基于末端圆周运动的可变形臂旋量参数快速标定算法 被引量：1

1

作者 许杉 李高峰 +1 位作者 孙雷 刘景泰 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期607-618,共12页

针对家庭服务机器人工作的非结构化环境,设计了一种可以根据任务需求相应地调整连杆形状的可变形操作臂.该操作臂工作空间易于拓展、灵活度较高且成本低廉.但臂形的改变也给操作臂的建模和控制带来了困难.首先,可变形臂的运动学参数发... 针对家庭服务机器人工作的非结构化环境,设计了一种可以根据任务需求相应地调整连杆形状的可变形操作臂.该操作臂工作空间易于拓展、灵活度较高且成本低廉.但臂形的改变也给操作臂的建模和控制带来了困难.首先,可变形臂的运动学参数发生了巨大且无规律的变化,使得固结在连杆上的坐标系脱离连杆本体,变得不可测量.其次,为适应不同任务需求,可变形臂的连杆形状需要经常改变,而传统标定方法往往追求更高的标定精度而非标定效率,因而需要开发一种耗时较短的标定方法.最后,可变形臂的标定方法必须简便而易于在家庭环境中实施.针对上述问题,本文提出了一种基于末端圆周运动的可变形臂旋量参数快速标定算法.对于任意一个旋转关节,单独转动该关节时,操作臂末端的轨迹形成了一个圆弧,且该关节轴垂直于圆弧所在平面(旋转平面)并经过圆弧的圆心.基于该性质,利用随机抽样一致性(RANSAC)算法和最小二乘算法来拟合操作臂末端轨迹,从而获取操作臂的旋量参数初值.在获取到初值的基础上,提出了一种扩展卡尔曼滤波(EKF)算法进一步优化旋量参数,提高标定精度.仿真和实验结果验证了本文方法的有效性. 展开更多

关键词 快速标定 旋量模型 可变形臂 圆周运动 旋转平面

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装配体三维公差建模及分析研究 被引量：8

2

作者 程彬彬 王志越 +1 位作者 黄美发 孙永厚 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第4期76-79,共4页

传统的公差分析以平面尺寸链为基础,只能进行尺寸公差的分析,无法考虑形位公差的影响,在零件的制造过程中,受各种加工条件及外界因素的影响,不可避免的存在形位误差,这些形位误差对装配体的功能要求起着重要作用。为了解决此问题,利用... 传统的公差分析以平面尺寸链为基础,只能进行尺寸公差的分析,无法考虑形位公差的影响,在零件的制造过程中,受各种加工条件及外界因素的影响,不可避免的存在形位误差,这些形位误差对装配体的功能要求起着重要作用。为了解决此问题,利用雅可比旋量理论建立了装配功能要求与零件公差之间的三维公差数学模型,将该模型融入蒙特卡洛算法中,实现了装配体三维公差统计分析。最后以机床尾座为例,对比了极值法与统计法的分析结果,验证了所述方法的实用性。 展开更多

关键词 雅可比旋量模型 公差分析 蒙特卡洛算法

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基于实际工况的装配体公差优化分配 被引量：7

3

作者 程彬彬 黄美发 +2 位作者 王志越 孙永厚 吴常林 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2016年第2期123-126,共4页

合理的分配装配体中各零件的公差是保证产品性能和降低企业开销的基本方法之一。目前的公差优化分配以尺寸公差为主,较少涉及形位公差,且假设零件为刚体,忽略了实际工况对装配性能的影响。为解决上述问题,以修正的雅可比旋量模型为基础... 合理的分配装配体中各零件的公差是保证产品性能和降低企业开销的基本方法之一。目前的公差优化分配以尺寸公差为主,较少涉及形位公差,且假设零件为刚体,忽略了实际工况对装配性能的影响。为解决上述问题,以修正的雅可比旋量模型为基础,同时考虑旋量参数之间的约束关系,并结合公差成本函数,建立了实际工况下装配公差优化分配模型。最后,利用遗传算法(GA)对机床尾座进行公差优化分配,对理想情况和实际工况下的分配结果比较分析,结果表明所提方法适用范围广更符合工程实际。 展开更多

