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气动柔性驱动器及其在灵巧手中的应用研究综述

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中国机械工程 2008年第23期19卷 2891-2897页

作者：张立彬鲍官军杨庆华高峰浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310032

介绍了几种典型的气动柔性驱动器——McKibben型PMA、三自由度FMA、旋转型气动柔性驱动器、柔性流体驱动器和新型气动柔性驱动器FPA的研究现状,并对这5种气动柔性驱动器进行了深入的分析讨论,指出它们各自的优点和不足之处。综述了应用... 详细信息

介绍了几种典型的气动柔性驱动器——McKibben型PMA、三自由度FMA、旋转型气动柔性驱动器、柔性流体驱动器和新型气动柔性驱动器FPA的研究现状,并对这5种气动柔性驱动器进行了深入的分析讨论,指出它们各自的优点和不足之处。综述了应用典型气动柔性驱动器研制的几种气动柔性灵巧手,分析了各灵巧手的特点;结合上述几种气动柔性灵巧手,对目前该领域研究中存在的急需解决的关键性问题进行了总结分析。

关键词：气动柔性驱动器多指灵巧手数学模型智能控制

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电液疲劳试验系统的变谐振控制技术研究

振动与冲击 2016年第7期35卷 10-14,30页

作者：贾文昂阮健浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310014

随着激振频率的增加,电液疲劳试验机激振输出幅值急剧衰减,激振频率和激振输出幅值两者之间存在相互矛盾的关系,因此提出了利用谐振能量提高激振输出幅值的方案。该方案通过改变阀控单出杆液压缸无杆腔容积的方法改变系统的谐振频率,使... 详细信息

随着激振频率的增加,电液疲劳试验机激振输出幅值急剧衰减,激振频率和激振输出幅值两者之间存在相互矛盾的关系,因此提出了利用谐振能量提高激振输出幅值的方案。该方案通过改变阀控单出杆液压缸无杆腔容积的方法改变系统的谐振频率,使得谐振频率与激振频率重合,在谐振点进行激振。在对液压动力机构的运动过程进行分析的基础上,建立系统的数学模型,运用四阶龙格库塔的数值算法对其求解,并对仿真结果进行理论分析,分析结果表明可通过改变无杆腔容积来改变系统的谐振频率,且在谐振点处的激振输出幅值有较大幅度的提升;从负载流量曲线上看,由于谐振能量的输出使得在谐振点处的负载流量急剧降低。随后建立实验系统对以上仿真结果进行实验研究。实验结果表明:在谐振点处的激振输出幅值为饱和输出幅值的25%左右,负载流量则减小了90%左右;通过改变无杆腔的容积能有效改变谐振频率,拓宽电液疲劳试验机应用范围。

关键词：电液疲劳谐振频率 2D激振阀变谐振

基于摆线运动的黄瓜采摘机器人终端滑模轨迹跟踪控制

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农业工程学报 2009年第5期25卷 94-99页

作者：杨庆华王燕高峰鲍官军荀一钱少明张立彬浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310032

黄瓜采摘机器人是机器人技术在农业中的具体应用,而快速稳定地到达目标采摘点的轨迹规划则是黄瓜采摘机器人研究的主要内容之一。根据摆线运动曲线光滑,并能在有限区间的端点产生零速度和零加速度的特点,将其应用于黄瓜采摘机器人关节... 详细信息

黄瓜采摘机器人是机器人技术在农业中的具体应用,而快速稳定地到达目标采摘点的轨迹规划则是黄瓜采摘机器人研究的主要内容之一。根据摆线运动曲线光滑,并能在有限区间的端点产生零速度和零加速度的特点,将其应用于黄瓜采摘机器人关节空间的轨迹规划,该方法计算简单,实时性好。同时,为了实现对期望轨迹的精确跟踪,构造了一种快速非奇异的终端滑模控制器,采用指数和幂次结合的趋近率方法,引入非线性滑模面,突破了普通滑模控制器在线性滑模条件下渐进收敛的特点,并且不会出现传统终端滑模控制的奇异性和抖振问题。李亚普诺夫稳定性分析和仿真试验证明:它能够准确的跟踪期望轨迹,并能使位置跟踪误差在有限时间内收敛到零,响应时间短,跟踪效果好。

