一、基于微分几何学的机器人操作性能的研究（论文文献综述）
石立腾[1]（2021）在《谐波齿轮的中面曲线表达及轮齿定位研究》文中认为随着我国制造业的转型升级,各行业对高精密传动设备的需求越来越大。谐波齿轮传动具有传动精度高、结构紧凑、传动比大等优点,被广泛应用于工业机器人、航空航天、医疗器械、机床等领域。基于柔轮波动变形的谐波齿轮传动研究中,柔轮齿圈变形是齿廓设计和啮合分析的基础,因此成为研究重点。柔轮齿圈的最大径向变形大多接近其本身厚度,属于大变形问题。凸轮类波发生器作用下的齿圈变形属于大变形接触问题,现有的圆环理论的结果难以满足日益苛刻的设计要求。本文提出新的齿圈变形计算方法,改进现有的柔轮齿圈变形计算方法。以双圆盘波发生器为例,提出按照几何条件拟合表达中面曲线变形的几何学方法。设定包角为未知参数,按波发生器等距线确定包角内的中面曲线;构造包角外中面曲线多项式函数,通过包角处的斜率、曲率和连续性条件、短轴处的斜率和曲率条件以及非接触段的弧长条件,确定包角和多项式系数。其中弧长条件可以不考虑中面曲线伸长的影响,也可以取中面曲线的弧长增量等于周向力所引起的伸长量。最后依据多项式函数和弧长位置确定变形后的中面曲线和轮齿位置。在几何学方法的基础上,提出柔轮齿圈装配变形求解的力学方法。以双圆盘波发生器为例,把接触区包角设为未知参数,将齿圈弯曲变形接触过程简化为只有非接触段平移旋转至包角分界点后再发生弯曲变形的过程。考虑非接触段周向力和弯矩引起的应变能,根据能量法求解包角和非接触段变形。基于大变形曲梁理论,建立双圆盘波发生器作用下的齿圈变形计算方法。依据柔轮变形特性设定包角处和短轴处的边界条件,通过打靶法数值求解悬空段齿圈中面曲线变形,并确定变形后轮齿位置。最后,利用ANSYS的APDL语言建立壳体有限元模型,对前述几何学方法和力学方法的中面曲线变形结果和轮齿定位结果进行数值验证。本文方法可为柔轮中面曲线变形和轮齿定位计算提供更准确的计算方法。
谢桂平[2]（2020）在《基于多感知信息的空间机器人环境建模及实验研究》文中指出空间机器人代替宇航员的太空探索活动一直以来是国内外专家学者研究的热点,人类参与的半自主空间机器人遥操作人机交互技术仍是当前空间探测领域的主要手段,但是,空间机器人与操作者之间的信号传输存在着较大的时延,极大地影响了遥操作任务。本文以空间机器人遥操作为背景,旨在削弱空间时延对遥操作的影响,对空间机器人虚拟环境建模相关技术展开深入研究。针对空间机器人的作业需求和遥操作机器人的研究现状,设计并搭建了基于多感知信息的空间机器人地面遥操作验证系统。首先对主从机器人进行运动学分析,实现主从机器人的正逆解,并建立了基于Schunk机械臂和七自由度力反馈手控器的运动学模型。通过空间机器人虚拟环境预测上位机软件的设计,为空间遥操作机器人系统各个模块的性能研制及实验验证提供理论依据与实验平台。然后针对空间机器人的预定义环境和非结构化环境分别展开虚拟环境的几何学建模,并提出相应的几何学修正方法进行实验研究。对于预定义环境下的虚拟机械臂几何学建模通过Open GL语言导入OBJ文件的方法实现预定义环境的几何学建模,并提出了一种虚拟机器人与虚拟对象碰撞检测的DAASD算法,通过基于ARMA预测模型修正算法完成了修正。对于非结构化环境的虚拟环境建模提出了一种基于RGB-D实时点云进行建模的方法,并采用RANSAC算法提取目标物体的几何特征,通过Barrett灵巧手触觉传感器采集的点云信息进行校准完成虚拟环境的几何学建模。围绕空间机器人虚拟机械臂的动力学建模进行研究,提出了一种适合Schunk机械臂与不同接触环境的非线性动力学模型CSCM模型,对该模型提出了合适的参数辨识方法进行模型参数估计,针对CSCM模型的非线性项作线性化处理,而对于动力学模型的线性项提出了一种基于自适应遗忘算子的最小二乘辨识算法,将每一步辨识出的动力学参数反馈给检测修正模块和主端虚拟环境。此外,对于动力学参数的修正,提出了一种基于最小可觉差的修正算法,通过保证虚拟力偏差在最小可觉差以内,确保虚拟力反馈建模的真实感。针对虚拟环境系统的稳定性研究,充分考虑环境和阻尼的关系,设计稳定性实验并验证了系统稳定性。最后针对人在回路的遥操作系统中不可避免的人为随机输入等给系统操作带来的消极影响,提出了一种基于RGB-D点云数据构建虚拟环境,通过视觉点云数据构建排斥力和吸引力势场模型实时地生成引导型虚拟夹具,针对机械臂禁止作业区域构建禁止型虚拟夹具,对操作者的行为规范作出约束保证系统安全,通过虚拟约束力建模极大地提高了操作者移动机械臂执行任务的效率,通过实验验证了有效性。最后设计并展开系统综合实验,验证虚拟环境的几何学建模和动力学建模的准确性,通过在不同时延条件下虚拟环境中操作者执行遥操作任务时的力反馈效果来验证系统的整体性和可靠性。
张桂娟[3]（2020）在《机器人焊接作业状态空间的建模、分析及优化》文中认为在我国在制造业转型升级的背景下,国家需要发展工业机器人技术来提高生产效率。本课题旨在能够从几何图论层面的理论高度上给出一个通用、广泛的焊接机器人研究,依靠图论与流形结合的方式进行轨迹规划焊接作业,实现焊接智能化。本文选择了焊接机器人为研究对象,针对焊接过程中的工作空间和移动空间的轨迹进行规划,以达到优化。本文主要研究内容成果如下:（1）对机器人焊接作业空间的分析,论证了焊位、焊缝与移动路径构成一个微分流形,并基于流形的Hausdorff可分离特征,将机器人焊接作业空间分解为工作空间和移动空间。根据移动空间的元素均为空行程的事实,给出了空行程编码规则并建立了以提高焊接效率为目标的移动空间优化模型。（2）建立了焊位流形的加权无向图,并得到了焊接作业空行程全路径路径优化的TSP模型和局部短路径优化模型。利用图论算法,解决了两类不同空行程路径优化的问题,实现基于图论的空行程路径优化。（3）结合有关焊位、移动路径及其优化的内容,同时结合了广数焊接工业机器人的特征,利用Solid Works软件进行建模仿真,利用VS2010软件的MFC的软件框架设计出的离线编程软件,实现广数机器人焊接编程的应用。
陈鹏[4]（2020）在《空间环境下线缆物性研究与机器人关节稳定性分析》文中研究说明柔性线缆广泛存在于太空机器人本体之中,承担着信息传输、电力传输等重要功能。屏蔽层包覆的搭载线缆在太空及月球等高低温、强辐射、重力等多物理场耦合作用下,会变得异常坚硬粗重,而太空机器人关节在严格环境约束下却非常弱小。在太空机器人运动过程中,柔性线缆随机器人本体动作而发生弯曲变形,对弱小机器人关节产生强非线性干扰,导致机器人关节产生震荡。因此研究太空线缆在机器人运动过程中的物理特性及对机器人关节产生的干扰力矩,对于提高太空机器人末端作业的精准性和稳定性具有重要意义。本文建立了太空线缆非线性静力学模型及复杂环境约束模型,提出了一种新型优化算法,对模型进行了有效求解。在此基础上分析求解了太空线缆对机器人关节产生的干扰力矩,研究了太空机器人关节稳定性,为探月工程太空机器人的设计研发提供了理论支撑。本文主要研究内容如下:（1）线缆非线性静力学模型建立及求解方法研究。本文从线缆的曲率、挠率和扭转角等方面研究了太空线缆的基础物理特性,建立了太空线缆非线性静力学模型。采用微分求积法对方程进行离散,并提出了一种新型优化算法,对模型进行有效求解。此外,本文提出了一种迭代初值搜索策略,用于快速寻找合适的迭代初值。（2）空间复杂约束下线缆非线性静力学模型建立及求解方法研究。受环境资源限制,太空机器人线缆在作业环境中会受诸如点、平面、曲面等障碍物约束。本文考虑到太空线缆在太空环境中的重力、摩擦力、环境约束等多种因素,建立了太空线缆复杂环境约束力学模型,并提出了一种带约束最优化算法对模型进行求解。（3）机器人关节稳定性研究。建立了太空机器人关节力学模型,研究了太空线缆对机器人关节产生的非线性干扰力矩,分析了机器人关节不同转速下干扰力矩的变化规律。（4）实验验证。搭建了太空机器人关节测试平台,针对不同环境约束情况,比较了太空线缆对机器人干扰力理论计算结果和实测结果,并比较了线缆形态计算误差,验证了所提模型的正确性。
