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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 1 Q- J% \. L* {# t% k0 j# J. M* {
3 D! {; A7 y# _  S
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。4 o+ T1 c) K; T3 t; D
# Y1 a% k4 n2 A1 {& h3 K! Y5 u
第一步:拟合曲线
# P. m: l2 G, E; v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。
! A4 [2 S, I/ [9 N( |8 y) V' F2 q; W- m5 S3 {
第二步:简化模型
# J$ d# q4 E) H* n2 A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。
  U/ J% s+ K/ D6 Y  P; a- u, d) y% _( U+ [% T
第三步:确定参数/ o+ v* j3 ^0 [/ ^9 D  O
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……* F& F+ R! L% P! ]

& z1 W  m, i7 a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。! Z8 S/ f4 m' ?( V$ o7 ^' q

/ k* H1 V: G  A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!
* F) B; S. j) X1 @: B! x# ~' q5 y5 y/ S$ X  M; j
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!!!, P  e  {& \; F6 f! F
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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
. a: Q& _+ S7 g9 q% o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
3 o2 j6 p# W( r
我找时间整理一个简化的版本出来# ~. P5 P7 ]8 v/ u; J: z+ M
 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& }, U, v2 Q* Z
第三步就是机器人学中的D-H参数法嘛。

$ v# ~8 K/ b+ L% t) `! D9 [没接触过机器人。  \/ D2 U  z: `
' J1 u8 w, a- x& S" K
一不小心这还和高大上接轨了; G3 H* `0 t0 I9 L& ~& I6 P1 A, e  r
 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
% Y8 s1 I+ m$ b* P7 }7 F( |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。

8 \6 m: L( |' a% C" p2 F' W* ?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
4 Y  v' D4 O+ _2 k
 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* L1 Z* {4 i7 N3 B2 F2 j, G
做软件的能干机械臂,搞笑呢吧
7 _. k$ j3 d6 k( v8 i3 P1 H5 d- a
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?8 m* L* o( D' ?' A6 X. ^

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+ ^% |% L0 |: }4 X; c; f
没接触过机器人。. S) j, a) ~$ O% N$ B) h5 s' p% I

# M% c0 V: F; ^8 k- s7 J6 [一不小心这还和高大上接轨了
: G- Y+ w8 r4 u. M
LZ 干的事情用行话讲就是机构综合
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