传统6轴机器人的逆运动学求解需要位置信息和姿态信息,针对物体姿态识别困难和不确定性大的问题,提出了一种根据物体位置信息的6轴机器人姿态求解算法。基于机器人灵活性的概念,建立机器人第5轴的服务球模型,离散化机器人末端位置点,得到服务球面上的一系列离散点。在机器人共形几何的基础上,研究离散点与机器人关节角的映射关系,得出机器人在某一空间位置点的姿态集合。根据机器人奇异性、关节避限和关节连续性的综合准则,从姿态集合中选取一组最佳的机器人姿态。在笛卡尔坐标系下进行不同位置点的插补,通过求解不同插补点的姿态,实现机器人不同位置点间的连续运动。结果表明,根据物体的三维坐标信息,可以完成6轴机器人的逆运动学计算,并且计算速度快、准确性高,简化了物体的姿态识别过程,提高了机器人连续作业的效率。

针对振动式打桩机操作人员视野受阻、桩体姿态监测困难、无法实时监控桩机运行工况等问题,提出一种基于数字孪生技术的桩机姿态与工况监测系统。建立反映当前状态的桩体姿态偏摆预警模型,通过分析预警模型实现对桩体偏摆预警并做出调整提示。同时监测系统还包括桩机工况监测模块、桩体姿态监测模块与虚拟模型驱动模块,实现对桩机运行数据的实时采集与传输,并建立三维动态界面,解决了传统沉桩视野受阻难题,提高了桩机的沉桩精度与工作效率。

针对测量系统运动中姿态测量的需求,提出了一种利用移相干涉技术测量角度的方法来实现运动姿态的准确测量。建立了由组合式移相干涉仪为主的三轴转角实验装置,该装置测量角度的分辨力优于0.006″。采用实验装置对微位移工作台运动过程中的姿态变化进行了测量,得到了工作台移动中绕三轴转角变化的测量结果,并利用激光小角度干涉仪进行了相关测量点的对比实验,数据最大偏差0.03″。实验结果验证了利用移相干涉测角法可以实现运动中姿态的精确测量。

为解决关节臂式三坐标测量机测量精度低的致命弊端,在三坐标测量系统中采用Revo测头.经分析系统的结构特点,确定了转动关节与测杆姿态的几何关系并构造测量时的接近矢量,实现测杆姿态的控制.在此基础上,提出一种基于初始姿态的自适应测量算法,根据数据点的坐标,求得测杆姿态最小变化量,结合位置方程求得该姿态下的位置反解.实验表明：该算法可实现测头姿态的精确控制和位置反解的计算,为具有Revo测头高自由度关节臂式三坐标测量系统的发展和运动学问题的深入研究奠定了理论基础.

针对天平校准中的天平位置姿态的确定提出了一种非接触式测量法.该方法利用了ccd激光二维定位图象传感器或者是PSD光电位置传感器等二维测量装置组成三维位姿检测系统,解决了空间的三维测量问题,可以高速准确地确定天平被测物的6个自由度参数,获得天平位姿变换矩阵,从而确定其在空间的位置和姿态.本方法将运动过程分解为平动和转动,通过对空间直线矢量方程的计算,得到空间物体的位姿变换矩阵,数学建模准确,测量快速可靠,最终精度达到10 μm.

本文介绍一种微型的确认姿态的双向加速度计,这种微型的确认姿态的双向加速度计是一种玻璃-硅-玻璃结构.实验证明了这种传感器的有效性和实用性.

针对传统混合型舰船控制系统存在的控制操作复杂,且控制参数精准度不足,导致舰船出现航行姿态异常的问题,提出气动PLC控制系统对混合型舰船姿态控制研究。以PLC控制技术为基础,首先通过创建气动PCL数据控制硬件,对舰船的航行姿态相关数据进行精准化采集,并对不同数据对舰船姿态的影响进行分析;其次,通过分析结论找出影响舰船姿态的差量参数。引入控制差量平衡算法,对硬件采集的控制参数进行差量平衡计算,得到舰船不同状态下的最佳姿态平衡控制量。最后,通过仿真实验对提出研究设计的系统进行对比测试,证明其能够稳定高效地解决传统控制系统,在混合型舰船姿态控制上,出现准确度不足的问题。

在装配作业中,最典型且最广泛的工作模式是轴孔类零件的精密装配,为提高生产效率,缩短装配周期,适应现代化大批量生产的需,国内外公司都在推广使用由装配机器人构成的自动化装配系统。装配方向也由手工化、刚性化向自动化、柔性化方向发展。某型产品由于工艺上的求,需采用水平装配的方式在保证质量的前提下提高效率。在国内,水平装配由于其装配过程扰动多,相关研究少,成为一大技术难题。本项研究做了一个缩比实验,分析了位置、姿态、速度等对装配效果的影响,为轴孔水平装配的顺利进行提供了理论基础和数据支持。

分析了一种车轮可以快换的抛投式侦查机器人从高处跌落的碰撞机理,探究了机器人在跌落时快换结构和整体受力情况和通过实验得出安全跌落高度。数值方法采用计算多体连续碰撞动力学模型中,求解冲击问题的能量方法。根据设计的这款抛投机器人参数应用ANSYS/LS-DYNA对机器人进行仿真实验,通过仿真实验得抛投机器人不同跌落高度,不同着地姿态下各个部件碰撞力的大小,对机器人整体以及危险部位进行强度分析。最后得出这款抛投机器人的快换结构方便、可靠;应该优化内容为车轮橡胶部分,车轴、车轴与轮毂接触处;最大允许跌落高度为大约5米。采用虚拟样机模型仿真实验的方法来优化机器人结构设计,可以减少了实物实验的失败风险,大大加快了设计速度。

对挖掘机主泵的特性进行了分析从工作装置的运动学分析出发利用D-H法的标准形式建立了铲斗末端的位置和姿态表达式;采用几何法获得关节空间与驱动机构空间的转换关系得到了铲斗的姿态与液压缸之间的转化关系据此对挖掘机的工作循环进行了划分判别出了油缸的溢流状态并降低泵的排量和发动机转速;通过动力学分析并结合仿真曲线获取了液压缸受力算式通过空载试验对油缸的受力进行了修正给出了不同负载和不同姿态下主泵压力的调节区间最后通过试验验证倾角传感器与系统压力相结合的方法可以有效减少液压缸在极限位置的溢流损失并可以有效实现负载和工况的识别。