杨喆[5]（2019）在《基于微分几何的非线性系统动力学分析与控制研究》文中提出非线性系统动力学与控制问题一直是动力系统研究中的一个关键问题。近年来,非线性动力学理论和方法逐渐从低维系统研究不断向高维和无穷维系统研究拓展。另外,还受到计算机技术、数值模拟和图形技术发展的影响,使得非线性动力学与控制面临的问题难度和规模更大,与工程实际日趋接近。而引入微分几何理论为解决非线性动力学与控制问题提供了新的思路和方法,同时也受到了学术界的关注和重视。本文基于微分几何理论,推导了非线性振子二阶自治动力系统的递推解析算法,同时应用微分几何方法对蛇形机器人非线性动力学与控制进行研究。主要研究内容如下:首先,基于微分几何理论的基本概念,从变分原理出发,推导了非线性振子二阶动力学方程的递推解析算法,并选取三个不同的自治非线性系统进行验证计算,同时采用龙格库塔法求解非线性系统连续动力学微分方程。通过对比两种算法的计算结果和计算耗时,体现出该递推解析算法具有精度高、耗时短的优势,并且可以根据具体情况得到某一时间节点的解析解。然后,基于微分几何相关理论,将蛇形机器人的位姿空间推广到黎曼流形空间,建立蛇形机器人非线性动力学与控制的统一模型,并根据得到的统一模型以及局部反馈线性化控制方法,设计蛇形机器人的头部轨迹跟踪控制器。而且,基于MATLAB平台实现了对机器人头部轨迹的数值仿真。仿真结果表明,在控制器作用下蛇形机器人能够稳定地跟踪预设的轨迹。最后,将上述建模方法与经典的欧拉-拉格朗日动力学建模方法相比较,体现了基于微分几何方法的蛇形机器人动力学与控制统一模型具有计算简便等优点。
张楠[6]（2019）在《运动几何学加速度特征及其应用研究》文中认为机床精度作为机床综合性能的集中体现与评价指标,决定了一个国家制造业的整体水平。理想情况下,工作台进行单轴平移运动时只有沿移动方向的一个自由度,但实际中,考虑到部件的几何误差、弹性变形等静态误差,以及驱动系统的插补误差、伺服跟随误差、振动误差等动态误差时,移动副的真实运动具有空间六自由度。目前针对机床精度的检测主要以准静态为主,没有考虑到速度,加速度等动态因素对精度造成的影响,不能完全代表机床在运行过程中的全部误差,因此,找到速度特征或加速度特征与刚体空间运动之间的关系,对机床动态精度的检测十分重要。运动几何学中,活动标架及其微分公式以微分运动的方式考察点与直线的轨迹,可以将运动学与几何学联系起来。因此,如果能通过运动几何学找到加速度特征与刚体空间运动轨迹与姿态的关系就能使通过加速度测量求解机床移动副动态精度成为可能。针对以上问题,本文应用运动几何学理论,推导平面运动与空间运动中刚体上点的加速度与刚体角速度的关系、建立角速度与刚体姿态角的运动学模型,得到了加速度与刚体姿态角之间的非线性微分方程组。然后将其应用在姿态测量与误差检测中,讨论了一种基于全加速度测量的移动副动态误差检测方法。不仅丰富了运动几何学在指导位姿求解方面的应用,同时为动态测量提供了思路。本文主要研究内容如下:首先,采用活动标架与相伴运动方法,分别求出平面运动与空间运动中,动定瞬心线与动定瞬轴面活动标架下描述的刚体上点的轨迹、速度、加速度;得到运动刚体的角速度、角加速度与轨迹曲线或轨迹曲面的几何参数之间的关系;求解加速度瞬心点位置,并对其加速度特征进行分析。然后,结合刚体空间姿态描述的齐次坐标变换方法,得到固定坐标系中表示的任意时刻运动刚体瞬时角速度与绕各轴转动的姿态角之间的关系;结合加速度表达式,得到刚体上不共线三点的线加速度与刚体空间运动姿态角之间满足的运动学模型,并采用空间RCCC机构验证模型正解与反解的正确性。最后,将运动学模型应用到数控机床移动副动态误差的检测中,得到基于全加速度测量的机床移动副动态精度检测模型。采用三向CCLD加速度传感器测量机床工作台上不共线三点的三向加速度值,带入运动学模型,反解微分方程组解算工作台的三向角摆误差,对加速度测量值进行二次积分求解工作台的三向平移误差。
徐尚坤[7]（2019）在《回转关节误差对SCARA机器人末端精度影响研究》文中提出工业机器人因其优越的工作性能,已成为现代工业自动化生产装备的重要组成部分,尤其在汽车、电子、食品包装等行业广泛应用。机器人的绝对定位精度和重复定位精度是其工作精度的重要保证,提高机器人的工作精度对推动工业自动化及智能化发展进程具有重要意义。本文以SCARA机器人为对象,研究回转关节误差对机器人末端定位精度的影响,对提高机器人工作精度具有重要意义。主要研究内容如下:（1）通过分析机器人回转关节的结构特征,建立了机器人回转关节的误差分析模型。将机器人关节的回转运动看作刚体之间的六自由度运动,引入刚体空间运动的直线离散轨迹的球面像理论与腰线理论,讨论了机器人关节几何轴线运动与球面像曲线和腰线之间的关系,并给出了关节运动轴线的求解方法,识别出了回转关节真实回转轴线与理论回转几何轴线之间的偏差,并进一步分析了回转关节工作间隙,给出了间隙极值的求解方法。（2）建立了关节误差和关节间隙对末端定位的影响模型。首先建立了考虑回转关节几何轴线误差的机器人运动学模型;再考虑关节间隙大小和方向的随机性,建立了SCARA机器人关节间隙与末端重复定位精度之间联系的蒙特卡洛模型,并分析多变量影响下机器人末端的重复定位的分布规律,由此得到机器人重复定位精度设计中关节间隙的约束关系。（3）接着,进行了回转关节误差、关节间隙及末端重复定位误差试验研究。创新性地用双标准球对回转关节进行测量,基于测量装置的运动学模型阐述了双标准球法测量机器人回转关节六自由度运动参数的原理;为了获取机器人关节间隙及末端重复定位误差,提出了SCARA机器人关节工作间隙的球杆仪测量方法,并证明了回转关节工作间隙测量中球杆仪安装误差与机器人结构误差对测量结果没有影响,并通过试验对关节的作间隙和机器人末端重复定位误差进行了测量。（4）基于试验数据分析了关节误差和关节间隙对机器人末端绝对定位和重复定位精度的影响。关节的回转轴线与理论轴线存在固定误差,会造成末端有规律的位置误差;关节间隙对末端精度的影响不可忽略,机器人重复定位精度设计中,可以用精度指标对关节间隙进行约束,指导机器人的设计与装配。
