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农业机器人腿部运动单元的运动学性能分析与结构参数设计被引量：5: 2012年; 农业机器人通常采用履带式或轮式机构作为下肢运动单元,这类农业机器人实现跨越障碍的能力较弱。为了克服这类农业机器人存在的缺点,扩大农业机器人的应用范围,本文提出一种基于3分支6自由度腿部运动单元作为农业机器人的下肢运动单元。该腿部运动单元采用3-UPS机构作为原型,它与履带式、轮式的下肢运动单元相比,具有良好越障能力;对腿部运动单元进行运动学性能分析和结构参数设计,首先推导腿部运动单元的运动学传递方程,利用范数理论定义了腿部运动单元的运动学性能评价指标,分析了运动学性能评价指标的分布情况,采用空间模型理论对腿部运动单元进行了结构参数设计,应用基于全域性能图谱的蒙特卡罗的参数优选方法选取了结构参数。分析结果表明:农业机器人腿部运动单元的运动传递性能指标呈对称分布,腿部运动单元结构参数设计的范围为:上平台半径为120～130mm,下平台半径为40～50mm,上下平台初始姿态的高度为650～700mm,根据优化的结构参数,设计了腿部运动单元的虚拟样机,为农业机器人下肢运动单元的研究提供了理论基础。; 崔冰艳金振林陈丽文; 关键词：农业机器人运动学分析

机器人肩关节的动力学建模及伺服电机峰值预估被引量：13: 2011年; 为了增加机器人肩关节的工作空间和承载能力,提出一种基于三自由度正交球面并联机构的机器人肩关节。首先,采用第二类拉格朗日方程方法建立了肩关节的动力学模型,推导了肩关节的惯性矩、哥氏力-离心力和重力项的表达式。在肩关节动力学模型的基础上,建立了肩关节伺服电机峰值预估模型。其次,通过给定的动平台运动轨迹,分析了肩关节伺服电机驱动的角速度、驱动力矩的变化规律,得到了肩关节的动力学特性;并对肩关节伺服电机峰值预估模型进行了验证,得到了最大预估峰值力矩值为4.27N·m。分析结果表明,肩关节构件的驱动角速度和驱动力矩呈周期性变化。伺服电机峰值预估模型为肩关节伺服电机的选型提供了理论依据。; 金振林崔冰艳; 关键词：农业工程机器人动力学分析肩关节拉格朗日动力学建模

基于正交机构的机器人肩关节静力学分析与结构参数设计被引量：16: 2011年; 为了增大机器人肩关节的工作空间和承载能力,改善机器人肩关节的通用性与适应性,提出一种基于3-RRR正交球面并联机构的新型机器人肩关节,并对机器人肩关节进行了静力学分析和结构参数设计。首先,应用虚功原理建立机器人肩关节的静力学传递方程;其次,利用矩阵理论中的范数知识,将力雅克比矩阵引入静力学性能评价指标中,定义了机器人肩关节的静力学性能评价指标和全域力矩性能评价指标,并绘制了静力学性能评价指标在工作空间内的性能图谱。建立了基于机器人肩关节全域力矩性能评价指标的目标优化函数,分析了目标优化函数与全域力矩性能评价指标的关系,并利用全域搜索法,得到了机器人肩关节的优化结构参数：中间杆WB的杆长为49.8~60 mm,连架杆AU的杆长为90~112 mm。分析结果表明,机器人肩关节在初始位置附近具有良好的静力学传递性,且其随着转角的增大而降低。最后,根据优化的结构参数设计了新型的机器人肩关节。; 崔冰艳金振林; 关键词：机器人肩关节目标函数

农业机器人新型肘关节的静力学性能分析被引量：13: 2011年; 为了提高农业自动化程度,改善农业机器人的通用性与适应性,提高农业机器人工作时的承载能力和利用率,该文提出一种基于二自由度正交球面并联机构的农业机器人新型肘关节。新型肘关节由2条支链组成,其动平台相对于机架具有2个转动自由度。新型肘关节与其它机器人的肘关节相比,具有良好的运动性能和较大的工作空间。对新型肘关节进行静力学性能分析,首先采用虚功原理的方法建立新型肘关节的静力学传递方程,该方法简化了肘关节的静力学计算过程;其次,利用矩阵理论中的范数知识,将力雅克比矩阵引入到静力学性能评价指标中,定义了肘关节的静力学力矩传递性能评价指标和力矩输入均衡性评价指标,分析了肘关节的静力学特性,并绘制了肘关节的静力学性能评价指标在工作空间内的性能图谱。分析结果表明,农业机器人新型肘关节的力矩传递性能指标和力矩输入均衡性能指标都呈对称分布,静力学力矩传递性能随着转角的增大而降低,在初始位置附近约50%的工作空间内具有良好的静力学特性和运动稳定性。该研究为农业机器人新型肘关节的优化设计提供参考。; 崔冰艳金振林; 关键词：农业工程机器人静力学分析肘关节

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机械系统与振动国家重点实验室开放基金(MSV-2010-24)