气动式定尺飞锯机的结构设计（含CAD图纸源文件）
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气动式定尺飞锯机的结构设计（含CAD图纸源文件）,气动式,定尺飞,锯机,结构设计,源文件
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南京理工大学泰州科技学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 沈立 学 号： 05010224 外文出处： of a 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 新型的动力学旋转机械手 1 导言 如今在不同 的 轮式移动机器人（简称为 应用 领域 都需 考虑 到价格适中 、实用性高和操作简单，例如 ： 家用机器人 ； 流动 、 挑战性工作的辅助装置 ； 娱乐机器人 ； 用于星际探索的机器 人 ； 用于材料处理的工业机器人。 新型轮式移动机器人 用于 以上所述的所有领域。 ：两个驱动轮和中部的载体。该机器人正在设计中，其新颖之处在 于 它能够被轻松操作。这是通过赋予机器人 一种 实现的，为了完成 机器人 的重心 要 垂直穿过中点线并连接 到 转轮中心。 并 且， 为了克服它的不稳定性 ，中部机体的重心需要放在上述 两条 交叉线 的 下方。 除了赋予机器人 性之外，其 机架机构 还 要 使 够转弯 从而 来 避免碰撞。 该机器人的两个主要任务是：在中间机体的 支撑 下，能够对有效荷载 进行 定位和定向（运动任务） ，并 使中间机体稳定不摆动（稳定工作）。 一份 关于 两轮机器人 的 文献 阐述了 三 种 不同的系统： , 3, 。与 的是， 为它依赖 第三 支撑 点， 从而 来保证它 能够与有效载荷 垂直 于 同一方向。此外，机器人的重心被置于 交叉 线的下方 并 和车轮中心 相连 ，从而 无需使用任何 检测 中间机体倾斜的陀螺仪， 操作系统绝对要比 单的多 。 数学模型 中 的力学系统是至关重要的，为使 机器人 的 模拟 行为能 够 被精确控制和预测。我们用公式加以表明，在拉格朗日式的框架 下 ， 数学模型表现 为 一个双输入三输出的非线性动力系统。这种 验证 模式， 是 通过模拟和分析不同的投 入和最初条件 来 做出 的 动态响应系统。 该项分析的结果对于机器人的坚稳设计和控制是至关重要的。它解 决了能够马上完成这两个任务的主要问题：中间机体振动。因此，校正 设计，并 且 考虑 使 用一个合适的控制算法，以便使机器人的性能更加优越，对障碍物 能够 更加敏感。 2 数学模型 2 1 运动学限制 两轮式移动机器人，它由两个独立的马达驱动 ，两个 对称 的轮子和一个中间机体组成，其中还包含控制系统，驱动系统，电力供应 系统 和传动装置 ; 机器人轮子是常规型式 的 。 根据机器人的数学模型，我们假设它水平的 运动 平面 为 B， 并且 ，在移动过程中机器人轮子假定总是与 图 1所示的是该机器人简化模型。我们定义 为穿过轮子中心 的 轴线 ， 平行并通过中间机体的 中心 间机体的底盘由一个圆柱轴 垂直 我们 定义 三个 标准 正交 三 维 向量 ： k, e; f ; k 和 e; h; n。 k定义为 以 O 为 原 点的三维坐标系 ， 向 为 垂直方向向上。 e; f ; k定义为 原 点在 两个轮子 的 质心 连接线的 中点 的坐标系 ； 需要注意的是 ， 平行 。 e; h; n的 坐标 系定义在 中间机体 上 ，并以 点 点 ， 与 此同时 n 要 平行 于 图 1 图中所示的 1 和 2 分别 是 轮 1和 轮 2的 角位移，而 C 是 点 置矢量 ， 我们定义3为中间机体 转 角 。 定义 l： 作为 两轮 的 中心距离， 子 半径，并假定轮 子 在平面 滚动 没有滑动 ，我们限制 其中 1 为矢量 ， 而 是定向角， 即0i到 结合 等式（ 1）中的第二个关系 式 我们 得到 ： 我们假定 当 我们 定义 作为 向量的广义坐标。 直到 我们 可以用等式 （ 2 ） 中的 和 来表达 ， 而 没有出现广义坐标 中的向量 ， 系统的动态 约束方程从而 简化为等式 （ 1） 。 这个方程可以改写为， 是 k 维零向量 ， 并且 当 A 定义为 的 约束矩阵 时 ， 就 是 的单位矩阵 。该机器人有一个 6 的自由度 ，这与中 间机体旋转的简化模型相反， 因为 它没有考虑到 这个因素 。 完整测试 如果我们 定义一个 独立广义速度矢量 ， ，然后 可以很容易的得到 一个正交 矩阵 ， 为了获得一个完整 的 矩阵 ，我们需要求出 和 然后便可以很容易的利用图 1 和等式（ 2）求出结果，即 显然， 可以 从 上 述 方 程 得出 因此个 近乎 完整的机器人 ，这并 不让人惊讶 。 近乎完整 现在，我们 可以验证 否 近乎完整 （ 。系统 的 总动能是由提供 是 额外轮子的动能 ， 即 轮子在它轴 的驱动 下而转动 ， 提供中间机体所需的动能 ， 它 包括驱动系统， 传动装置 ， 电池和控制 部件 。 