孙小肖[8]（2019）在《机器人用CBR减速器设计理论与试验研究》文中研究表明随着工业4.0的不断发展,高端制造和智能制造受到各国广泛重视,机器人作为高端制造业顶端的掌上明珠,在工业4.0发展中起着重要作用。机器人用关节减速器是构成机器人核心零部件之一,当前市场上可用的成熟产品种类稀少,且面临着严重的产能不足,无法满足机器人产业快速发展需求。机器人用减速器对体积、传动精度、承载能力、密封性和抗冲击能力有严格的要求,因此对减速器的传动方式和结构有一定的要求。采用摆线针轮传动方式设计的减速器具有体积小、重量轻、结构紧凑、承载能力大、抗冲击性能强、传动平稳和传动比大等优点,该种传动方式在精密传动领域应用越来越广泛,非常适合机器人用减速器的要求。针对机器人用减速器的应用需求,本文对设计的精密摆线针轮减速器（取名为CBR减速器）进行理论与试验研究。为了保证CBR减速器的传动精度与使用寿命,需要对摆线针轮传动理论与承载接触特性进行深入分析。制造成本也是CBR减速器需要特别考虑的问题,只关注传动精度而忽视制造过程的复杂性、难加工性和良品率,将产生高昂的加工成本,同时阻碍产能的提升。为此,本文综合采用理论推导、数值分析、模拟仿真和实验验证相结合的方法,对CBR减速器传动精度的影响因素和制造成本中加工误差的合理分配进行研究。主要对摆线齿廓的生成及修形方法、摆线针轮承载接触、制造误差设计、动力学特性和测试等方面进行了研究。主要研究内容如下:1.分析摆线轮廓的生成方式,应用转化轮系法和坐标变换法则,推导出摆线齿廓标准方程。根据摆线轮标准方程的基本参数,分析摆线轮齿廓的基本修形方法和修形量的取值对齿廓大小的影响,给出三种可用的等距加移距的复合修形方法,并应用到CBR25减速器摆线轮中,对比三种修形齿廓形状。同时对等距加移距复合修形方法导致的初始间隙进行几何变换分析,直观的推导出修形摆线轮的初始间隙公式。从减少传动误差的角度,将抛物线修形方法应用到摆线齿廓的修形中,推导抛物线修形的摆线齿廓方程,对比二阶抛物线修形和四阶抛物线修形对CBR25齿廓的影响。为CBR减速器齿面接触分析的研究奠定基础。介绍CBR减速器的结构与传动原理,并与谐波减速器和RV减速器进行对比分析,在SolidWorks三维CAD软件中建立CBR减速器的模型,为CBR减速器的多体动力学仿真做准备。2.根据齿轮啮合原理和坐标系变换,推导出空载齿面接触分析方程组,给定曲柄轴输入转角,对齿面接触方程组的求解可获得摆线轮输出角度,从而求得空载传动误差和背隙。在空载齿面接触分析的基础上,建立摆线针轮的力平衡方程和变形协调方程,求解受力情况下摆线各齿的变形情况和摆线轮输出转角改变量,从而计算承载传动误差。提出了一种基于齿廓离散点的承载接触分析方法,该方法以摆线轮为主动,根据摆线轮离散齿廓与对应各针齿中心的距离判断最先接触的齿廓点,并反求曲柄轴输入转角,从而求得传动误差。在相同计算环境下对比两种齿面接触方法的求解效率。3.分析摆线轮磨削加工过程可能产生的误差来源,找出影响摆线传动精度的主要误差来源:齿廓误差和齿距误差,并用三坐标测量仪对摆线轮齿廓坐标进行测量,采用反求的思想建立齿廓法向误差和齿距误差的方程组,对齿廓误差和齿距误差进行分离。重点分析了齿廓法向误差、齿距误差、针齿半径误差、针齿位置误差和曲柄轴偏心距误差6项因素对CBR25减速器传动误差和接触力的影响。分析CBR减速器空程的来源,推导出CBR减速器空程的计算公式,对CBR25减速器空程进行计算。基于DFM的概念在设计阶段考虑各制造误差参数对减速器制造成本的影响,运用SQP优化算法对CBR25减速器最优误差分配进行优化求解。4.建立CBR减速器的动力学模型和动力学方程,并将其简化为四自由度纯扭转动力学模型,求解固有频率与模态,最后应用多体动力学仿真软件Recurdyn进行多刚体动力学仿真,分析各零部件的运动位移、速度、加速度以及受力,并分析间隙大小和修形方式对啮合齿数和齿间啮合力的影响。5.介绍了CBR减速器试制样机的加工工艺流程和装配工艺流程,并介绍控制各零件精度的磨削设备;设计了CBR减速器效率、精度等检测装置,同时分析了对应的检测方法。
耿仕能[9]（2018）在《可变刚度丝驱动连续型机器人的设计与分析》文中研究指明近年来,随着机器人技术的发展和运用推广,新的运用场景不断出现,因此对机器人的操作性能要求也不断提高。例如在手术医疗、深腔探测和灾后救援这些工作中,机器人需要具备更高的适应性和柔顺性。新型连续型机器人的出现和发展契合了这些运用场景中的特殊要求,这也推动了连续型机器人研究的热潮。然而连续型机器人在发展同时也面临诸多挑战,其中如何克服负载能力较小的问题是连续型机器人走向运用的重要一步;其次,准确分析连续型机器人柔性结构的变形运动规律,是对其控制的基础。本文以镍钛合金丝驱动的连续型机器人为对象,提出了一种由温控记忆合金（SMA）弹簧所驱动的变刚度机构,用来调控驱动丝与约束盘之间的内摩擦力来控制整体刚度。基于对可变刚度机械臂结构特性的分析与假设,借助于空间曲线和曲杆的几何学基础,运用等曲率微元段离散描述机械臂构型,建立了机械臂的广义坐标。考虑弹性力、重力、驱动力、外载荷和可变摩擦力等各项因素的作用,运用虚功原理建立了静力学平衡方程。结合静力学平衡方程和机械臂驱动长度的几何约束方程,得到了可求解两类驱动输入（位移或力）的完整静力学模型。最终通过多组仿真结果和实验测量结果的对比,验证了所建立的模型对以位移或力作为输入的静力学问题均具有较好的适用性。除此之外,通过所建立的模型对机械臂刚度的分析,得到了变刚度电路电流I与机械臂刚度K之间的作用关系,结果表明文中所述变刚度方法可将连续型机械臂的刚度提高5-8倍。本文的研究内容对连续型机器人的变刚度方法和构型分析模型进行了进一步探究,对连续型机器人的理论发展和实际运用具有一定推动作用。
翟晓晨[10]（2018）在《三维机械装配系统精度模型及在变速箱中应用研究》文中进行了进一步梳理装配精度是机械产品性能得以实现的重要保证,贯穿于结构设计、装配设计和工艺设计的所有环节。本文在分析和研究国内外装配系统的误差建模方法、误差累积与传递机理以及公差优化方法的基础上,根据几何误差的形成与传递的几何物理属性,分析了刚体条件下和小变形条件下零件几何要素的误差建模方法;并在此基础上进一步提出了公差解耦模型,从而在产品性能分析与误差分析之间建立起了桥梁;在产品设计阶段即可实现装配精度预测、产品性能分析与公差优化三者的有机统一。主要开展的研究工作如下:（1）三维公差分析及装配精度计算针对传统公差分析模型中坐标系系统的不足,建立了沿尺寸链具有误差跟踪功能的新坐标系系统,形成了递推形式的三维公差分析模型;基于刚体运动学的微分变换原理建立了“名义位姿+误差参数”型的线性化的通用装配精度模型,实现了小位移旋量的显式表达。（2）柔性体小变形的装配精度分析针对具有微小变形的装配系统,提出了基于公差分析与力学分析的集成误差与变形的精度模型。对具有理想几何状态的装配系统进行力学分析,得到各公差特征（Tolerance Feature,简称TF,下同）的变形量;沿尺寸链将TF离散化,基于二次微分变换原理对每个节点坐标系处的误差与变形进行精度综合,形成了线性化的综合误差分析模型。（3）公差特征的解耦与偏差的影响因素分析以应用广泛的轴孔配合为研究对象,提出了基于面积坐标系的轴线公差特征的位姿解耦模型和极限误差凸包模型。通过凸包的顶点可直观方便地得到目标特征在多个自由度上的极限误差;在凸包与尺寸链上各公差之间建立了解析模型,可直接对极限误差进行溯源,为从几何学的角度对各种误差条件下的机械产品性能分析奠定理论基础。（4）基于装配精度的变速箱齿轮啮合特性及敏感度分析装配精度是变速箱齿轮啮合特性最重要的影响因素之一。建立了考虑箱体公差、轴承游隙、齿轮轴变形等因素的齿轮装配系统精度模型和考虑装配误差的轮齿接触分析（Tooth Contact Analysis,TCA,下同）模型;研究了误差源对齿轮系统的装配误差和斜齿轮啮合特性的影响分析,并进行了全局敏感度分析,为变速箱设计公差、游隙的选取和装配误差的控制奠定了基础。（5）基于产品性能的公差区间优化基于公差的区间属性,提出了基于产品性能的公差区间优化的一般模型,并应用于基于变速箱齿轮啮合特性的公差优化。以公差变动系数的乘积为目标函数,以齿轮接触轨迹偏差的RPDI水平为约束函数,将公差区间的不确定性非线性优化问题转换为确定性优化问题;构建了基于遗传算法的双层嵌套公差区间优化求解模型。通过优化公差、游隙值可以控制齿轮系统的装配误差,以有效调整接触轨迹,改善齿轮的啮合特性。
