【正文】
on Robot Dynamics : Canonical Transformations and Riemannian Geomet ry. The IEEE International Conference on Robotics and Automation , Nice , France , 1992[22] Liu G F ,Li Z X. A Unified Geometric Approach to Modeling and Control of Constrained Mechanical Systems. IEEE Transactions on Robotics and Automation , 2002 , 18 (4) : 574~587[23] 馮志友,李永剛,張策等. 并聯(lián)機器人機構(gòu)運動與動力分析研究現(xiàn)狀及展望, 2006, 17 (9) :979~984[24] 黃真,孔令富,方越法. 并聯(lián)機器人機構(gòu)學(xué)理論及控制. 北京:機械工業(yè)出版社, 1997[25] Jingfei He,Yan Chen,Hua Deng. Dynamic Modeling of Large Scale Heavy Duty Grippers Basedon the Response Dead Zone of Counteracting : et al.(Eds.).ICIRA 2008,PartII ,LNAI5315. Wuhan:Springer,2008. 879~886[26] Jingfei He, Rongguang Nie,Zhiqiang Fu. Fevolute of grippers with precision Mechanics Modeling (in Chinese). Modern Manufacturing Engineering, 2008(11):86~9.[27] 何競飛,陳艷,[J].機械設(shè)計,2009,26(2):55~58[28] 何競飛,聶榮光,浮志強,“含轉(zhuǎn)動副摩擦夾持機構(gòu)精確力學(xué)建?!?,現(xiàn)代制造工程,2008(11):86~91.[29] 約翰F加德納著,周進雄,張陵(譯). 機構(gòu)動態(tài)仿真——使用MATLAB和SIMULINK [M]. 西安:西安交通大學(xué)出版社,2002 2 研究的主要內(nèi)容、研究目標(biāo)、擬解決的關(guān)鍵問題、研究內(nèi)容(1)、重載夾持裝置各運動副反力動態(tài)響應(yīng)的順應(yīng)性及不確定性研究在國家973項目的子課題“大尺度重型構(gòu)件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統(tǒng)驅(qū)動策略”研究成果的基礎(chǔ)之上,研究各運動副反力動態(tài)響應(yīng)時間、順序及順應(yīng)性,分析機械系統(tǒng)出現(xiàn)反向微動時主動力和從動阻力變換規(guī)律,找出重載裝置不同工況和工位下各運動副反力不確定的原因。(2)、各運動副反力摩擦狀態(tài)的變化規(guī)律及摩擦約束條件研究在分析運動副反力不確定的基礎(chǔ)上,對重載夾持裝置各運動副的接觸摩擦狀態(tài)進行判斷,找到運動副反力的確定條件和機械系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定條件,建立摩擦約束方程,與經(jīng)典動力學(xué)方程組成考慮反作用力響應(yīng)盲區(qū)特性的完整剛?cè)狍w動力學(xué)模型。(3)、重載裝置優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型研究根據(jù)重載機械系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定條件及摩擦約束條件,得出重載裝置整體的轉(zhuǎn)化機構(gòu)的統(tǒng)一動力學(xué)方程,分析其力封閉性和承載能力 ,建立拓撲同構(gòu)及變元優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型。(4)、新的重載裝置剛?cè)狍w動力學(xué)模型的推廣應(yīng)用將新的重載裝置剛?cè)狍w動力學(xué)模型首先推廣應(yīng)用到重載夾持裝置、型材軋機、采掘機械的動態(tài)特性分析與研究中,以便檢驗并修正新模型,提高重載裝置剛?cè)狍w動力學(xué)模型的仿真精度。