三自由度

摘要： 在高温、易燃、易爆等恶劣环境下一些重复简单及笨重的操作中,传统人工搬运已经不适合现有的生产规模。设计了三自由度物料搬运机械手,并对机械手的各执行机构,包括:手部、手腕、手臂等部件进行设计,并对夹紧气缸进行计算、校核,选用SC-40×50型的夹紧气缸。

摘要： 提出一种PRR+2-PRRU型两平移一转动并联机构,并研究其运动学特性。根据方位特征集理论分析并联机构的POC集、自由度和耦合度等机构拓扑特性;该机构耦合度为1,其构型为弱耦合设计。运用解析法进行位置分析,并通过MATLAB验证位置求解的正确性。在位置分析的基础上,分析了机构工作空间,并求解机构运动Jacobian矩阵。基于Jacobian矩阵评价机构输入-输出控制方式的解耦特性;该机构平动输入Y与平动输出x间存在耦合,3种输入-输出控制方式解耦。通过运动Jacobian矩阵计算机构速度与加速度,并使用ADAMS分析机构动平台的输出运动规律。

摘要： 为减少六极径向-轴向混合磁轴承(radial-axial hybrid magnetic bearing,RAHBM)高速下转子产生的损耗,提出了一种部分叠片的转子结构.首先,用等效磁路法推导了六极RAHMB的悬浮力数学模型,依据该模型设计磁轴承结构参数,对不同转子叠片深度下的铁损和悬浮力进行仿真分析,选择叠片深度最优值;然后,在有限元仿真软件中设定转子转速为50 000 r/min,向六极RAHMB分别施加径向和轴向最大控制电流,分析磁轴承产生最大承载力情况下实心转子与部分叠片转子的损耗;最后,对部分叠片转子在正弦扰动电流下的涡流损耗和磁滞损耗进行计算和仿真.研究结果表明:在产生最大承载力条件下,部分叠片转子结构能够将损耗降低69.7%,虽然轴向承载力减小了14.7%,但仍能够满足设计要求;部分叠片转子可将正弦扰动电流下铁损降低55.4%.

摘要： 通过对采摘机械手进行运动学分析,针对采摘机器人运动控制难度大这一问题,设计了基于DSP的三自由度采摘机械手控制系统,并从硬件和软件等方面搭建了系统平台。MatLab仿真结果表明:采摘机械手在控制系统的驱动控制下,可以准确从起点运动到终点,且轨迹比较圆滑,可以到达预期目标,满足采摘机器人作业需求,证实了该方法的可行性。

摘要： 针对目前康复外骨骼存在结构设计复杂、价格高昂等不足,设计了一种结构简单、价格低廉、可批量定制的新型三自由度上肢康复外骨骼;首先,根据脑卒中患者的康复功能需求分析,设计了一款便携性上肢康复外骨骼,并与国内外主流康复外骨骼的价格进行了对比;其次,基于Denavit-Hartenberg(D-H)参数法建立了连杆坐标系,推导了运动学方程并给出了验证;然后,采用蒙特卡洛法对末端位姿工作空间进行求解,利用仿真软件绘制了工作空间点云图;最后,利用ADAMS对康复外骨骼进行了运动学仿真实验,验证了运动学分析的可靠性。结果表明,上肢康复外骨骼结构设计合理,能够满足上肢运动功能障碍患者的主动康复训练要求。

摘要： 在传统的三自由度平台基础上进行优化设计,选用丝杠滑块、气缸、减震以及绞球等多个机构作为三自由度平台的核心部件进行设计,同时基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)设计三自由度平台的控制系统,完成气缸的带行程检测时间、速度双向间接控制回路设计,进一步提高了气动机构的控制精度,保证了仿真结果的精准度。

摘要： 针对现有仿鸟扑翼飞行器结构复杂、负载效率低等问题,本文通过将平行四连杆机构和齿轮齿条运动机构相结合,设计了一种新型仿鸟扑翼飞行器扑动机构,可以仅用一个驱动实现扑翼的扑动、折叠和扭转三个自由度的运动.首先,对所提出的新型扑翼机构进行理论分析,得出了扑动角、折叠角和扭转角与驱动角和杆长之间的关系式,并对机构杆长参数进行优化;然后利用ADAMS软件对机构进行仿真分析,得出扑动角、折叠角和扭转角随时间的变化曲线,验证了理论分析的正确性;随后,利用数值分析方法计算了扑翼在一个周期内的升力和推力,对比单自由度扑翼,三自由度扑翼机构气动性能有较大提升;最后,根据所设计的扑翼机构研制出了样机并进行扑动实验,结果显示,单电机驱动下,该机构运行平顺、稳定可靠,扑翼可有效地实现扑动、折叠和扭转.