二、基于微分几何学的机器人操作性能的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于微分几何学的机器人操作性能的研究（论文提纲范文）
（1）谐波齿轮的中面曲线表达及轮齿定位研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 谐波齿轮传动装置的工作原理 |
| 1.1.2 谐波齿轮传动装置的传动优点 |
| 1.2 谐波齿轮传动装置发展与应用概况 |
| 1.2.1 国外发展历程与应用概况 |
| 1.2.2 国内发展与应用概况 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 柔轮的应力和变形研究 |
| 1.3.2 啮合理论研究 |
| 1.3.3 齿形研究 |
| 1.3.4 齿间侧隙研究 |
| 1.3.5 当前研究中存在的问题 |
| 1.4 本文的研究内容与方法 |
| 第二章 基于能量法的二力作用下齿圈中面曲线变形研究 |
| 2.1 柔轮齿圈中面曲线变形形状 |
| 2.2 二力作用下齿圈变形的圆环理论 |
| 2.3 二力作用下齿圈变形的能量法 |
| 2.3.1 齿圈中面曲线变形的力学模型 |
| 2.3.2 中面曲线任意位置的位移 |
| 2.4 模型的求解实例 |
| 2.4.1 二力作用下的齿圈模型参数 |
| 2.4.2 模型求解与对比分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于几何学的双圆盘作用下中面曲线研究 |
| 3.1 柔轮齿圈变形模型 |
| 3.1.1 接触区中面曲线变形的几何学关系 |
| 3.1.2 接触区中面曲线的变形函数 |
| 3.2 中面曲线变形的几何学表达 |
| 3.2.1 非接触区中面曲线的变形函数 |
| 3.2.2 几何约束条件 |
| 3.2.3 中面曲线函数的系数 |
| 3.3 柔轮齿圈中面曲线任意位置的法线方程 |
| 3.3.1 接触区法线方程 |
| 3.3.2 非接触区法线方程 |
| 3.4 模型求解算例 |
| 3.4.1 双圆盘作用下模型实例 |
| 3.4.2 模型求解结果 |
| 3.4.3 轮齿定位 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于接触条件的双圆盘作用下齿圈中面曲线变形研究 |
| 4.1 柔轮齿圈中面曲线变形的圆环理论 |
| 4.1.1 双圆盘波发生器作用下的齿圈变形 |
| 4.2 基于接触区几何条件柔轮中面曲线变形研究 |
| 4.2.1 柔轮中面曲线的力学模型 |
| 4.2.2 接触区中面曲线的表达式 |
| 4.2.3 非接触区中面曲线的变换关系 |
| 4.2.4 接触区任意截面上的内力 |
| 4.2.5 非接触区内力 |
| 4.2.6 非接触区的应变能及短轴和包角处条件 |
| 4.2.7 非接触区中面曲线的变形计算 |
| 4.3 模型求解与对比分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 大变形曲梁理论及二力模型和双圆盘模型的数值求解 |
| 5.1 大变形曲梁理论下的柔轮齿圈变形模型 |
| 5.1.1 几何关系 |
| 5.1.2 本构方程 |
| 5.1.3 平衡方程 |
| 5.1.4 控制方程 |
| 5.1.5 控制方程的无量纲化 |
| 5.2 边界条件 |
| 5.2.1 二力作用下的齿圈模型的无量纲边界条件 |
| 5.2.2 双圆盘波发生器作用下的齿圈模型的无量纲边界条件 |
| 5.3 二力作用下的齿圈模型求解与分析 |
| 5.3.1 模型在不同方法下的求解与分析 |
| 5.3.2 周向伸长的影响 |
| 5.3.3 二力模型的轮齿定位偏差分析 |
| 5.4 双圆盘波发生器作用下的齿圈模型求解与分析 |
| 5.4.1 模型在不同方法下的求解与分析 |
| 5.4.2 轮齿定位偏差分析 |
| 5.5 本章小节 |
| 第六章 轮齿定位的有限元仿真分析与理论验证 |
| 6.1 二力作用下的齿圈模型在不同方法下的分析 |
| 6.1.1 有限元模型建立 |
| 6.1.2 模型求解 |
| 6.1.3 二力作用下齿圈模型的轮齿定位参数有限元分析与理论验证 |
| 6.2 双圆盘作用下的齿圈模型在不同方法下的分析 |
| 6.2.1 有限元模型建立 |
| 6.2.2 模型的求解与后处理 |
| 6.2.3 不同方法下模型内力求解结果的分析与验证 |
| 6.2.4 双圆盘作用下齿圈模型的轮齿定位参数有限元分析与理论验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（2）基于多感知信息的空间机器人环境建模及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外空间机器人遥操作研究现状 |
| 1.2.1 国外空间机器人遥操作研究现状 |
| 1.2.2 国内空间机器人遥操作研究现状 |
| 1.3 国内外空间机器人环境建模研究现状 |
| 1.3.1 国外空间机器人环境建模研究现状 |
| 1.3.2 国内空间机器人环境建模研究现状 |
| 1.4 论文的研究内容及组织结构 |
| 第二章 多感知信息的空间机器人遥操作系统构建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间机器人遥操作系统总体设计 |
| 2.2.1 遥操作系统主端控制 |
| 2.2.2 遥操作系统从端控制 |
| 2.3 主从机器人运动学分析 |
| 2.3.1 手控器运动学分析 |
| 2.3.2 机械臂运动学分析 |
| 2.4 空间机器人虚拟环境预测软件设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 空间机器人的虚拟环境几何学建模及修正 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 预定义环境的虚拟环境几何学建模 |
| 3.2.1 虚拟机械臂几何学建模 |
| 3.2.2 目标物体碰撞检测算法 |
| 3.3 非结构化环境的虚拟环境几何学建模 |
| 3.3.1 视觉传感器点云采集 |
| 3.3.2 点云环境坐标变换 |
| 3.3.3 目标物体信息提取 |
| 3.4 几何学建模修正与触觉点云校准 |
| 3.4.1 几何学修正方法概述 |
