课程文献中心 更多>>

关键词： 手术机器人   远中心并联机构   性能评估   示教学习   轨迹规划  

摘要： 传统微创手术机器人末端采用串联结构，普遍存在刚度弱、依赖算法实现的远中心约束存在安全隐患、难以协调机构性能与轨迹特征等问题。提出一种新型混联微创手术机器人系统，其由Franka串联机械臂与自主设计的远中心并联机构构成。针对远中心并联机构，基于螺旋理论分析其自由度特性，通过闭环矢量法与几何约束关系推导其运动学逆解，并进一步结合螺旋理论评估其在工作空间内的运动/力传递性能。为优化手术机器人性能，提出一种基于串/并联结构的分层优化框架：首先通过动态运动基元示教学习从人工示范轨迹中提取轨迹特征，生成初始参考轨迹；随后以并联机构的传递性能分布图谱为指导，在保证轨迹特征的前提下，将轨迹重新规划至并联机构高性能区域，并针对不同手术需求采用不同的优化函数进行轨迹微调；最后通过对Franka串联机械臂逆运动学与静力学的综合评价，实现其末端姿态的优化筛选。实验验证阶段搭建腹部微创手术模拟平台，在仿生假人上完成小创口轨迹操作测试。本研究验证了所设计混联手术机器人在微创手术应用中的可行性，并通过串/并联机构分层优化实现了手术轨迹的泛化学习与性能优化。

关键词： 自由度计算   约束法线   平面机构   平衡方程  

摘要： 机构中虚约束的准确判定是机构自由度分析的难点,其根源在于虚约束形成机理不明确。以平面机构为研究对象,提出基于约束点运动特性的虚约束量化判定方法。通过将构件间约束简化为点约束,将约束点公法线分为静法线与动法线,建立构件自由度与约束性质的几何判定定理。通过搭建平衡方程,建立判断机构自由度的约束法线动态分析。通过几个典型平面机构的自由度分析计算,有效解决了虚约束识别分析难题,表明新方法逻辑严谨、简单直观、能够准确计算机构的自由度。

关键词： 柔性线材   成结装备   单结   运动轨迹模型  

摘要： 针对柔弹性复合线材由于弯曲刚度过小导致结口塌陷和存在的弹性变形影响成结效果的问题,提出了一种基于成结线材动作轨迹建模的随动型成结机构设计方法。通过运动轨迹模型结合线材物理特性试验进行设计参数匹配后开展了线材实机成结实验。实验结果表明,所提的设计方法可以为该线材成结过程提供支撑与约束,并有效控制成结后成品的尾端长度,同时达到每件3.8 s的加工效率,能够满足实际生产需求。

关键词： 机器人结构   自锁-急回机构   水陆两用机器人  

摘要： 传统水面环境检测机器人受限于船只部署困难、易受天气条件影响等问题造成运营成本高。文章提出一种解决方案,将水面环境检测机器人在陆地部署后自主进入水中,执行水下作业任务。该方案无需船只支持,能够快速响应在湖泊、水库与浅水区的作业需求,适用于在船只部署困难时替代普通水面环境检测机器人进行水中作业,为水下任务作业提供轻量化与高机动性的解决方案。

关键词： 防坠装置   机械锁止机构   登高作业安全   电力运维  

摘要： 针对登杆作业中传统安全带防坠反应迟缓、锁止不稳等问题,本文设计了一种基于机械自锁机构的防坠式安全带。装置由五点式安全带与防坠棘轮单元组成,通过棘手、扭簧与弹簧协同作用,实现坠落瞬间的自动收紧与抱杆功能。本文介绍了装置结构、关键部件匹配计算,以及通过静态拉力、坠落响应及现场登杆试验对装置性能进行验证。结果表明,该安全带能在坠落初期0.12s内完成锁定,最大承载力达到1.8kN,具备工程应用价值。