摘要： 为了实现对微小质量的测量,本文提出了一种基于模态局部化效应三自由度弱耦合谐振式微质量传感器,建立3个谐振器的运动方程式,获得质量扰动的系统方程,建立了三自由度耦合谐振系统的MATLAB/SIMULINK模型,得出幅值比变化相对于振幅变化和谐振频率变化来说具有最高的归一化灵敏度.最后进行传感器设计和微加工,搭建质量测量系统.实验结果表明,电压幅值比的变化产生的归一化灵敏度大约是振幅变化的4倍,大约是频移变化的两个数量级,最小可检测质量值为2 ng.仿真和实验结果表明,三自由度模态局部化弱耦合谐振器能实现对微质量的测量,具有良好的生物传感应用前景.

摘要： 为提高传感器的灵敏度和分辨力,设计了一种灵敏度可调节的基于模态局域化效应的谐振式MEMS电场传感器敏感结构.传感器敏感结构采用静电耦合的三自由度谐振器微结构方案,并可实现灵敏度调节,从而获得最佳灵敏度.通过理论计算和有限元仿真计算,分析了传感器的模态局域化敏感机理,确定了传感器幅频特性、灵敏度、分辨力等关键特性.计算结果表明满足设计目标.

摘要： 采用低成本传感器并借助卡尔曼滤波方法实现车辆运动状态的高精度估计.首先考虑车辆侧向运动、横摆运动以及侧倾运动,建立非线性三自由度的动力学车辆模型,通过对其线性化,实现扩展卡尔曼滤波设计,进一步针对线性化带来的截断误差问题,利用贝叶斯估计建立极大后验状态估计最小二乘表达式,通过进一步求解最终设计完成了迭代扩展卡尔曼滤波算法.通过不同行驶条件下仿真,验证迭代扩展卡尔曼滤波过滤噪声和追踪实际值的能力.仿真结果表明:在复杂的行驶条件下,迭代扩展卡尔曼滤波能大幅过滤噪声,并有效追踪车辆质心侧偏角和横摆角速度的实际状态.

摘要： 从在潜水作业项目现场中观察到的潜水入出水系统绞车钢丝绳受损这一现象,分析钢丝绳受力并受损的原因,通过潜水门架上采用三自由度滑轮装置的设计来减少钢丝绳的摩擦和挤压,从而改善钢丝绳磨损情况.

摘要： 基于一类三自由度刚性碰撞系统的力学模型,运用Poincare映射和数值仿真,研究了该系统的稳定性与分岔.通过计算机仿真分析了碰撞系统在四阶强共振情形下向混沌转迁的道路,以及在非共振条件下经余维二分岔向混沌演化的精彩过程.对这类含间隙碰撞系统的动力学行为的研究,可以为冲击碰撞系统的优化设计提供参考.

摘要： 以运动平台所能提供的体感模拟能力为参考指标，对提供模拟器动感的三、六自由度平台的典型动感特性进行对比。结果表明，一定运动要求范围内三自由度训练模拟器能够替代六自由度模拟器为驾驶员提供良好的体感。从而降低生产和维护成本。

摘要： 研究斜拉桥桥塔-斜拉索-桥面的三自由度耦合振动模型及其1:2内共振问题。计及拉索的拉伸刚度，倾角及空气阻尼等因素，将拉索简化为两端有拉杆支撑的质量块，同时将桥面和桥塔分别视作只有竖向振动和只有横向振动的弹簧质量块系统，建立了桥塔-拉索-桥面三自由度耦合非线性振动模型。利用多尺度方法得到了系统的稳态运动。对拉索的内共振进行了数值模拟，结果表明拉索与桥面在初始扰动下会发生1:2内共振，而桥塔在一次近似意义上对系统的参激振动没有贡献。

摘要： 在研究二自由度内模控制具有抗饱和功能的基础上,提出了三自由度内模控制抗饱和框架.详细阐述了3个控制器的设计步骤,并分析了系统的渐近稳定性。Q1(s)和Q2(s)采用传统的内模控制原理设计,Q3(s)采用条件作用技术设计.通过Popov稳定性判据证明了系统的渐近稳定性。经仿真表明,三自由度内模控制抗饱和结构具有抗饱和、参考跟踪和抗干扰的功能。

摘要： 针对部分内模控制(Partial Internal Model Control)仅有一个可调节参数,性能调节不明确,调节范围小等不足,提出部分内模控制与三自由度内模控制相结合的控制器设计方法.理论分析和仿真结果表明,这种方法对存在干扰和模型失配的不稳定对象具有调节参数明确,控制效果好,调节范围明显增大的优点.