它 可 以 非 常 容 易 地 展示出 右侧的 等式 （ 3 ）m 表示 为每 个 增 加 轮 子 的 质 量 。 所需的动能由提供。 表示的是中间机体的质量 （ 即 要 考虑到有效载荷） ， 表示的是中间机体重心的速度 ，表示的是 中间 机体与 轴有关的转动惯量 ， 同时 是 中间机体关于 的转动惯量 。 此外， 可以由 求得，因此如果 不 用 考 虑 常 数 项 ， 该 系 统 的 势能为其中 是 和 之间的距离， 因此 ， 该 系统 的 拉格朗日 算法 为其中 ， 且 ， 因此，广义动量的 计算公式 是其中 ， 符号 表示 利用等式 来代替 。 于是 ，运动的不 完整 性 可以由 来表示 ， 因此，该系统是 近乎完整的 。 这个系统的数学模型可以缩减成 其中 是 该 系统的拉格朗日 约束。 其中 是无显著特点的动力矢量，也就是电动机的转力矩。这两个力矩 则 传送到两个正在感应无显著特点力的轮子。即， 因此 。 等式 （ 5） 可以分为以下三个部分 此时 这个方程可以写成 以下 的矩阵型式 ： 图 2 仿真 结构图 此时 ，当 是惯性矩阵时，它由提供。 是 我们指定 的 二次惯性项 的一个三维向量， 即其中 仿真 为了使上面的数学模型 可 用， 研究报告 反映 ，一方面系统在不同的投入和不同的初始条件 下 ，模拟了运行仿真 模拟输入，如 仿真 图表 2中所示 的 是被分配到轮子上的扭矩，用来解决直接动力。这个方程转换了惯性矩阵 ， 并且回到了普遍重力加速度矢量 ,因此综合 两个 之后可以得 到 速度和并列向量。机器人 具有 相同的以及他们第一和第二个 任务就是模拟 信号 的输出。 信号 输入后便解决了直接运动学的问题。特别注意的是，后者计算了机器人的方向角度和器械所反映出的他第一次和第二次任务的几何约束，以及 在以 参考位置 ， 使用运动约束下的速度和重力加速度。 从而 获得点的位置 矢量， 完成虚拟输出， 是一个综合的数字。 真结果 我们已经对动力系统的 三个输入 反 应 进行了研究，对每个系统的仿真 ， 一开始都被认为是静止的，值得注意的是仿真并不考虑外力的浪费 ， 比如轮子和地面的摩擦以及内力 的损耗 ，比如轴承的摩擦。而且输入将会表现在 扭矩脉冲上。启动轮子，持续时间 ，为了避免在读取输出图表时 ， 靠近 的区域内发生 误差 。 每个仿真用时秒，但是大部分的输出图 在时间表上 为 秒到秒 时 ，响应时间比较短。 三个操作已经实现了 (1)直线运动 ,保持 一定 的运动角度 (2)纯旋转 , ,旋转 轴穿过 即 ：只变换垂直角度 而不改变 （ 3）圆形运动，并不是前面所有的操作都 使用 同样的精确度，对系统执行 的 影响 的 分析 ，将会提供 更 有效的运算法则 来 选择和创新机器人设计。 直线运动 在 这个 模拟运 动 中 ，适用于车轮 的 两个 相同 的转矩脉冲振幅 为 米 。 如图 3 6所示。 正如我们可以从 图 3 图 4 中 推断， 如果 负荷条件对称 ， 和 的 一阶导数是 相 等的。 此外， 通过观察图 4，我们可 知 ， 和 周期信号都是 由 产生 的 ， 因为 它们和 有相同的周 期 。 在图 3中 ， 由一个周期信号 表示 ， 我们可以推断出 中间机体的 振荡 频率稳 定保持在 和 之间 ;当然，这 种 振荡 不需要保持稳定 ，因为它的 振幅并没有 大到足以干扰 任务顺利完成 （见 截面 1）。但是， 不可以为零 ，因为 它 为零 会导致在 组装 和 制造 过程中出错 ;此外，机器人 走过的现实 表面确实略有倾斜。因此， 保持稳定 是必要的， 控制算法会计算出一个合适值 。 在直线轨迹 时 需要 保证 高 精度， 如图 5所示 。当然， 在现实中 车轮永远不会具 有 相同的扭矩，它 需要 一个合适的控制算法 来 完成 运动任务。此外， 还需要 使用另一个 控制算法 ， 因为 沿 直线轨迹 运动时，速度不会处于稳定状态 ， 如图 6所示 。 纯滚动 两个相等扭矩的脉冲频率为 ， 符号相反 ， 却同样 适用于车轮。 输出 如图 7和图 10。 轨迹图在这里 没有 表示出来 ， 减少 一点 使之与 惯性 坐标 的 原点 相 吻合 ;此外，角速度 会 保持为 一个固定常数 ，如图 10 所示 。 总之 ， 由 于 那 些已经在上一节 提到的 ， 有关影响机器人 结构的 错误， 使 在现实中 C 点轨迹不 成 一个 点 ;因此，完成任务 需要用到 控制算法。 对于 已知的 初始条件和 输入 类型， 如果完全模拟，那么 的 一阶导数和二阶 导数将全为 零， 且 和 他们的 一阶导数的振幅 都是 相等且 符号相反 的 ，如图 7和图 8所示 。 圆周运动 两个扭矩 脉冲分别为 和 ， 并且符号相 同 ， 而且 适用于车轮。如图 11和图 13所示 。 所有的广义速度信号，类似我们 先前 看到 的 纯 移动 ，如图 11所示 ，但 因为 输入值不 等 ， 所以 和 不相等。 另一个重要 的注意点是点 度 ;因为 不是定值 ， 如图 13所示， 周期信号 与 谐波 和 ，如 图 12 表示 。 通过观察 图 11 a， 我们可以 证明 ，上述周期信号是由
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