、研究目標(biāo)本項目以國家973項目的子課題“大尺度重型構(gòu)件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統(tǒng)驅(qū)動策略”為研究背景,以巨型重載夾持裝置中的反作用力響應(yīng)盲區(qū)特性為基本著眼點,分析機械系統(tǒng)出現(xiàn)反向微動時主動力和從動阻力變換規(guī)律,建立摩擦約束方程和完整剛?cè)狍w動力學(xué)模型,并分析重載裝置的力封閉性和承載能力,提出拓撲同構(gòu)及變元優(yōu)化設(shè)計方法、完善巨型重載裝置的設(shè)計與優(yōu)化理論。在學(xué)術(shù)上,本研究運用反作用力響應(yīng)盲區(qū)這個全新的概念研究系統(tǒng)動力學(xué)模型的完整性,期望建立新的機械系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的完整動力學(xué)理論體系。、擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題(1)、反作用力響應(yīng)盲區(qū)理論體系構(gòu)建反作用力響應(yīng)盲區(qū)對重載裝置的承載能力的提高有顯著的作用,但同時又降低了自動控制精度,加大自動控制的難度。在放大盲區(qū)的有利性和減小盲區(qū)的有害性方面上取得突破,完善反作用力響應(yīng)盲區(qū)理論體系。(2)、基于反作用力響應(yīng)盲區(qū)的重載裝置完整動力學(xué)模型的建立(3)、重載裝置拓撲同構(gòu)及變元優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型建立 3采取的研究方案及可行性分析(包括有關(guān)方法、技術(shù)路線、實驗手段、關(guān)鍵技術(shù)等說明)(1)運動副反力動態(tài)響應(yīng)的順應(yīng)性及不確定的研究方法① 用Adams軟件對重載夾持裝置進行動力學(xué)仿真,模擬計算出夾持裝置在不同工況和工位下各鉸鏈的運動副反力變化情況,找出各運動副反力的方向出現(xiàn)無規(guī)律跳躍的位置和時段,分析經(jīng)典剛?cè)狍w動力學(xué)模型存在缺陷。② 通過運動副反力測定實驗,測量重載夾持裝置不同工況和工位下各運動副反力確定時的響應(yīng)時間和順序,分析不確定的原因。③ 對比試驗結(jié)果與仿真結(jié)果,綜合應(yīng)用經(jīng)典的庫倫摩擦力模型、NewtonEuler法、關(guān)聯(lián)約束法等理論工具,研究各運動副反力動態(tài)響應(yīng)的順應(yīng)性,找出運動副反力動態(tài)響應(yīng)的順應(yīng)性與確定的條件。(2)重載裝置完備剛?cè)狍w動力學(xué)建模的研究方法在分析運動副反力不確定的基礎(chǔ)上,對重載夾持裝置各運動副的接觸摩擦狀態(tài)進行判斷,用接觸力學(xué)和旋量理論分析機械系統(tǒng)的穩(wěn)定性,找到運動副反力的確定條件和機械系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定條件,建立摩擦約束方程,從而與經(jīng)典動力學(xué)方程組成考慮反作用力響應(yīng)盲區(qū)特性的完整剛?cè)狍w動力學(xué)模型。(3)重載裝置優(yōu)化設(shè)計的研究方法以重載夾持裝置為研究對象,分析反作用力響應(yīng)盲區(qū)對重載機械系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定條件及摩擦約束條件(即力封閉性能)的影響,通過拓撲圖同構(gòu)變元方法,降低重載裝置整體轉(zhuǎn)化機構(gòu)的自由度,改善力封閉性能。采用拓撲鄰接矩陣建立重載裝置整體轉(zhuǎn)化機構(gòu)的統(tǒng)一力學(xué)方程,并分析其力封閉性和承載能力。 技術(shù)路線 可行性分析(1)本項目提出的研究內(nèi)容以已完成的國家973項目子課題“大尺度重型構(gòu)件穩(wěn)定夾持原理與夾持系統(tǒng)驅(qū)動策略”為研究基礎(chǔ),通過研究反作用力響應(yīng)盲區(qū)對重載夾持裝置夾持穩(wěn)定性的影響規(guī)律,為重載夾持裝置的優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)參考和理論依據(jù),具有較高的工程意義和現(xiàn)實意義。(2)本項目依托中南大學(xué)機電工程學(xué)院鍛壓裝備與成形實驗室開展研究,具有豐富的軟硬件資源,擁有Ansys,Labview,MATLAB,MS公司數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)等軟硬件設(shè)備,擁有鍛造夾持操作實驗系統(tǒng)、夾持器與接觸力檢測實驗臺、運動副反力測定實驗臺以及重載夾持操作系統(tǒng)性能評估數(shù)