关键词： 机械自锁结构   连接器   载流能力  

摘要： 为研究机械自锁结构参数对连接器载流能力的影响规律,采用参数化几何建模和多物理场耦合仿真方法,建立电-热-力耦合仿真模型,通过正交试验设计系统分析自锁角度和弹性元件刚度对载流性能的影响。结果表明,自锁角度10°时载流能力达到最优值220A,弹性刚度125N/mm时载流能力达到最优值225A。

关键词： 车辆工程   线控制动   电子机械制动器(EMB)   自锁式蜗轮蜗杆传动   Hertz接触理论   机电耦合仿真  

摘要： 针对电子机械制动器（Electro-MechanicalBrake，EMB）在堵转工况下引发的控制精度劣化等关键问题，本文提出了一种基于自锁式蜗轮蜗杆传动的反行程锁止EMB 结构设计方案。该方案利用蜗轮蜗杆机构的反行程自锁特性，通过机械锁止方式实现制动力保持阶段的电机负载主动卸载，突破传统EMB依赖持续电流维持制动的技术瓶颈。首先，基于某车型的制动力需求完成蜗轮蜗杆传动系统参数化设计，构建包含制动钳体、摩擦片等关键部件的有限元仿真模型；基于ISO 16750-3:2023机械负载测试标准，通过ANSYS? Workbench平台开展瞬态分析、随机振动工况下的粘滞状态分析、模态频率的前六阶提取及静力学刚度特性分析。进一步结合Hertz接触理论，建立蜗轮蜗杆齿面接触应力动态模型，揭示随机振动载荷对自锁稳定性的影响机制，仿真结果表明系统一阶固有频率显著高于典型路面激励频段。最后，推导系统非线性微分动力学方程，基于Matlab/Simulink搭建机电耦合联合仿真平台，对比分析最大制动力阶跃输入与正弦扫频输入下的动态特性。实验数据表明：相较传统液压制动系统，本方案制动间隙消除时间缩短56.52%，阶跃响应上升时间减少51.21%，且在制动力保持阶段电机输出功率稳定于0～0.05 kW区间。研究成果为高可靠性EMB设计提供了理论依据与可实现路径。

关键词： 机构运动简图   假肢膝关节   支撑期控制   分析  

摘要： 研究不同种类的多轴假肢膝关节在支撑期控制原理方面的区别。方法:选择3种典型多轴假肢膝关节,绘制其机构运动简图,并根据机构运动简图分析和比较上述各关节的支撑期控制原理。结果绘制了能够清晰反映3种典型多轴假肢膝关节结构特征的机构运动简图。结论:4轴假肢膝关节是多轴假肢膝关节的基本类型,其他更为复杂的多轴膝关节实质上是在四轴膝关节基础上增加了一些附加结构和功能。

关键词： 约束法线   复杂平面机构   死点新定义   构件自由度   死点位置  

摘要： 【目的】针对复杂平面机构死点判定效率低、操作难等问题,提出一种基于约束法线的平面机构死点位置判定方法。【方法】首先,提出平面机构目标构件的约束法线定义及表示方法;其次,提出死点判定法则,并给出证明;再次,以Stephenson-Ⅲ型六杆机构为例,与相关文献中同类型机构分析对比,得出差异性结果;最后,对差异性结果进行了详尽分析。【结果】该实例验证说明,新方法简单、直观、易于掌握,具有较强的普适性。

关键词： 液压缸   机械自锁   碟簧   设计   仿真  

摘要： 液压缸是液压系统最重要的执行器。提出了一种基于碟簧预紧力的机械自锁液压缸,这种液压缸能够长时间将活塞杆精确地锁定在任意位置,满足某些定位精度要求很高的使用场景。首先建立了活塞杆锁紧理论的计算模型,设计了锁紧机构的三维模型;并利用三维模型进行了ANSYS瞬态结构仿真;最后根据理论计算结果和三维模型制作了机械自锁液压缸样机。仿真和试验结果表明,该模型可以实现液压缸活塞杆在任意位置的长时间精确锁定。