关键词：黄瓜采摘机器人轨迹跟踪控制摆线运动终端滑模

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气动柔性末端执行器设计及其抓持模型研究

农业工程学报 2009年第10期25卷 121-126页

作者：鲍官军高峰荀一都明宇杨庆华浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310032

针对目前刚性结构的农业果实采摘机械手柔顺性不足而易损伤抓取目标的缺点,设计了一种柔性末端执行器结构。该末端执行器由3个气动柔性弯曲关节作为手指部分、1个气动柔性扭转关节作为腕部,给出了手指部分和腕部的数学模型。分析了该末... 详细信息

针对目前刚性结构的农业果实采摘机械手柔顺性不足而易损伤抓取目标的缺点,设计了一种柔性末端执行器结构。该末端执行器由3个气动柔性弯曲关节作为手指部分、1个气动柔性扭转关节作为腕部,给出了手指部分和腕部的数学模型。分析了该末端执行器抓取圆柱形目标时的夹持模式和抓取球形目标时的抓握模式。仿真分析并试验研究了抓取目标物体重力和半径变化对末端执行器内腔压力的影响。结果表明建立的抓持模型能够反映该末端执行器的基本特性,研制的柔性末端执行器能够应用于农业果实的采摘作业。

关键词：末端执行器机器人模型柔性关节采摘

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2D阀控电液激振器偏置控制的特性分析

西安交通大学学报 2010年第9期44卷 82-86,127页

作者：任燕阮健贾文昂浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310014

为实现对液压缸活塞杆振动中心平衡位置偏置量的精确控制,提出2D阀与电液数字阀并联机构的新方案.在产生相同流量平均值的条件下,将并联机构等效为正开口滑阀,求解出振动中心的平衡位置,然后将并联数字阀等效为恒定负载,推导出偏置控制... 详细信息

为实现对液压缸活塞杆振动中心平衡位置偏置量的精确控制,提出2D阀与电液数字阀并联机构的新方案.在产生相同流量平均值的条件下,将并联机构等效为正开口滑阀,求解出振动中心的平衡位置,然后将并联数字阀等效为恒定负载,推导出偏置控制下振动波形的解析解.在5～200Hz范围内进行振动疲劳试验,试验结果表明:当2D阀阀开口一定时,并联数字阀阀口与活塞杆振动中心平衡位置点成线性关系,但偏置量不会大于最大振幅,振动波形类似正弦波;当并联数字阀阀口一定时,随2D阀阀口面积系数的增大,偏置的平衡位置点减小,振动的最大位置点呈先减小再增大的规律;当振动频率为200Hz、并联数字阀开口面积占最大并联阀阀口面积的25%时,振动的最大位置点在2D阀阀口面积的20%处最小.这一并联机构不仅能提高频响,保证电液激振器工作频率和激振幅值的分别控制,而且能够实现偏载量的独立、精确控制.

关键词： 2D阀偏置控制振动波形

求解变分型积分方程的一种新型数值方法——有限变分法

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计算力学学报 2010年第5期27卷 801-808页

作者：卢炎麟周国斌贾虹应富强傅建钢浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310014

将作者提出的多虚拟裂纹扩展法(MVCE法)拓展为求解变分型积分方程问题的一种新型数值方法——有限变分法(FVM)。它的基本思想是,给定有限个(N个)局部变分模式,将所求解的未知量用适当的方法离散化,针对这N个局部变分模式列出N个方程,求... 详细信息

将作者提出的多虚拟裂纹扩展法(MVCE法)拓展为求解变分型积分方程问题的一种新型数值方法——有限变分法(FVM)。它的基本思想是,给定有限个(N个)局部变分模式,将所求解的未知量用适当的方法离散化,针对这N个局部变分模式列出N个方程,求解N个未知系数,从而求得未知量。单一未知变量FVM的最终方程组的系数矩阵通常是一个对称的窄带矩阵,对角元是大数,有很好的数值计算性能。用FVM求解了三维I型裂纹前缘的应力强度因子(SIF)分布。利用基于FVM的通用权函数法计算程序,可以高精度和高效率地求解表面力、体积力和温度载荷共同作用情况下三维裂纹前缘SIF的分布及其时间历程。FVM可以被推广到更广泛的领域,是一个求解变分型积分方程问题的普遍适用的新型数值方法。

