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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
* W  z4 z$ Z; u
( T' n* r( e' x2 c+ `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。' l# L: V5 e: X4 w* S$ ]+ }' C

1 K. x2 f1 O0 d. G) d- T9 ]第一步:拟合曲线
2 n3 N3 E. m2 j1 M9 b# [8 `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。# y! o; t2 z6 s

  h& l* y. Y( z9 l" L第二步:简化模型
4 W/ }  \# d4 d* ~  E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。
3 s! a$ S2 w* h, G+ R. m+ }
( F. Z4 P. y% _& {# V+ V$ S& a第三步:确定参数' t" d: E5 P+ v7 ?/ j  N# e
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……' @' t7 V) K$ }+ ^  S$ y  k! c+ M  X

4 s- m/ f  m* I6 C  f$ v  \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。
# s# G4 l7 e+ q, {7 l/ Q  |1 o8 ^% f3 l. {
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!
5 f) O% x  q7 f- s
3 s! Y9 T/ a! m  G* l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!!!' R0 p: x/ {5 ?/ I' J
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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
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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。
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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。
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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
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 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  _! X1 X: u0 E
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
$ H; A: M0 a1 [& s% A! J
我找时间整理一个简化的版本出来; h! s3 y  f* [
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 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
% l) T, n8 P7 H3 X) ^, |, ?第三步就是机器人学中的D-H参数法嘛。

& F) B$ d0 b& M没接触过机器人。$ c3 _! G  T1 T7 _  k( i8 V
5 D( C( T7 _& D2 G
一不小心这还和高大上接轨了+ ^, G& t- z4 V- ]. _
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 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
' O0 G. b  m! I, \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。

& U) f. A) ~- M5 i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
  p. _7 ^0 o( R0 \  V; y
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 楼主| 发表于 2017-2-7 11:18:14 | 显示全部楼层
universal 发表于 2017-2-7 10:40
! y/ {7 E. a6 B: C+ x/ l! ~做软件的能干机械臂,搞笑呢吧

' n/ w5 t8 j. r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?" k: g) d8 ?& S8 T

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
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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# M1 m, ^; c# A' m) B8 P" o! W
没接触过机器人。( x( _* i, ^6 M8 }; y, j8 ^
6 G3 u0 V  I9 g/ z
一不小心这还和高大上接轨了

2 p4 n1 t* a7 ILZ 干的事情用行话讲就是机构综合
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