| 3.4.2 触觉点云校准 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 空间机器人虚拟环境的动力学建模与应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 虚拟环境动力学模型建立 |
| 4.2.1 环境动力学建模概述 |
| 4.2.2 环境动力学模型确定 |
| 4.3 动力学模型参数辨识及修正方法 |
| 4.3.1 CSCM模型参数辨识算法 |
| 4.3.2 自适应遗忘算子最小二乘参数辨识算法 |
| 4.3.3 CSCM模型参数修正方法 |
| 4.4 非结构化环境虚拟力约束研究 |
| 4.4.1 虚拟夹具的生成概述 |
| 4.4.2 引导型虚拟夹具的构建 |
| 4.4.3 禁止区域型虚拟夹具的构建 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 几何学建模实验 |
| 5.2.1 几何学建模修正实验 |
| 5.2.2 视触觉点云结合校准实验 |
| 5.3 动力学建模实验 |
| 5.3.1 动力学参数辨识及修正实验 |
| 5.3.2 系统稳定性分析实验 |
| 5.4 虚拟力约束实验 |
| 5.4.1 实验设计 |
| 5.4.2 实验结果与分析 |
| 5.5 不同时延下虚拟环境力跟踪实验 |
| 5.5.1 实验设计 |
| 5.5.2 实验结果与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间的成果 |
（3）机器人焊接作业状态空间的建模、分析及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 焊接机器人研究现状 |
| 1.2.2 焊接机器人作业轨迹 |
| 1.2.3 流形与机器人 |
| 1.2.4 图论与机器人 |
| 1.3 本文主要研究内容与章节安排 |
| 第二章 焊接作业位形空间的数学表示 |
| 2.1 空间参数曲线 |
| 2.1.1 参数曲线的基本表示 |
| 2.1.2 参数曲线的切矢与弧长 |
| 2.1.3 曲率与挠率 |
| 2.1.4 曲线上的标架 |
| 2.2 自由曲线 |
| 2.2.1 Bezier曲线 |
| 2.2.2 B样条曲线 |
| 2.2.3 NURBS样条曲线 |
| 2.3 焊缝的数学表示 |
| 2.3.1 插值与拟合 |
| 2.3.2 插值样条曲线 |
| 2.4 焊缝对焊条的约束关系 |
| 2.4.1 薄板对薄板的焊缝 |
| 2.4.2 厚板对厚板的焊缝 |
| 2.4.3 其他焊缝 |
| 2.5 S型曲线 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于流形的焊接作业空间建模 |
| 3.1 焊接作业空间的微分流形特征 |
| 3.1.1 微分流形 |
| 3.1.2 焊接作业空间的流形特征 |
| 3.2 焊接作业空间受约束的流形结构 |
| 3.3 焊接作业空间的分解与优化问题 |
| 3.3.1 焊接作业空间的分解 |
| 3.3.2 M空间优化的问题 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于图论的空行程路径优化 |
| 4.1 焊位流形的图结构 |
| 4.1.1 焊位流形的无向图表示 |
| 4.1.2 焊位流形带权图表示 |
| 4.2 焊位流形图上的优化问题 |
| 4.2.1 全焊接路径的TSP优化 |
| 4.2.1.1 Prim算法 |
| 4.2.1.2 Kruskal算法 |
| 4.2.1.3 两种算法的比较 |
| 4.2.2 一个全路径优化实现的案例 |
| 4.2.3 问题与分析 |
| 4.2.4 适合于Prim算法的路径编码 |
| 4.3 局部焊接路径优化 |
| 4.3.1 Dijkstra算法 |
| 4.3.2 一个案例 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 广数机器人焊接编程的应用 |
| 5.1 广数工业机器人简介 |
| 5.1.1 焊接工业机器人组成 |
| 5.1.2 焊接机器人的运动学原理 |
| 5.2 广数机器人的焊枪控制要点 |
| 5.2.1 焊枪与焊缝的关系 |
| 5.2.2 焊枪与焊缝的要点 |
| 5.3 广数离线编程系统实现 |
| 5.3.1 离线编程系统功能模块 |
| 5.3.2 离线编程软件界面设计 |
| 5.4 CAD模型处理方法 |
| 5.4.1 焊缝提取 |
| 5.4.2 焊缝的曲线表示 |
| 5.5 实施离线编程 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他成果 |
（4）空间环境下线缆物性研究与机器人关节稳定性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.2.1 现有建模方法 |
| 1.2.2 求解方法 |
| 1.3 课题研究难点 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 无约束柔性线缆静力学模型建立与求解 |
| 2.1 线缆几何学基础 |
| 2.1.1 模型假设 |
| 2.1.2 曲线几何学 |
| 2.1.3 线缆弯扭度 |
| 2.2 无约束柔性线缆静力学模型建立 |
| 2.3 模型求解算法 |
| 2.3.1 无约束最优化算法 |
| 2.3.2 迭代初值搜索策略 |
| 2.4 线缆非线性静力学模型初步求解及验证 |
| 2.5 不同算法求解结果对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 太空线缆复杂环境约束非线性静力学模型 |
| 3.1 太空线缆复杂环境约束静力学模型建立 |
| 3.2 带约束最优化求解算法 |
| 3.2.1 外点罚函数法 |
| 3.2.2 内点罚函数法 |
| 3.2.3 拉格朗日乘子法 |
| 3.2.4 带约束最优化算法 |
| 3.3 线缆环境约束静力学模型初步求解与验证 |
| 3.3.1 平面约束案例仿真 |
| 3.3.2 曲面约束案例仿真 |
| 3.3.3 混合约束案例仿真 |
| 3.4 太空线缆复杂环境约束动力学模型建立 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 太空机器人关节稳定性分析 |
| 4.1 太空机器人关节力学模型及稳定性分析 |
| 4.2 不同因素对线缆特性的影响 |
| 4.2.1 温度的影响 |
| 4.2.2 原始曲率的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 实验验证 |
| 5.1 线缆材料参数测量 |
| 5.2 太空机器人关节方位关节干扰力矩 |
| 5.3 理论实验对比 |
| 5.4 形态误差对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）基于微分几何的非线性系统动力学分析与控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 非线性动力学分析与控制中微分几何方法的研究概况 |