关键词 雅可比旋量模型 实际工况 公差分配 遗传算法

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雅可比旋量的装配体并联结构公差分析方法研究 被引量：6

4

作者 戴宏玮 陈琨 +3 位作者 于慧 杜欣霏 高建民 高智勇 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期156-165,222,共11页

针对使用雅可比旋量模型进行公差分析时,装配体局部并联结构累积公差难以计算的问题,提出了一种考虑配合表面接触状态的分步计算方法。该方法构建了局部并联结构的功能要求形成连接图,对装配结果的形成过程进行了描述,进一步建立了零部... 针对使用雅可比旋量模型进行公差分析时,装配体局部并联结构累积公差难以计算的问题,提出了一种考虑配合表面接触状态的分步计算方法。该方法构建了局部并联结构的功能要求形成连接图,对装配结果的形成过程进行了描述,进一步建立了零部件的雅可比旋量模型,计算了配合表面在零部件坐标系下的变动旋量。设计了配合平面空间位置关系检测算法,保证了配合平面间正确的物理接触;使用差分进化算法,以正确装配后被装配零部件重心最低为优化目标,计算了局部并联结构的公差累积结果。在充分利用设计信息的基础上,完成了含局部并联链的装配连接关系图向单一串联链的转化。以汽轮机通流间隙的建模和计算为例,验证所提方法的可行性。结果表明:所提方法对相关公差和配合信息进行了合理的平衡,能够显著提高模型的精确性和可靠性。 展开更多

关键词 雅可比旋量模型 装配体局部并联结构 空间面片相交检测算法 差分进化算法 汽轮机通流间隙

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考虑界面接触的燕尾榫结构局部并联偏差传递建模方法研究

5

作者 邹斌 刘涛 +2 位作者 康贺贺 吴玉萍 李志敏 《力学季刊》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期638-651,共14页

燕尾榫是航空发动机中重要的连接结构,其装配精度直接影响整机的性能和稳定性.然而,叶盘燕尾榫结构服役于高温高压高转速的极端工作环境,其装配界面会发生弹性或塑性接触变形影响几何偏差的传递.为探究燕尾榫界面接触对结构偏差传递的... 燕尾榫是航空发动机中重要的连接结构,其装配精度直接影响整机的性能和稳定性.然而,叶盘燕尾榫结构服役于高温高压高转速的极端工作环境,其装配界面会发生弹性或塑性接触变形影响几何偏差的传递.为探究燕尾榫界面接触对结构偏差传递的影响机制,首先,本文简要介绍了基于雅克比旋量模型的串联结构偏差传递分析方法.其次,基于奇异积分方程的数值解法实现了非对称平压头接触的界面接触力学分析,构建了界面传递等效旋量.在此基础上,利用最小势能原理将界面接触变形纳入偏差分析中,提出了考虑界面接触的燕尾榫结构局部并联偏差传递建模方法.最后,以燕尾榫结构为例,将提出的方法与传统方法进行对比,验证了提出方法的可行性和准确性,并研究了不同转速和风压下界面接触对燕尾榫偏差传递的影响.研究结果证明了燕尾榫界面接触变形对结构偏差传递的显著影响,并为其他机构的偏差传递分析提供了一种可行方法. 展开更多

关键词 燕尾榫 界面接触 奇异积分方程 雅克比旋量模型 偏差传递

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雅可比-旋量模型在三维统计公差再设计中的应用研究 被引量：4

6

作者 彭和平 闵珉 彭卓群 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第11期158-162,166,共6页

