面向抓取和分拣等场合,提出一种新型三移动一转动2PRPaU-2PSS并联机构,对其进行了运动学分析。应用方位特征集理论分析了机构约束特性、自由度和结构耦合度;根据杆长约束条件,建立机构位置分析非线性方程组,将位置正解问题转化为求一元方程,并应用改进灰狼优化算法求解该问题;推导出机构速度和加速度正逆解解析表达式;给出机构运动学分析数值算例,根据理论模型,运用Matlab软件绘制位移、速度和加速度曲线,同时应用Adams软件进行了仿真验证。结果显示,理论分析与数字仿真结果一致,表明给出的运动学分析模型和计算方法正确可靠。

以一种两移动两转动(2T2R)自由度面对称(CRR)2S-(3R)2R并联机构为研究对象,基于方位特征集理论分析该机构的自由度数目和性质,并对其进行了运动学分析。应用坐标变换法,建立求机构位置正解的非线性方程组,并采用差分进化算法求解该方程组。推导出机构逆解解析表达式,应用数值算例验证机构正解、逆解的正确性。采用矢量法推导机构速度及加速度表达式,并应用Matlab编程绘制机构的位置、速度和加速度曲线。同时,应用Adams进行运动学仿真,并求得Matlab理论曲线与Adams仿真曲线的最大误差。结果表明,二者运动学分析曲线基本一致,表明该机构理论分析正确可靠。

提出一种对称三移动一转动(3T1R)4-PRPaU并联机构。根据杆长条件,建立机构位置正解模型,再转化为无约束优化问题,并运用差分进化算法求解。推导出机构位置逆解解析表达式,运用机构位置逆解验证机构位置正解的正确性。运用矢量法推导出机构速度、加速度表达式,给定机构尺度参数,并运用Matlab进行数值仿真。同时,运用Adams进行运动学仿真。结果表明,Adams运动仿真曲线与Matlab数值仿真曲线一致,验证了理论推导的正确性。

应用坐标变换原理,推导出球面4R机构连杆点轨迹参数方程。在此基础上,以轨迹误差平方和最小为目标函数,以曲柄存在、杆长协调和传动角限制等为约束条件,建立机构不带预定时标近似轨迹综合的约束优化模型。结合自适应罚函数法,应用社会认知优化(Social Cognitive Optimi?zation,SCO)算法求解该问题。为提高SCO算法的收敛精度和速度,以差分进化(Differential Evolu?tion,DE)操作为邻域搜索算子,设计一种加速社会认知优化(Accelerating Social Cognitive Optimiza?tion,ASCO)算法。给出机构综合实例,轨迹分析结果表明,所建立的模型和提出的ASCO算法可行有效。比较了基本SCO、DE和ASCO算法求解该机构综合实例的优化性能,数值实验显示,ASCO算法的收敛速度、收敛精度和稳健性等性能指标优于基本SCO和DE算法。

以2自由度球面5R并联机构为研究对象,应用教学优化(Teaching-learning-based optimization,TLBO)算法求解机构尺度优化设计问题。首先,采用坐标变换法推导机构位置反解方程,再以传动角为机构运动或力传递性能评价指标,进而给出球面5R并联机构的优质传递工作空间(Good transmission workspace,GTW)定义和数值计算方法。以最大化GTW面积为目标,建立机构尺度参数约束优化模型,并用TLBO算法求解该问题。结果表明,文中给出的优化模型和算法是可行有效的。

本文提出了一种基于单片机控制的超声波定位前方物体的监测控制系统。通过一左一右的双超声波接收头检测信号，送单片机进行数据计算处理，能够精确计算与障碍物的距离，同时判断该障碍物是否位于车辆行径的路线上。从而能保证车辆行驶中能准确避障。实验测试系统表明，该系统有效距离可达8m,测量精度可达0.05m,小车能自由避开前方障碍物，或遇到障碍物时紧急刹车停下， 但不会因为障碍物在小车斜方向而误判停止。

对一种新型3T1R并联机构-4RUP aR并联机构进行工作空间分析和尺度参数优化设计。首先利用解析几何中的坐标变换理论,以机构的杆长作为约束条件,得到了运动学反解方程;然后根据运动学反解方程,建立工作空间的约束条件,通过MATLAB编程实现机构的定姿态工作空间的可视化,并通过"点集"近似表达工作空间的大小;最后采用单一变量分析法得出了并联机构尺度参数与定姿态工作空间的关系。以工作空间最大化作为优化目标,采用差分进化算法求解该优化问题,获得了良好的机构尺度参数,使得并联机构的有效工作空间更大更健壮,也更加符合工程实用要求。

提出一种能实现三移动一转动(3T1R)的新型完全对称4-CRU并联机构,其4条支链结构完全相同。基于单开链理论及结构降耦原理,对4-CRU并联机构进行结构降耦设计,得到耦合度κ=1的低耦合度2-(CRR)2R并联机构。其优点在于动平台由两条混合支链并联构成,且支链完全对称,机构姿态转角相对较大。2-(CRR)2R并联机构耦合度降为1,极大地降低了机构位置正解的难度,有利于机构运动学分析。根据该机构的几何关系与运动约束,建立位置正解的一维搜索模型,再应用黄金分割法求出全部高精度位置正解。推导出机构位置逆解方程,应用数值实例验证了位置正、逆解的正确性。采用矢量法对机构动平台速度及加速度进行分析,得出速度及加速度正、逆解,并利用MATLAB软件编程进行数值计算。同时,应用Adams进行运动学仿真分析,验证了自由度分析的正确性;其运动学分析曲线与MATLAB...

将智能优化算法与数值迭代方法有机组合,构造一种并联机构位置正解求解的通用算法--混合人工蜂群和Newton迭代(Hybrid artificial bee colony and Newton iteration,HABC-Newton)算法。将差分进化(Differential evolution,DE)算法融入人工蜂群(Artificial bee colony,ABC)算法,形成一种能快速收敛到问题近优解的混合人工蜂群(Hybrid ABC,HABC)算法,再以该近优解为初值,应用Newton-Шамарский迭代法求出高精度位置正解。以4自由度4-SPS-CU并联机构正运动学分析为例,阐述基于HABC-Newton算法的并联机构正运动学分析方法。为了验证算法的有效性和普适性,给出4-SPS-CU、3-RRR两种耦合并联机构位置正解的数值算例。结果表明,HABC-Newton算法能以较少计算开销求得并联机构的全部高精度位置正解。还比较了HABC-Newton、ABC、DE和粒子群算法求并联机构位置正解的性能,数值实验显示,HABC-Newton算法的精度、稳...

基于方位特征集理论及并联机构降耦原理,设计一种新型混合驱动1T3R结构降耦并联机构,该机构具有局部运动解耦特性。通过对其进行拓扑结构分析,得出动平台方位特征集的类型,计算出机构的自由度及耦合度。运用空间投影原理及位姿变换矩阵方法,推导出机构位置正反解的显式表达式。运用MATLAB软件编程,分别得出机构位置正、反解数值算例,其数值结果完全吻合,表明位置正反解模型正确可靠。运用MATLAB软件编程和Adams软件运动仿真得到机构角位移曲线,两者结果一致,验证了运动理论分析模型的正确性。基于运动仿真三维模型,直接得出机构的角速度、角加速度曲线。