基于Stewart平台的6-SS并联天平结构优化设计

良态的雅可比矩阵决定并联机构的性能，并决定了其结构参数是否合理。本文利用矩阵的F-范数研究一种新颖的并联天平力雅可比矩阵，以力雅可比矩阵的条件数为目标函数进行并联天平结构优化设计，推导出优化目标函数以5个基本结构参数表达的解析式。利用数值解法求出目标函数关于过渡变量的最小值，并用矩阵2-范数加以验证，找到8种保证并联天平精度的优化结构。该法同时也为六维力／力矩传感器的性能指标评价及其结构优化提供很好的借鉴。     

广义质量的空间算子代数描述

应用空间算子代数理论，研究机械多体系统广义质量的结构特点，研究表明广义质量可初步表示为：M＝HφMφ*H*，并进一步表示为：M＝[I＋HφK]D[I HφK]^*，其逆矩阵可表示为：M^-1＝[I－HψK]^*D^-1[I-HψK]。这种表示与牛顿第二运动定律和欧拉定律相互对应，具有简洁的数学表达和明确的物理意义，广义质量是正，反向动力学的重要参量，是联系旋量力和旋量加速度的桥梁，其理论依根源自通过旋量整合的牛顿第二运动定律和欧拉定律，即d^2β/dt^2=M^tT′，旋量加速度等广义质量的逆左乘旋量力，据此可形成对旋量加速度的高效递推算法，并为下一时刻的φ，H，P，D，G，K等参数的正向动力学计算作准备。     

面向冲床冲击力测量的单分量重载传感器

为了测量冲击载荷达150 t,冲击频率为10 Hz的冲床冲击载荷,降低产品的废品率,本文设计、制造和评估了一种新颖的单分量重载传感器,冲床安装空间限制了该传感器的结构尺寸为Φ166 mm×45 mm,该传感器为4个支撑梁和1个应变梁组成的整体式结构,可保证传感器同时具有高刚度和高灵敏度。用一台300 t万能液压机进行静态标定,标定结果表明传感器的绝对误差达到2%。最后,现场实验进一步鉴定传感器的性能。     

气电联合的六维微重力模拟平台自抗扰控制研究

硬件在环仿真是航天设备进行地面模拟试验所需的关键技术之一,其中硬件系统需要较高的承载能力以及高频响、高精度的控制性能。提出一种六维微重力模拟平台气电联合控制的方法,6条支腿均由气缸和电动缸并联构成,气缸提供硬件平台80%~90%的负载,电动缸保证控制系统的精度和响应速度。其中气动压力控制系统是非线性很强的时变系统,采用积分型线性自抗扰控制器对其进行控制,相比于PID算法精度更高、响应速度更快,并且具有较强的鲁棒性。     

移位算子及其对多体系统结构的描述

以Newton-Euler定律为基础,通过运用旋量方法分析多体系统,描述了空间算子代数理论体系中的核心算子——移位算子的基本定义和多体系统的拓扑结构,深入研究了其用于计算的步骤,实现了多体系统结构描述与力学计算的一体化,消除了传统方法的不必要的积分运算和交叉运算,计算量为O（N）。而传统方法是先通过关联矩阵、低序体阵列描述多体系统,尔后再把它们用于力学和运动量矩阵和列阵的计算过程,导致了加法和乘法计算以及与零运算次数（虚运算）的增加,其结果是计算量为O（N^3）。移位算子描述形式简洁、物理意义明确、编程效率高和直观等特征,方便计算机程序实现,为高效率、高精度建模以及实时控制奠定了基础。     

管道机器人动力学分析

在分析了开链式拓扑结构的多节蠕动机器人结构和运动特点的基础上,利用空间算子代数(Spatial operator algebra,SOA)方法,建立了适用于这类机器人系统的通用动力学模型,为验证所建立的动力学模型的正确性,将原理样机运行试验和与动力学仿真分析结果进行了对比.在此基础上,利用该动力学模型,对样机结构的改进与优化,并对机器人运动学和动力学性能的影响进行了分析和评估,为机器人运动控制策略的拟定提供了重要的依据.     

一种基于腹足动物运动机理的介入机器人

在对腹足动物运动机理研究的基础上,基于仿生学原理提出一种介入机器人设计方案.通过理论建模及实验手段对机器人仿生设计效果及运动性能进行研究.结果表明:对粘液功能的模拟方案正确;机器人正常运行速度由直线微马达伸缩速度决定,但过快的微马达运动方向变化会导致机器人运行效率的降低.     

Stewart机床运动学分析

运用多体系统理论研究了6-SPS型Stewart机床机构和丰田型Stewart机床机构的运动学,建立了相应的零级（位姿）和一级（速度和角速度）运动学方程,获得了两种Stewart机床机构的雅可比矩阵。运用多体系统通用分析软件对Stewart机床的运动进行了仿真计算,为后续研究等奠定良好基础。