| 1.2.1 非线性动力学与控制微分几何方法的研究概况 |
| 1.2.2 蛇形机器人动力学控制方法的研究概况 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 2 微分几何基本理论 |
| 2.1 微分流形 |
| 2.1.1 微分流形基本概念 |
| 2.1.2 流形的映射 |
| 2.1.3 切空间和余切空间 |
| 2.2 微分流形上的微分 |
| 2.2.1 向量空间与对偶空间 |
| 2.2.2 切丛与向量场 |
| 2.2.3 平行移动和流形收缩 |
| 2.3 联络 |
| 2.3.1 黎曼度量 |
| 2.3.2 仿射联络 |
| 2.3.3 测地线 |
| 2.3.4 1-form |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于黎曼几何的非线性振子动力学分析递推解析算法 |
| 3.1 完整保守系统的拉格朗日方程 |
| 3.1.1 哈密顿原理 |
| 3.1.2 力学的变分原理 |
| 3.1.3 保守系统的拉格朗日方程 |
| 3.2 基于黎曼流形的二阶动力学方程 |
| 3.2.1 二阶动力学方程的推导 |
| 3.2.2 二阶动力学方程的求解 |
| 3.3 算例分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于黎曼几何的15关节蛇形机器人动力学与控制仿真 |
| 4.1 蛇形机器人运动学分析 |
| 4.1.1 蛇形机器人位姿空间 |
| 4.1.2 蛇形机器人速度空间 |
| 4.2 蛇形机器人非线性动力学分析 |
| 4.2.1 无速度约束的蛇形机器人非线性动力学方程 |
| 4.2.2 有速度约束的蛇形机器人非线性动力学方程 |
| 4.3 15关节蛇形机器人仿真分析 |
| 4.3.1 非线性动力学与控制统一模型局部反馈线性化 |
| 4.3.2 15关节蛇形机器人仿真分析 |
| 4.4 与经典动力学方法的比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）运动几何学加速度特征及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 论文研究背景与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 刚体运动几何学理论 |
| 1.3.2 机床空间误差建模研究 |
| 1.3.3 移动副静态误差测试方法 |
| 1.3.4 移动副动态误差测试方法 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 2 平面运动几何学加速度特征 |
| 2.1 刚体平面运动描述的一般形式 |
| 2.1.1 位置的描述 |
| 2.1.2 姿态的描述 |
| 2.1.3 位姿的描述 |
| 2.1.4 基于齐次变换的刚体平面运动轨迹 |
| 2.2 刚体平面运动描述的相伴形式 |
| 2.2.1 平面Frenet标架 |
| 2.2.2 平面曲线与曲线相伴 |
| 2.2.3 动瞬心线 |
| 2.2.4 定瞬心线 |
| 2.2.5 拐点圆 |
| 2.3 刚体平面运动角速度 |
| 2.4 刚体平面运动角加速度 |
| 2.5 刚体平面运动加速度瞬心 |
| 2.6 刚体平面运动加速度特征 |
| 2.6.1 速度瞬心与加速度瞬心连线点的加速度特征 |
| 2.6.2 拐点圆上点的加速度特征 |
| 2.7 平面全铰链四杆机构算例 |
| 2.7.1 位移方程的建立与求解 |
| 2.7.2 角速度分析 |
| 2.7.3 角加速度分析 |
| 2.7.4 曲柄摇杆机构加速度瞬心 |
| 2.8 平面曲柄滑块机构算例 |
| 2.8.1 位移方程的建立与求解 |
| 2.8.2 角速度分析 |
| 2.8.3 角加速度分析 |
| 2.8.4 曲柄滑块机构加速度瞬心 |
| 2.9 本章小结 |
| 3 空间运动几何学加速度特征 |
| 3.1 刚体空间运动描述的一般形式 |
| 3.1.1 位置的描述 |
| 3.1.2 姿态的描述 |
| 3.1.3 位姿的描述 |
| 3.1.4 RPY角与欧拉角 |
| 3.1.5 基于齐次变换的刚体空间运动轨迹 |
| 3.2 刚体空间运动描述的相伴形式 |
| 3.2.1 空间Frenet标架 |
| 3.2.2 空间曲线与曲线相伴 |
| 3.2.3 直纹面Frenet标架 |
| 3.2.4 空间曲线与直纹面相伴 |
| 3.2.5 瞬时螺旋轴 |
| 3.2.6 定瞬轴面 |
| 3.2.7 动瞬轴面 |
| 3.3 刚体空间运动角速度 |
| 3.4 刚体空间运动角加速度 |
| 3.5 刚体空间运动加速度瞬心 |
| 3.6 空间RCCC机构算例 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 加速度与角度运动学模型建立 |
| 4.1 角速度求解方法一 |
| 4.2 角速度求解方法二 |
| 4.3 运动学微分方程建立 |
| 4.4 空间RCCC机构验证 |
| 4.4.1 RCCC机构基本运动参数理论值求解 |
| 4.4.2 RCCC机构进行运动学模型正解验证 |
| 4.4.3 RCCC机构进行运动学模型反解验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 机床移动副动态精度测量应用 |
| 5.1 加速度传感器测量机床移动副动态精度 |
| 5.1.1 测量仪器 |
| 5.1.2 三点测量模型 |
| 5.2 激光干涉仪测量机床移动副准静态误差 |
| 5.2.1 测量仪器 |
| 5.2.2 准静态测量模型 |
| 5.3 加速度信号的分析 |
| 5.3.1 加速度信号预处理 |
| 5.3.2 加速度数据二次积分 |
| 5.4 试验结果对比 |
| 5.5 移动副不变量误差比较 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）回转关节误差对SCARA机器人末端精度影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 工业机器人发展现状 |
| 1.2.2 机器人精度研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 机器人关节的空间运动描述与误差求解 |
| 2.1 机器人关节运动模型 |
| 2.1.1 机器人的基本参数 |
| 2.1.2 机器人回转关节结构特征 |
| 2.1.3 机器人回转关节的运动建模 |
| 2.2 回转关节运动轴线误差求解 |
| 2.2.1 空间直线运动轨迹的球面像曲线和腰线 |
| 2.2.2 关节空间特定直线运动描述 |
| 2.2.3 关节几何轴线的离散球面像曲线与腰线拟合 |
| 2.2.4 关节回转轴线精确求解 |