关键词：有限变分法变分型积分方程应力强度因子三维通用权函数法多虚拟裂纹扩展法

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黄瓜抓持特性与末端采摘执行器研究

农业工程学报 2010年第7期26卷 107-112页

作者：钱少明杨庆华王志恒鲍官军张立彬浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310014

为了设计用于黄瓜采摘的末端执行器,首先测定了黄瓜的抗压特性、表面摩擦系数和果柄切断阻力等物理特性。针对黄瓜抓持模型进行了力学分析,建立了气动驱动器中的气压值与抓持能力之间的关系。最后,研制了可用于黄瓜采摘的末端执行器,由... 详细信息

为了设计用于黄瓜采摘的末端执行器,首先测定了黄瓜的抗压特性、表面摩擦系数和果柄切断阻力等物理特性。针对黄瓜抓持模型进行了力学分析,建立了气动驱动器中的气压值与抓持能力之间的关系。最后,研制了可用于黄瓜采摘的末端执行器,由抓持器和切割器组成,抓持器由2个基于气动柔性驱动器的弯曲关节构成,切割器由旋转气缸和刀片构成。该采摘执行器机械结构简单,输出力较大。试验结果表明:黄瓜抓持成功率为90%,黄瓜果柄割断成功率为100%,采摘时间为3s。该采摘执行器采摘黄瓜效果良好,具有较好的实际应用前景。

关键词：农业机械机器人研究黄瓜抓持特性采摘执行器

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2D阀控差动缸式电液激振器振动波形研究

农业机械学报 2013年第10期44卷 266-271页

作者：李伟荣阮健任燕白继平浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310014

为了提高激振器的振动频率,提出了一种由2D阀控制差动式液压缸的新型电液激振器,该激振器通过控制无杆腔容腔的体积变化实现液压固有频率的改变。阐述了激振器的工作原理并建立其数学模型,利用Matlab中的Simulink构建了系统仿真模型,对... 详细信息

为了提高激振器的振动频率,提出了一种由2D阀控制差动式液压缸的新型电液激振器,该激振器通过控制无杆腔容腔的体积变化实现液压固有频率的改变。阐述了激振器的工作原理并建立其数学模型,利用Matlab中的Simulink构建了系统仿真模型,对系统在低、中和高频段工作时的振动波形进行了仿真研究。为了验证理论分析以及激振器在低频段、中频段和高频段工作时实际输出振动波形,设计了电液激振器并进行了实验研究。实验结果表明:激振器的负载以弹性力为主时,振动频率在5Hz以下,激振器输出的振动波形容易出现饱和现象,随着激振频率的提高,饱和现象消失,当振动频率与液压系统固有频率相等时会产生谐振现象(即振动幅值突然放大),过了谐振点后振动幅值会快速下降。

关键词： 2D阀差动式液压缸电液激振器振动波形

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2D高速开关阀结构参数优化设计与实验

农业机械学报 2016年第11期47卷 391-398页

作者：贾文昂阮健李胜浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310014

对高速开关阀的结构参数进行优化设计,以提高其动态响应性能。主要从伺服螺旋机构导控面积的增大、旋转电磁铁转动惯量的降低和将传动机构设计成变传动比3方面进行结构优化和改进。提出斜槽型的阀芯结构以增大伺服螺旋导控级的面积梯度... 详细信息

对高速开关阀的结构参数进行优化设计,以提高其动态响应性能。主要从伺服螺旋机构导控面积的增大、旋转电磁铁转动惯量的降低和将传动机构设计成变传动比3方面进行结构优化和改进。提出斜槽型的阀芯结构以增大伺服螺旋导控级的面积梯度;为降低旋转电磁铁的转动惯量,提高其动态响应,引入6片26°均布结构的旋转电磁铁;为提高力矩输出,改善初始阶段的快速性,提出了变传动比的传动机构,并给出变传动比曲线和力矩变化曲线。在分析其工作原理和过程后建立旋转电磁铁、传动机构和伺服螺旋导控机构的数学模型;并在Matlab平台进行仿真分析,研究表明,结构优化后的开关阀幅频特性曲线在-3 d B下频率为240 Hz左右;最后建立2D高速开关阀的实验装置,通过满量程阶跃响应和零位泄漏率对仿真结果进行实验研究。在工作压力14、21 MPa下,阶跃响应时间分别为8.9、8.0 ms,零位泄漏分别为4.7、5.6 L/min。

关键词：高速开关阀传动机构快速响应优化设计