在确定产品功能要求(Functional Requirement,FR)和相应尺寸链的功能要素(Functional Element,FE)副之后,可以推导雅可比-旋量模型的数学表达式。蒙特卡罗模拟使用大量随机数值作为输入来反复运行该模型,使这个确定性的公差分析模型能... 在确定产品功能要求(Functional Requirement,FR)和相应尺寸链的功能要素(Functional Element,FE)副之后,可以推导雅可比-旋量模型的数学表达式。蒙特卡罗模拟使用大量随机数值作为输入来反复运行该模型,使这个确定性的公差分析模型能执行三维统计公差分析。为了实现三维统计公差再设计,提出了在统计条件下雅可比-旋量模型中每个FE对总FR的贡献百分率的计算方法,以帮助设计者确定哪些公差需要收紧或是放松。经过几轮的公差再设计,直到计算出的FR值满足产品所要求的FR,三维统计公差的再设计得以实现。将该方法应用于活塞式发动机装配的曲柄连杆机构以验证其有效性,并通过与确定性公差设计方法比较表明,这里方法能显著降低所需的精度,从而大大降低产品生产和检验成本。 展开更多

关键词 雅可比-旋量模型 统计公差设计 尺寸链 蒙特卡罗模拟 功能要求

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面向公差原则的装配体公差优化分配

7

作者 程彬彬 黄美发 +1 位作者 庞静娜 刘朝福 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第8期152-155,共4页

针对现有装配体公差优化分配中没有考虑公差原则影响的问题,将公差原则引入到装配体公差优化分配模型中,为面向公差原则的装配体公差优化分配提供一种可行的方法。首先,以公差原则修正后的雅可比旋量模型为基础,构建装配体公差优化分配... 针对现有装配体公差优化分配中没有考虑公差原则影响的问题,将公差原则引入到装配体公差优化分配模型中,为面向公差原则的装配体公差优化分配提供一种可行的方法。首先,以公差原则修正后的雅可比旋量模型为基础,构建装配体公差优化分配模型的装配功能约束;其次,结合实际机械加工精度范围,构建装配体公差优化分配模型的加工能力约束;然后,根据公差成本函数,构建装配体公差优化分配模型的优化目标;最后,以机床尾座为实例说明了面向公差原则的装配体公差优化分配过程,采用遗传算法求解,对装配体公差优化分配结果进行了分析,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 雅可比旋量模型 公差优化分配 公差原则 公差成本函数

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基于修正雅可比旋量模型的C形闩机构偏差分析及优化

8

作者 孔维林 高彬 马希直 《机械制造与自动化》 2024年第4期173-176,244,共5页

使用基于修正雅可比旋量模型的容差分析方法,对引导锁C形闩机构中C形闩的安装位置、运动精度进行分析,与3DCS软件结果进行对比,验证方法适用性。引用机器人运动学相关理论,将静态容差分析拓展到动态容差分析,对C形闩在运动过程中的位置... 使用基于修正雅可比旋量模型的容差分析方法,对引导锁C形闩机构中C形闩的安装位置、运动精度进行分析,与3DCS软件结果进行对比,验证方法适用性。引用机器人运动学相关理论,将静态容差分析拓展到动态容差分析,对C形闩在运动过程中的位置精度进行分析,使用基于Taguchi的容差贡献度、灵敏度对其进行优化分析及容差设计,得出影响较大的因子。 展开更多

关键词 飞机 修正雅可比旋量模型 引导锁C形闩机构 容差设计 3DCS Taguchi

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数控机床几何误差的雅克比旋量建模 被引量：2

9

作者 陈坤 刘顺 金隼 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2023年第2期139-142,共4页

几何误差是影响数控机床精度的重要因素。由于几何误差是结果项,并非输入项,缺乏零部件误差与几何误差映射关系的理论指导,无法对几何误差进行源头追溯与量化处理。针对机床设计时对零部件公差赋值科学性不强,缺乏几何误差参数化建模与... 几何误差是影响数控机床精度的重要因素。由于几何误差是结果项,并非输入项,缺乏零部件误差与几何误差映射关系的理论指导,无法对几何误差进行源头追溯与量化处理。针对机床设计时对零部件公差赋值科学性不强,缺乏几何误差参数化建模与来源分析的难题,基于雅可比旋量模型建立了机床几何误差描述方程,构造几何误差的参数化表达。最后,通过实验验证,证明了基于雅克比旋量模型的几何误差参数化建模的有效性,为机床几何误差设计与调整提供了理论指导。 展开更多

