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【魍生技】数学思维在结构设计中的应用

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发表于 2017-2-6 19:35:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 魍者归来 于 2017-2-6 21:37 编辑 ' \9 ?  B* H$ M5 ]% x
7 i( d9 Z5 S2 K6 t' Z( g
曾经给一家公司做过平面关节式工作臂(类似挖掘机的工作臂),由于客户只提供了使用条件的要求,而没有具体的参数要求,所以,工作臂的长度,铰接点的位置都要自己来搞定。  w" ^' c2 Q) Q" u- F/ b4 X3 [4 t& F

8 q2 c. g# v- B; K  R- m. R4 R$ Z第一步:拟合曲线
; ~4 o* n8 A: K( A+ {* k根据用户提供的使用条件确定特征点,绘制拟合曲线,反求多元方程,高中难度。8 [! K" i% ~9 G' k8 l' c
! }. B- l5 v; q% q  s8 h$ u
第二步:简化模型: z8 X7 n$ R; a2 F9 Z
将工作臂简化成开式多段连杆机构,《机械原理》第一章的东西。
& C" _" x" W; Z/ G% O* g* F
! |. t) t- C. u4 \& V; E; T第三步:确定参数7 l6 `! L: C# ]7 a7 I
结合相似的产品,初选参数,然后验证,修改,再验证……直到满足设计要求。常规套路自然是依靠经验数值了,可惜这个是新产品,能参照的内容不多,如果依靠尝试的话又太消耗时间了……6 [) f( I" o8 Y! b% T

/ ?$ {2 y3 N! Z  m  j, `4 N解决方法:以机架与工作臂的铰接点为原点o,其他各点分别为a、b、c……用极坐标表示各点参数,用矩阵表示各段连杆,用坐标变换法求出各点的绝对坐标,以此来确定参数。用VB建立迭代计算程序,为点增加极值范围约束和基础增幅,让计算机求出参数并与理论曲线逼近,得出最终的参数方案。4 e  r% \8 K4 M8 b* C8 A" P  \

4 @8 k' B6 t6 O结论:原本计划一周的工作,最后在1天内搞定,不禁感慨——数学确实是个好东西!
% P% v5 Z  Z; V" z5 Y# C, h- u) v, M/ m- w0 `
后记:事情并没有到此为止,之后和一个做软件的朋友聊起这次经历,朋友一脸错愕:“早说啊,我这有现成的东西,虽然要求有差异,但是稍改一下,就行,别说一天,一小时都用不了……巴拉巴拉。”所以,工具很重要,但是人脉也一定要利用起来啊!!!
% v: V/ N& o) \1 y& P
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发表于 2017-2-6 20:47:33 | 显示全部楼层
要是在不涉及商业机密的条件下,能给出具体的实例和解决过程就好了
发表于 2017-2-6 21:32:25 | 显示全部楼层
第三步就是机器人学中的D-H参数法嘛。
发表于 2017-2-6 21:32:47 | 显示全部楼层
虽然最终要的是结果,但有时追求结果的过程也很让人享受。
发表于 2017-2-7 10:40:15 | 显示全部楼层
做软件的能干机械臂,搞笑呢吧
 楼主| 发表于 2017-2-7 11:15:10 | 显示全部楼层
twinklema 发表于 2017-2-6 20:47
$ y4 ^( v' Z0 V要是在不涉及商业机密的条件下,能给出具体的实例和解决过程就好了
* O1 n1 a6 j6 S/ ]' D7 _
我找时间整理一个简化的版本出来
  L: t+ i/ y* p+ G9 x& w
 楼主| 发表于 2017-2-7 11:15:42 | 显示全部楼层
bigprawn 发表于 2017-2-6 21:32
- a1 v" P3 s/ C4 J5 W' p, b第三步就是机器人学中的D-H参数法嘛。
. T4 ]" w' O& [+ c0 P- I, o9 W+ Z- b
没接触过机器人。& D4 \' g4 M) ]* E, e* M" e

) b: S+ y/ l( \+ R一不小心这还和高大上接轨了
0 A$ z6 y4 L! `2 L" d
 楼主| 发表于 2017-2-7 11:16:50 | 显示全部楼层
albert.tang 发表于 2017-2-6 21:32
4 J4 a' y) B8 P; \6 [( A虽然最终要的是结果,但有时追求结果的过程也很让人享受。
! O, e! X8 U- ~+ }, _' R* `
其实走在一条非常规的道路上,心惊肉跳才是真的……万一是条绝路咋整3 g* G" ?: s5 g& w
 楼主| 发表于 2017-2-7 11:18:14 | 显示全部楼层
universal 发表于 2017-2-7 10:405 H8 I4 _& E# Q: Q3 e/ [8 {
做软件的能干机械臂,搞笑呢吧

+ S$ Q* I4 n: J! x& b, \" b还真不搞笑,Autodesk大中华区技术工程师都是科班出身的,干个工作臂也不算跨界吧?4 q7 {, Y9 T$ r0 P# a

点评

大侠,不是瞧不起人,机械臂也分难易,真要是划轨迹还得作动力学分析,没那么简单的,光考虑元件都得一个小时,他说软件一小时有点大话。  发表于 2017-2-7 13:53
发表于 2017-2-7 12:39:06 | 显示全部楼层
魍者归来 发表于 2017-2-7 11:15
. L( N( B7 n. T+ K1 U" {没接触过机器人。  N+ a! R/ B8 Z6 m4 I( E) F

6 ?1 {6 Y5 J/ n& l8 ?# u, q/ D一不小心这还和高大上接轨了

( r: p* V- n+ n; o) hLZ 干的事情用行话讲就是机构综合
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