各自结构上的优势,不仅提升了球形机器人的越障能力,并且通过切换姿态改变运动模式解决了足式机器人本身运动能耗大的问题。首先,对移动机器人的基本性能特征进行划分,制定该机器人结构方案的参数指标。根据模块化设计理念,应用Solidworks设计了三维结构模型,同时介绍了球腿复合机构和内部结构组成;确定了不同系统模块中的零部件材料和相应加工方案,并为传动、控制和传感器模块选择了适宜的元件。其次,以机器人结构特征为基础,利用D-H参数法求解四足姿态下单腿正运动学齐次变换矩阵。后通过几何代数法反解得到关节角的解析式,并在MatlabSim Mechanics中验证结果的正确性;采用随机抽样原理计算单腿运动空间,运动分析得到球形姿态下的非完整约束方程;借助拉格朗日法构建机器人腿部连杆的动力学模型,进一步简化分析双足触地状态下的关节受力情况。然后,在笛卡尔空间内设计了基于模型的姿态转换方案,对姿态调整的可逆过程进行相应轨迹规划。引入S型曲线对角速度、角加速度加以控制,调用Matlab插件Robotics Toolbox进行运动轨迹仿真。为证明该姿态转换方案的可行性和合理性,在adams软件中实现可视化的动力学仿真;此外以维持球形机器人自稳定性的PD控制为基础,整合机身姿态调整方法,制定了该机器人运动过程中实现自稳定的策略。最后,借鉴哺乳类猫科动物的运动特征,归纳和叙述典型步态规律。基于中枢模式发生器(CPG)的仿生控制理念,采用耦合的Hopf振荡器构建网络拓扑结构,对机器人的不同步态进行控制;进一步基于改进的复合摆线规划越障时足端轨迹,并确定动、静步态转换的调整方案;设计机器人步态控制系统,以四足模式下运动过程中的两种常见步态为例,搭建adams和Matlab/simulink联合仿真虚拟模型,完成机器人步态运动控制的试验。

关键词：球形轮足复合式机器人运动学姿态调整自稳定 adams/simulink仿真

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