关键词 数控机床 几何误差 雅克比旋量模型 参数化表达

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考虑多公差耦合的几何要素误差建模及产品装配精度预测 被引量：3

10

作者 刘玉鑫 张根保 冉琰 《重庆大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期11-19,共9页

为了准确有效地实现零件几何要素误差建模,提出了一种基于多公差耦合作用下的几何要素误差建模方法。该方法采用小位移旋量(SDT,small displacement torsor)描述公差,针对平动公差与固定公差耦合建立几何要素误差模型,通过利用约束方程... 为了准确有效地实现零件几何要素误差建模,提出了一种基于多公差耦合作用下的几何要素误差建模方法。该方法采用小位移旋量(SDT,small displacement torsor)描述公差,针对平动公差与固定公差耦合建立几何要素误差模型,通过利用约束方程的不合格率p,推导各个误差分量参数的实际的分布规律,建立几何要素误差模型。采用雅可比旋量模型将该方法扩展应用于复杂装配体的装配误差建模中,实现了装配精度的预测。以顶尖尾座装配精度预测为例,验证了该方法的合理性及可行性。 展开更多

关键词 误差建模 装配精度预测 雅可比旋量模型

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基于改进雅克比–旋量模型的航空发动机转子–叶片结构装配精度分析 被引量：2

11

作者 丁司懿 周文波 毛新华 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第8期65-77,共13页

转子–叶片是航空发动机的核心部件,具有装配结构复杂、装配难度大等特点,在高温高压条件下,转子–叶片装配误差被催化放大,容易导致疲劳裂纹等故障,严重影响整机安全性和可靠性。针对转子–叶片结构,传统的装配偏差分析方法常采用多特... 转子–叶片是航空发动机的核心部件,具有装配结构复杂、装配难度大等特点,在高温高压条件下,转子–叶片装配误差被催化放大,容易导致疲劳裂纹等故障,严重影响整机安全性和可靠性。针对转子–叶片结构,传统的装配偏差分析方法常采用多特征并联结构中的一条支链作为单一主链来建立偏差传递模型,难以综合考虑转子–叶片复杂定位结构和局部并联关系。本文提出了基于改进的雅可比–旋量(Jacobian–Torsor,J–T)模型的转子–叶片装配偏差分析方法。首先分析了转子–叶片多级回转结构、止口定位结构和榫头榫槽结构,建立了考虑转子–叶片多特征局部并联关系的整机装配尺寸链;然后采用不完全定位策略将转子–叶片装配结合面表达为基于点接触形式的偏差旋量,建立了基于定位点系统的转子–叶片联合定位基准方案;最后提出转子–叶片装配精度指标及基于改进的雅克比–旋量模型的求解方法。以某航空发动机转子–叶片的径向、轴向和周向装配偏差分析为例,将传统雅克比–旋量模型、基于蒙特卡洛法的仿真模型、改进雅克比–旋量模型及实测结果进行了对比分析。结果表明,本文方法相较其他方法预测精度更高,与实测结果误差率不超过9%,提出了榫头榫槽更合理的装配连接方式。 展开更多

关键词 航空发动机 转子–叶片结构 装配精度 局部并联链 改进的雅克比–旋量模型

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基于粒子群算法的装配公差组合优化 被引量：2

12

作者 秦桢 唐秋华 +1 位作者 魏国前 孙伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第4期143-147,152,共6页