摘要： 本文以东南大学研制的圆柱定子三自由度电机为例,本文从最原始振动轨迹出发,运用振动理论,得出最基本的单相激励的振动方程,在此基础上应用几何学.运动学原理,对激励频率相同,激励电压和激励的初相位各不相同的电信号引起的各单相振动进行合成,推导了三自由度超声波电机三相同时激励时的轨迹运动方程,为三自由度超声波电机的轨迹控制和姿态控制奠定了理论基础.

摘要： 针对3DOF-hover模型系统具有高度非线性、时变及强耦合性的特性，本文设计全程滑模控制器(GSMC)，具有较好的控制效果。一般情况下，对线性系统中的输入矩阵不满足列满秩条件，无法直接使用滑模控制的问题，本文先采用伪逆的概念将输入矩阵变换，使其满足输入阵列满秩条件，然后使用自适应全程滑模的方法来设计控制器。从而解决了在输入矩阵不满足列满秩条件下的无法使用滑模控制的一类系统的控制问题。仿真结果说明了这一方法的可行性，且追踪精度优于LQR 控制器。

摘要： 针对飞行器再入标准轨道制导方法中的参考阻力加速度跟踪问题，提出一种将CMAC网络与PID控制相结合的复合控制方案。该方案利用传统的PID控制器实现反馈控制，保证系统的稳定，并利用CMAC网络实现前馈控制，提高系统的抗干扰能力。三自由度仿真结果表明，在存在气动偏差和风场干扰等影响的情况下，该算法的跟踪精度与鲁棒性都有增强，终端精度和约束条件都得到了较好的满足。

摘要： 本文探讨并联机器人构型的某些规律,拓展空间机构新构型的范围,为并联机构新构型提供理论依据.又利用螺旋理论这个工具,从并联机构运动链分类的角度,提出用约束添加法对少自由度并联机构进行型综合,让主动链控制所需的自由度,而从动链约束不需要的自由度.本文提出了相应主动链和从动链各种类型,并对约束链作了较详细的分类,通过不同组合可得到不同性能的新构型,最后通过实例进一步阐明这一方法.文中提到添加约束法,是从约束的角度出发,使型综合步骤更简洁,只要选择与自由度数相同个数的主动链,并合理选择约束链就可以组合出新的并联机器人,不用判别机构的瞬时性.

摘要： 一种用于虚拟现实(VR)、混合现实(MR)、增强现实(AR)、计算机视觉和图形系统的向后兼容性的设备和方法。该设备和方法使得能够在支持较少自由度的设备上以更多自由度渲染音频数据。该设备包含存储器，其被配置为存储表示在多个捕获位置捕获的声场的音频数据、使音频数据能够被渲染以支持N个自由度的元数据、以及使音频数据能够被渲染以支持M个自由度的适配元数据。该设备还包含被耦接到该存储器上的一个或多个处理器，该处理器被配置为：基于该适配元数据，适配音频数据以提供M个自由度，以及基于适配的音频数据生成扬声器馈送。

摘要： 本发明公开了一种内置液压流道的单自由度关节及其构成的三自由度关节。单自由度关节由转子和转轴组成，转子与转轴内部加工互相配合的流道，通过内部流道将关节一端的油液输送到另一端，可以在液压驱动关节中避免使用液压软管连接关节两端的液压管路，从而减小液压软管对关节性能带来的不利影响；单自由度关节与双自由度关节进一步组成三自由度关节，由三个驱动执行器驱动，可大幅减小关节体积和质量，确保关节灵活转动。

摘要： 本发明公开了一种可重构自由度形式的三自由度并联机构，其包括定平台、动平台和绕定平台的轴线均布的三条支链，每条支链均包括直线滑轨、滑块、扭转机构、转动块、连杆和两个虎克铰，所述直线滑轨的上端与定平台垂直连接，所述滑块与直线滑轨滑动连接并通过扭转机构与转动块连接，从而使转动块能够随滑块上下移动和绕水平轴线旋转，所述连杆的一端通过第一虎克铰与转动块连接，另一端通过第二虎克铰与动平台连接。本发明通过改变虎克铰的姿态来实现自由度形式的重构，使并联机构既可以工作在三自由度移动模式，也可以工作在三自由度转动模式，在不更换机构的情况下使动平台完成不同的空间运动，从而有效降低了设备投资，提高了工作效率。

摘要： 本发明公开了一种二自由度和三自由度可转换的球关节结构，包括：具有容置腔的外壳体；位于所述外壳体的容置腔内且可在所述容置腔内转动的中空球体，所述球体的下半球面上开设有一槽体；竖直插设在所述外壳体内且位于所述球体下方、轴心线通过所述球体球心的限动销柱；设置在所述外壳体内用于驱使所述限动销柱做竖直方向的直线往复运动的第一蜗轮蜗杆组件；其中，所述第一蜗轮蜗杆组件驱使所述限动销柱的顶部插入或是退出所述槽体以实现所述球体转动自由度的调节。该二自由度和三自由度可转换的球关节结构具有结构简单、调节方便的优点。