| 2.3 回转关节工作间隙求解 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 关节误差对末端定位精度的影响建模与分析 |
| 3.1 关节轴线误差对定位精度的影响 |
| 3.2 关节间隙对定位精度的影响 |
| 3.2.1 机器人重复定位误差建模 |
| 3.2.2 机器人重复定位精度的蒙特卡洛模拟模型 |
| 3.2.3 间隙对机器人末端误差影响算例 |
| 3.2.4 关节间隙与末端定位精度关系分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 SCARA机器人关节及末端误差测量方法 |
| 4.1 SCARA机器人关节误差测量方法 |
| 4.1.1 回转关节误差测试原理 |
| 4.1.2 关节误差测试方案 |
| 4.2 关节间隙及机器人重复定位误差测量方法 |
| 4.2.1 关节间隙测试原理 |
| 4.2.2 关节间隙测试方案 |
| 4.2.3 末端重复定位误差测试方案 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 基于试验数据的机器人定位精度分析 |
| 5.1 机器人关节误差求解分析 |
| 5.1.1 关节六自由度参数计算 |
| 5.1.2 关节空间运动轴线误差分析 |
| 5.2 关节轴线误差对机器人末端定位精度的影响分析 |
| 5.3 关节间隙对机器人精度的影响分析 |
| 5.3.1 关节间隙求解 |
| 5.3.2 SCARA机器人重复定位精度分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）机器人用CBR减速器设计理论与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 选题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机器人用减速器研究现状 |
| 1.2.2 机器人用摆线针轮减速器理论研究现状 |
| 1.2.3 摆线针轮传动承载齿面接触分析研究现状 |
| 1.2.4 动力学模型与固有特性研究现状 |
| 1.2.5 机器人用减速器检测装置与实验研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 第二章 摆线传动理论研究与CBR减速器设计 |
| 2.1 摆线齿廓方程的建立 |
| 2.1.1 转化轮系与坐标变换 |
| 2.1.2 摆线轮标准齿廓方程 |
| 2.2 摆线齿廓的修形方法 |
| 2.2.1 基本参数修形方法 |
| 2.2.2 等距移距修形方法初始间隙的几何分析 |
| 2.2.3 等距移距修形最优修形量 |
| 2.2.4 抛物线修形方法 |
| 2.3 CBR减速器的设计 |
| 2.3.1 CBR减速器的结构与优点 |
| 2.3.2 CBR减速器的传动原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 摆线针轮承载齿面接触分析 |
| 3.1 空载接触分析 |
| 3.1.1 摆线针轮接触分析模型 |
| 3.1.2 空载传动误差计算 |
| 3.1.3 背隙计算 |
| 3.2 承载接触分析(LTCA) |
| 3.2.1 赫兹接触理论 |
| 3.2.2 力平衡方程与变形协调条件 |
| 3.2.3 承载传动误差计算 |
| 3.3 基于离散点齿廓的承载接触分析(DPLTCA) |
| 3.3.1 齿廓离散化 |
| 3.3.2 空载分析过程 |
| 3.3.3 承载分析过程 |
| 3.4 LTCA和 DPLTCA两种方法对比 |
| 3.4.1 LTCA和 DPLTCA空载传动误差计算效率 |
| 3.4.2 DPLTCA承载传动误差分析和承载传动接触力分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 CBR减速器制造误差设计与分配 |
| 4.1 制造摆线轮过程中产生的误差种类分析 |
| 4.2 摆线轮制造误差的检测与分离 |
| 4.2.1 三坐标测量仪和制造误差检测 |
| 4.2.2 齿距与齿廓误差分离 |
| 4.3 CBR减速器的制造误差对传动误差和接触力的影响 |
| 4.3.1 齿廓误差 |
| 4.3.2 齿距误差 |
| 4.3.3 针齿半径误差 |
| 4.3.4 针齿位置误差 |
| 4.3.5 偏心距误差 |
| 4.4 CBR减速器空程的理论分析 |
| 4.5 最优制造误差设计与分配 |
| 4.5.1 可制造性设计指标 |
| 4.5.2 优化模型 |
| 4.6 案例分析 |
| 4.6.1 优化模型建立 |
| 4.6.2 优化过程与结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 CBR减速器动力学模型及固有特性分析 |
| 5.1 CBR减速器动力学模型建立 |
| 5.2 CBR减速器零部件动力学方程 |
| 5.2.1 零件动力学方程 |
| 5.2.2 整机动力学方程 |
| 5.2.3 动力学方程的求解分析 |
| 5.3 CBR减速器固有特性分析 |
| 5.3.1 四自由度振动模型建立 |
| 5.3.2 固有频率求解 |
| 5.4 基于Recurdyn多体动力学仿真分析 |
| 5.4.1 RecurDyn软件介绍 |
| 5.4.2 RecurDyn中整机模型的建立 |
| 5.4.3 仿真结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 样机试制与试验研究 |
| 6.1 样机试制 |
| 6.1.1 关键零件磨削加工设备 |
| 6.1.2 减速整机装配 |
| 6.2 检测装置设计与试验 |
| 6.2.1 效率检测装置与试验 |
| 6.2.2 精度检测装置与试验 |
| 6.2.3 空程检测装置与试验 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与成果清单 |
| 发表的学术论文(第一作者) |
| 参与制定的国家标准 |
| 参与的科研项目 |
| 致谢 |
（9）可变刚度丝驱动连续型机器人的设计与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题来源及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 连续型机器人的结构与驱动 |
| 1.3.2 连续型机器人的变刚度研究 |
| 1.3.3 连续型机器人的数学分析模型 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第二章 丝驱动可变刚度连续型机器人的设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 连续型机器人的总体设计 |
| 2.3 可变刚度连续型机械臂的设计 |
| 2.3.1 机械臂及其末端执行器 |
| 2.3.2 变刚度机构的设计 |
| 2.4 驱动与传动系统设计 |
| 2.5 控制系统搭建 |
| 2.5.1 控制系统硬件 |
