面向任務(wù)的變胞機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)理論

目錄
序
前言
主要符號(hào)表
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 變胞機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺度優(yōu)化研究概況 1
1.3 變胞機(jī)構(gòu)軌跡規(guī)劃研究概況 2
1.4 變胞機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能研究概況 4
1.5 變胞機(jī)構(gòu)可靠性研究概況 5
1.6 本書主要內(nèi)容 7
第2章 變胞機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺度優(yōu)化 8
2.1 構(gòu)型選擇與分析 8
2.1.1 機(jī)構(gòu)構(gòu)型選擇 8
2.1.2 機(jī)構(gòu)構(gòu)型分析 10
2.2 運(yùn)動(dòng)分析 12
2.2.1 二自由度構(gòu)態(tài)正運(yùn)動(dòng)分析 12
2.2.2 一自由度構(gòu)態(tài)正運(yùn)動(dòng)分析 13
2.2.3 逆運(yùn)動(dòng)分析 14
2.3 奇異性分析 14
2.3.1 二自由度構(gòu)態(tài)奇異位形分析 15
2.3.2 不出現(xiàn)奇異位形的尺度情況分析 18
2.4 工作空間分析 19
2.4.1 A-B-F支鏈工作空間 19
2.4.2 加入E-D-C支鏈后的工作空間 20
2.4.3 二自由度構(gòu)態(tài)工作空間內(nèi)的奇異*線 21
2.4.4 一自由度構(gòu)態(tài)時(shí)的工作空間 23
2.5 尺度優(yōu)化方法 24
2.6 尺度優(yōu)化實(shí)例分析 28
2.7 機(jī)器人樣機(jī)模型 33
第3章 變胞機(jī)器人軌跡規(guī)劃 36
3.1 軌跡規(guī)劃總體分析 36
3.1.1 工作軌跡模型 36
3.1.2 變胞式碼垛機(jī)器人軌跡規(guī)劃特點(diǎn) 37
3.1.3 優(yōu)化輔助路徑點(diǎn)與優(yōu)化驅(qū)動(dòng)函數(shù)的關(guān)系 39
3.2 軌跡規(guī)劃模型 40
3.2.1 確定設(shè)計(jì)變量 40
3.2.2 建立目標(biāo)函數(shù) 42
3.2.3 確定約束條件 45
3.3 優(yōu)化問題求解方法 48
3.3.1 驅(qū)動(dòng)函數(shù)的解析求解方法 48
3.3.2 驅(qū)動(dòng)函數(shù)的數(shù)值求解算法 51
3.4 新型變胞工作路徑 53
3.4.1 空間坐標(biāo)系建模 53
3.4.2 輸入端驅(qū)動(dòng)力矩 55
3.4.3 機(jī)器人使用工況描述 57
3.4.4 新型變胞工作路徑的建立 59
3.5 實(shí)際工況下的軌跡規(guī)劃模型參數(shù) 63
3.5.1 設(shè)計(jì)變量 63
3.5.2 目標(biāo)函數(shù) 64
3.5.3 約束條件 65
3.6 驅(qū)動(dòng)函數(shù) 66
3.6.1 構(gòu)態(tài)變換過程關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)函數(shù)的確定 67
3.6.2 多項(xiàng)式插值*線階數(shù)的確定 70
3.6.3 底座及抓手關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)函數(shù)的確定 72
3.7 軌跡規(guī)劃實(shí)例分析 74
3.7.1 工況一理論求解 74
3.7.2 工況二理論求解 81
第4章 變胞機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模 88
4.1 三維空間梁單元的形函數(shù)與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 88
4.2 三維空間梁單元的動(dòng)能與勢(shì)能 90
4.3 彈性動(dòng)力學(xué)建模 93
第5章 變胞機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型解析 98
5.1 動(dòng)力學(xué)模型的局部解耦 98
5.2 改進(jìn)的L-P法 100
5.3 動(dòng)力學(xué)模型的初值解 104
5.4 動(dòng)力學(xué)模型的終值解 105
5.5 動(dòng)力學(xué)模型解析實(shí)例分析 106
第6章 變胞機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析 110
6.1 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性狀態(tài)的定義 110
6.2 李雅普諾夫指數(shù)計(jì)算方法 111
6.2.1 李雅普諾夫指數(shù) 111
6.2.2 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的度量指標(biāo) 112
6.2.3 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)相空間重構(gòu) 113
6.2.4 采用C-C法計(jì)算相關(guān)參數(shù) 114
6.2.5 采用Wolf法計(jì)算*大李雅普諾夫指數(shù) 116
6.3 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性實(shí)例分析 118
第7章 變胞機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析 121
7.1 不確定變量的狀態(tài)空間 121
7.2 運(yùn)動(dòng)可靠性分析 123
7.2.1 運(yùn)動(dòng)可靠性的計(jì)算方法 123
7.2.2 運(yùn)動(dòng)可靠性的優(yōu)化方法 126
7.3 運(yùn)動(dòng)可靠性實(shí)例分析 128
7.3.1 失效函數(shù) 128
7.3.2 可靠度計(jì)算 131
7.3.3 優(yōu)化計(jì)算 133
7.4 基于動(dòng)態(tài)響應(yīng)區(qū)間的構(gòu)態(tài)變換可靠性分析 134
7.4.1 構(gòu)態(tài)變換失效模式 134
7.4.2 基于動(dòng)態(tài)響應(yīng)區(qū)間的可靠度計(jì)算 136
7.5 構(gòu)態(tài)變換動(dòng)態(tài)可靠性實(shí)例分析 142
7.5.1 驗(yàn)算算法 142
7.5.2 計(jì)算結(jié)果 145
7.6 多失效模式動(dòng)態(tài)可靠性分析 146
7.6.1 多失效模式動(dòng)態(tài)可靠性計(jì)算方法 146
7.6.2 多失效模式動(dòng)態(tài)可靠性優(yōu)化方法 150
7.6.3 考慮共振時(shí)的動(dòng)態(tài)可靠性分析 151
7.7 多失效模式動(dòng)態(tài)可靠性實(shí)例分析 154
7.7.1 多失效模式動(dòng)態(tài)可靠性模型 154
7.7.2 動(dòng)態(tài)可靠性計(jì)算 157
7.7.3 動(dòng)態(tài)可靠性優(yōu)化 158
7.7.4 考慮共振時(shí)的可靠性分析與優(yōu)化 160
第8章 變胞式碼垛機(jī)器人性能分析試驗(yàn) 162
8.1 控制系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)方法 163
8.1.1 機(jī)器人樣機(jī)結(jié)構(gòu) 163
8.1.2 控制系統(tǒng)硬件整體方案 164
8.1.3 光電開關(guān)的布置及應(yīng)用 165
8.1.4 變胞動(dòng)作的硬件實(shí)現(xiàn)策略 167
8.2 控制系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)方法 169
8.2.1 功能需求分析 169
8.2.2 軟件模塊劃分及實(shí)現(xiàn)方法 170
8.2.3 軟件界面設(shè)計(jì) 174
8.2.4 新型變胞工作路徑的實(shí)現(xiàn)方法 174
8.3 試驗(yàn)驗(yàn)證 178
8.3.1 軌跡規(guī)劃試驗(yàn) 178
8.3.2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證 189
8.3.3 構(gòu)態(tài)變換動(dòng)態(tài)可靠性分析的試驗(yàn)驗(yàn)證 190
8.3.4 多失效模式動(dòng)態(tài)可靠性分析的試驗(yàn)驗(yàn)證 192
參考文獻(xiàn) 195