摘要： 本发明涉及一种基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人，由一个两转一移三自由度并联机构和与之串接的具有两自由度的姿态调整机构组成。两转一移三自由度并联机构包括定平台、上支撑平台、下支撑平台、三个分支组件、动平台组件等部件构成，所述三个分支组件中结构相同的第一、二分支组件处于同一平面内且均穿过上支撑平台，与上支撑平台用转动铰链连接，第三分支组件穿过下支撑平台并与下支撑平台用转动铰链连接；两自由度姿态调整机构包括吸盘、固设在吸盘上的C型构件、以及与C型构件通过转动铰链连接的A型构件。本发明模块化程度高，并且由于第一分支组件和第二分支组件的运动平面共面，使得机构运动学逆解解析表达式利于计算，便于轨迹规划与实时控制。

摘要： 一种可重构自由度形式的三自由度并联机构，包括定平台、动平台和绕定平台的轴线均布的三条支链，每条支链均包括直线滑轨、滑块、扭转机构、转动块、连杆和两个虎克铰，直线滑轨的上端与定平台垂直连接，滑块与直线滑轨滑动连接并通过扭转机构与转动块连接，从而使转动块能够随滑块上下移动和绕水平轴线旋转，连杆的一端通过第一虎克铰与转动块连接，另一端通过第二虎克铰与动平台连接，通过扭转机构来改变虎克铰的姿态，通过改变虎克铰的姿态来实现自由度形式的重构。本发明三自由度并联机构既可工作在三自由度移动模式，也可工作在三自由度转动模式，在不更换机构的情况下使动平台完成不同的空间运动，从而有效降低了设备投资，提高了工作效率。

摘要： 本发明公开了一种可重构自由度形式的三自由度并联机构，其包括定平台、动平台和绕定平台的轴线均布的三条支链，每条支链均包括直线滑轨、滑块、扭转机构、转动块、连杆和两个虎克铰，所述直线滑轨的上端与定平台垂直连接，所述滑块与直线滑轨滑动连接并通过扭转机构与转动块连接，从而使转动块能够随滑块上下移动和绕水平轴线旋转，所述连杆的一端通过第一虎克铰与转动块连接，另一端通过第二虎克铰与动平台连接。本发明通过改变虎克铰的姿态来实现自由度形式的重构，使并联机构既可以工作在三自由度移动模式，也可以工作在三自由度转动模式，在不更换机构的情况下使动平台完成不同的空间运动，从而有效降低了设备投资，提高了工作效率。

摘要： 本发明公开了一种内置液压流道的单自由度关节及其构成的三自由度关节。单自由度关节由转子和转轴组成，转子与转轴内部加工互相配合的流道，通过内部流道将关节一端的油液输送到另一端，可以在液压驱动关节中避免使用液压软管连接关节两端的液压管路，从而减小液压软管对关节性能带来的不利影响；单自由度关节与双自由度关节进一步组成三自由度关节，由三个驱动执行器驱动，可大幅减小关节体积和质量，确保关节灵活转动。

摘要： 本发明涉及一种基于两转一移三自由度并联机构的五自由度混联机器人，由一个两转一移三自由度并联机构和与之串接的具有两自由度的姿态调整机构组成。两转一移三自由度并联机构包括定平台、上支撑平台、下支撑平台、三个分支组件、动平台组件等部件构成，所述三个分支组件中结构相同的第一、二分支组件处于同一平面内且均穿过上支撑平台，与上支撑平台用转动铰链连接，第三分支组件穿过下支撑平台并与下支撑平台用转动铰链连接；两自由度姿态调整机构包括吸盘、固设在吸盘上的C型构件、以及与C型构件通过转动铰链连接的A型构件。本发明模块化程度高，并且由于第一分支组件和第二分支组件的运动平面共面，使得机构运动学逆解解析表达式利于计算，便于轨迹规划与实时控制。

摘要： 本实用新型公开了一种通用型飞行器三自由度和单自由度姿态综合调试平台，包括单自由度转动部件和三自由度转动部件，三自由度转动部件设置在固定支撑柱的顶部，包括球形万向节和连接部件Ⅰ，球形万向节安装在固定支撑柱的顶部，连接部件Ⅰ固接在球形万向节上；单自由度转动部件包括水平设置的转轴和连接部件Ⅱ，连接部件Ⅱ位置可调地固定在转轴上，转轴由固定支撑柱和滑动支撑柱支撑，滑动支撑柱固定在滑动底座上，滑动底座位置可调地固装在两根底部导轨上。本实用新型可用于对不同尺寸型号飞行器的三自由度及单自由度姿态进行调试，并且结构简单，搭建方便，可折叠，占用空间小，调试方便，使用安全。