现有装配公差设计方法分别考虑各特征参数对装配误差的影响,忽视了特征参数间的耦合关系,需对各特征参数进行联合优化。为此,以手术机器人为例,基于每种特征参数,分析小位移旋量平动和转动矢量边界约束,提出雅克比旋量最值模型,并基于... 现有装配公差设计方法分别考虑各特征参数对装配误差的影响,忽视了特征参数间的耦合关系,需对各特征参数进行联合优化。为此,以手术机器人为例,基于每种特征参数,分析小位移旋量平动和转动矢量边界约束,提出雅克比旋量最值模型,并基于此建立装配末端累积误差优化模型。设计改进粒子群算法,引入交叉和变异算子促进粒子间信息共享;设置罚函数动态调整交叉和变异概率;引入反向学习策略更新机制,深挖参数之间的关联性。实验结果显示,求解30次末端误差均为0.063 3 mm,算法运行时间在1 s以内,证明了所提出算法具有较好的收敛性,比常规蒙特卡洛法运算更快、所求解更优。 展开更多

关键词 装配公差优化 雅克比旋量模型 改进粒子群算法 蒙特卡洛

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基于公差原则的装配公差统计分析 被引量：2

13

作者 王辉 黄美发 +2 位作者 郑素娟 杨盛宇 李超元 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2017年第5期24-28,共5页

为了提高机械产品的互换性,减少制造成本,公差原则在零件设计时有着广泛的应用,但是在现有的装配公差统计分析方法中却较少考虑零件的公差原则。为解决此问题,基于雅克比旋量理论建立了考虑公差原则的三维装配公差模型,并结合蒙特卡洛... 为了提高机械产品的互换性,减少制造成本,公差原则在零件设计时有着广泛的应用,但是在现有的装配公差统计分析方法中却较少考虑零件的公差原则。为解决此问题,基于雅克比旋量理论建立了考虑公差原则的三维装配公差模型,并结合蒙特卡洛法对装配体进行统计公差分析,期间在用旋量区间表示特征变动时并考虑了旋量间的约束关系,使公差分析结果更加符合实际情况。最后以简易顶尖尾座装配体为实例,对比了零件应用不同公差原则时的公差分析结果,验证了所述方法的有效性。 展开更多

关键词 公差原则 雅可比旋量模型 公差分析 蒙特卡洛

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基于公差原则的装配体公差建模

14

作者 程彬彬 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第3期109-112,共4页

为了建立可以反映公差原则的装配体公差数学模型,研究了尺寸公差、形位公差的关系及补偿方式,基于形位公差的动态公差图,给出了最大实体要求下功能要素的旋量表示,修正了雅可比旋量模型,提出了一种基于公差原则的装配体公差建模方法。... 为了建立可以反映公差原则的装配体公差数学模型,研究了尺寸公差、形位公差的关系及补偿方式,基于形位公差的动态公差图,给出了最大实体要求下功能要素的旋量表示,修正了雅可比旋量模型,提出了一种基于公差原则的装配体公差建模方法。结合机床尾座实例,分析了零件之间的装配约束关系,建立了最大实体要求下的装配体公差数学模型,能够处理尺寸公差、形位公差之间的相关要求,扩大了装配体公差建模的应用范围,保证了公差建模理论的完整性和合理性。 展开更多

关键词 公差建模 公差原则 雅可比旋量模型

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考虑公差原则应用的统计公差分析方法

15

作者 周志鹏 彭和平 常素萍 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第12期38-43,共6页

关联尺寸公差和几何公差的公差原则的应用对提高机械零件的互换性、降低制造成本具有重要意义。针对目前公差分析中很少考虑公差原则的情况,提出了一种考虑公差原则影响的统计公差分析方法。该方法采用小位移旋量参数建立尺寸和几何特... 关联尺寸公差和几何公差的公差原则的应用对提高机械零件的互换性、降低制造成本具有重要意义。针对目前公差分析中很少考虑公差原则的情况,提出了一种考虑公差原则影响的统计公差分析方法。该方法采用小位移旋量参数建立尺寸和几何特征变动区域的表达模型,并将公差原则应用而获得的奖励公差建模为旋量参数的附加约束,然后将这些具有附加约束的小位移旋量集成到统一雅可比-旋量模型中,结合蒙特卡罗模拟技术实现统计公差分析。最后,通过齿轮装配实例验证该方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 统计公差分析 统一雅可比-旋量模型 公差原则 奖励公差

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