具有远程运动中心(Remote motion center,RCM)的手术机器人在微创手术(Minimally invasive surgery,MIS)领域起着至关重要的作用。综合考虑双平行四边形和双同步带RCM机构的优缺点,提出基于单同步带、单平行四边形的新型远心定位机构。基于Adams和SimMechanics分析新型RCM机构末端不动点的精度和运动空间。仿真结果表明,新型RCM机构在满足手术所需运动空间的基础上,具备更高的不动点精度,机构简单紧凑,稳定性较好。

介绍了几种常用机构运动分析的方法及特点,重点阐述了以Solidworks和SimMechanics为工具,通过机构的实体造型、建立机构模型、设置各模块参数及仿真参数等环节,对摆动导杆机构和曲柄摇块机构在给定驱动力下的运动性能进行分析与仿真,绘制了机构关键点的运动特性曲线,得到了机构运动的仿真动画。指出这种机构运动分析方法的简捷、快速、准确,为实际工程应用提供了一条便捷之路。

为了实现对三自由度Delta并联机器人更精确的轨迹跟踪控制,对并联机构的动力学建模不确定性进行研究,提出了计算力矩控制基础上的RBF神经网络在线补偿控制策略。利用Lyapunov理论推导了神经网络在线权值自适应律,保证了系统稳定性。运用RBF神经网络在线自学习系统的不确定性,提高了控制效率同时增加算法的自适应性。在Simmechanics中建立系统物理模型并在Simulink中设计控制器,之后进行Simulimk/Simmechanics联合仿真,结果表明算法优于计算力矩控制,可以有效减小跟踪误差的收敛半径,实现对目标轨迹的准确跟踪。

以三自由度Delta并联机械手作为研究对象,在Simulink环境下建立基于虚功原理法得到的并联机构系统动力学求解模型,并在Simmechanics中建立系统物理模型。在系统动力学方程的基础上设计了基于动力学的模糊解耦控制器,综合考虑了机构的运动学和动力学特性。给出平台运动的期望轨迹,分别在Simulink和Simmechanics中进行逆动力学仿真分析,验证逆动力学方程的准确性,之后进行模糊解耦控制Simulink/Simmechanics联合仿真分析。运行结果表明,Delta机械手的响应符合预期期望,精度高于计算力矩控制,跟踪效果较好。

以压床六杆机构为研究对象，利用SimMechanics建立了运动学仿真模型，设置相应参数及仿真环境后进行了仿真，得到相应构件的运动线图。与其它方法比较，该方法无须建立运动的数学模型、无需编程，具有系统建模简便、直观、快捷、仿真功能强大等特点，是一个对机构特别是复杂机构进行运动分析及仿真的有效工具。

为了合理控制捣固镐内筒的冲击能,从而避免其过大的冲击能对铁路道床石砟造成破坏,利用MATLAB中的SimMechanics模块,基于捣固镐冲击机构的运动简图建立其仿真模型,研究内筒在高速撞击镐钎时的运动仿真特性。结果表明该仿真方法可以方便快速地得到内筒的运动情况;同时对内筒的定量分析表明,阻尼对内筒从启动到稳定运行所需的时间有显著影响,对其运动速度影响不大,且过大的阻尼会导致内筒出现运行卡顿现象。此外,还给出了阻尼数值的理论选择范围。

新型产品多对置柱塞泵具有压力高、流量大、高效节能等优点,但由于结构新颖复杂无法采用现有方法进行性能分析。文章提出基于杆组法的多对置柱塞泵运动分析原理,首先建立刚体、曲柄和RRPⅡ级杆组的运动学数学模型,然后基于MATLAB开发通用子程序,最后给出多对置柱塞泵运动分析主程序的装配方法和流程图。实践证明本原理具有通用性好、实用性强、操作简便等特点。在此基础上开发的程序采用SimMechanics验证,并在3DW80/16型三对置柱塞泵的研发中投入实际应用。

冗余驱动振动台不仅可以提供较大的推力，还可以提高振动台加速度均匀度。冗余驱动电液振动台主要包括机械、液压、控制系统，要对系统的性能和控制策略进行研究，需要对系统各部分进行详细建模。运用Simulink／SimMechanics对机械结构部分建模，采用AMESim对液压激振系统建模，运用Simulink建立控制系统的完整模型，通过各软件之间的接口将系统各个部分联合，建立振动台系统的联合仿真模型，采用机电液联合仿真的方法进行仿真分析，通过与试验结果的对比验证了仿真模型的正确性。

为了研究四自由度的工业机械手运动轨迹提出了利用Sim Mechanics工具箱建立机械手仿真模型。仿真结果表明：可以有效得到机械手的运动参数机械手可以准确执行运动轨迹关节运动快速平稳没有冲击为机械手机械和液压建模提供了一种方便的工具。

针对气压伺服式6自由度并联机器人的特点，首先对气压伺服系统进行建模分析，然后利用SimMechanics对气动6自由度并联机器人的机械模块进行建模，并对并联机器人整体进行气动一机械建模，此建模方法避免了Stewart平台复杂的建模过程。进行仿真分析和实验研究，结果表明：仿真数据与实验结果相符，仿真模型较能真实的模拟6自由度并联机器人的运动，并且气动也能达到伺服控制的效果。