| 2.5.2 控制系统软件 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 连续型机械臂构型的数学描述 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维曲线曲杆的几何描述 |
| 3.3 连续型机械臂的基本假设 |
| 3.4 连续型机械臂构型的离散描述 |
| 3.4.1 广义坐标 |
| 3.4.2 绝对坐标值 |
| 3.5 连续型机械臂的几何约束方程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 多关节连续型机械臂的一般静力学模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 虚功原理 |
| 4.2.1 弹性内力虚功 |
| 4.2.2 内摩擦力虚功 |
| 4.2.3 驱动力虚功 |
| 4.2.4 重力与外载荷虚功 |
| 4.3 可求解两类问题模型综合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 静力学仿真实验与刚度分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 机器人样机实现与实验平台的搭建 |
| 5.2.1 实物样机实现 |
| 5.2.2 实验平台搭建 |
| 5.3 静力学仿真与实验 |
| 5.3.1 构型仿真的分段数目 |
| 5.3.2 驱动力为驱动输入的仿真实验 |
| 5.3.3 驱动长度为驱动输入的仿真实验 |
| 5.4 变刚度测试实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）三维机械装配系统精度模型及在变速箱中应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机械产品装配精度分析方法 |
| 1.2.2 公差特征的解耦技术 |
| 1.2.3 基于产品性能的公差优化 |
| 1.2.4 变速箱装配精度分析及对齿轮啮合特性影响的研究 |
| 1.3 课题来源以及本文主要研究内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.3.3 研究内容 |
| 第二章 基于跟踪局部坐标系的装配系统公差模型及精度分析 |
| 2.1 跟踪局部坐标系的建立 |
| 2.2 装配系统递推公差分析 |
| 2.3 递推公差分析模型的线性化 |
| 2.3.1 坐标系之间的微分变换 |
| 2.3.2 一般装配系统公差分析的线性化 |
| 2.3.3 复杂装配系统误差分析的线性化 |
| 2.4 变速箱装配精度分析 |
| 2.4.1 变速箱基本参数 |
| 2.4.2 变速箱装配系统模型 |
| 2.4.3 箱体孔公差模型 |
| 2.4.4 轴承游隙模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 考虑柔性体小变形的装配精度分析 |
| 3.1 基于微分变换的公差与变形的精度综合 |
| 3.1.1 柔性体的小变形 |
| 3.1.2 公差与变形的精度综合 |
| 3.2 考虑误差与变形的装配精度分析 |
| 3.3 考虑齿轮轴变形的变速箱装配精度 |
| 3.3.1 齿轮轴受力分析 |
| 3.3.2 基于有限差分法的齿轮轴弯曲变形计算 |
| 3.3.3 齿轮轴线偏差的计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 轴线公差特征的解耦与偏差的影响因素分析 |
| 4.1 公差特征的解耦 |
| 4.2 基于面积坐标系的轴线公差特征 |
| 4.2.1 面积坐标系 |
| 4.2.2 基于轴线自由度的面积坐标系 |
| 4.3 轴线公差特征的位姿解耦 |
| 4.3.1 轴线公差特征的Plücker坐标 |
| 4.3.2 面积坐标系与笛卡尔坐标系的映射 |
| 4.4 变速箱齿轮轴线偏差的解耦 |
| 4.4.1 箱体孔心线位姿的解耦 |
| 4.4.2 轴承内圈轴线位姿的解耦 |
| 4.4.3 齿轮轴线位姿的解耦 |
| 4.5 变速箱齿轮轴交角误差的敏感度分析 |
| 4.5.1 基于方差的全局敏感度分析 |
| 4.5.2 全局敏感度系数的计算 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于装配精度的变速箱齿轮啮合特性及敏感度分析 |
| 5.1 考虑安装误差的TCA模型 |
| 5.1.1 考虑轴线偏差的齿轮接触模型坐标系的建立 |
| 5.1.2 考虑轴线偏差的斜齿轮齿廓方程 |
| 5.1.3 考虑轴线偏差的斜齿轮法线方程 |
| 5.1.4 考虑轴线偏差的斜齿轮啮合轨迹求解 |
| 5.2 齿轮接触轨迹偏差的计算分析 |
| 5.2.1 极限安装误差条件下的接触轨迹 |
| 5.2.2 接触轨迹偏差的计算 |
| 5.3 齿轮接触轨迹偏差的敏感度分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于变速箱齿轮啮合特性的公差区间优化 |
| 6.1 区间优化 |
| 6.1.1 区间数的比较模型 |
| 6.1.2 非线性区间优化的数学转换模型 |
| 6.2 基于齿轮接触轨迹偏差的公差区间优化 |
| 6.2.1 目标函数的构建 |
| 6.2.2 约束函数的确定性转换 |
| 6.2.3 基于GA的双层嵌套区间优化模型 |
| 6.3 公差区间优化结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| (1)研究内容总结 |
| (2)论文创新点 |
| (3)不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
四、基于微分几何学的机器人操作性能的研究（论文参考文献）
- [1]谐波齿轮的中面曲线表达及轮齿定位研究[D]. 石立腾. 天津工业大学, 2021(01)
- [2]基于多感知信息的空间机器人环境建模及实验研究[D]. 谢桂平. 东南大学, 2020(01)
- [3]机器人焊接作业状态空间的建模、分析及优化[D]. 张桂娟. 佛山科学技术学院, 2020(01)
- [4]空间环境下线缆物性研究与机器人关节稳定性分析[D]. 陈鹏. 沈阳理工大学, 2020(08)
- [5]基于微分几何的非线性系统动力学分析与控制研究[D]. 杨喆. 大连理工大学, 2019(02)
- [6]运动几何学加速度特征及其应用研究[D]. 张楠. 大连理工大学, 2019(02)
- [7]回转关节误差对SCARA机器人末端精度影响研究[D]. 徐尚坤. 大连理工大学, 2019(02)
- [8]机器人用CBR减速器设计理论与试验研究[D]. 孙小肖. 东南大学, 2019(06)
- [9]可变刚度丝驱动连续型机器人的设计与分析[D]. 耿仕能. 天津大学, 2018(06)
- [10]三维机械装配系统精度模型及在变速箱中应用研究[D]. 翟晓晨. 华南理工大学, 2018(08)