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混联支路并联腿运动学分析与尺度综合
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作者 顾昌利 赵佳毅 +1 位作者 饶晓波 高建设 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第3期94-99,共6页
针对步行机器人在核环境下作业时,动力源分散,不便于防护的问题,提出一种动力源集中布置,可用于构建步行机器人的四自由度混联支路并联腿部机构。运用螺旋理论分析其自由度数目、性质及机构特性。建立了运动学反解模型,并分别推导出驱... 针对步行机器人在核环境下作业时,动力源分散,不便于防护的问题,提出一种动力源集中布置,可用于构建步行机器人的四自由度混联支路并联腿部机构。运用螺旋理论分析其自由度数目、性质及机构特性。建立了运动学反解模型,并分别推导出驱动空间和关节空间的速度雅克比矩阵。以两个雅克比矩阵条件数为基础,提出了一种带权重的混合条件数,用于综合评价机构的力传递与运动传递性能。以混合条件数最小为尺度综合目标,先通过单调性分析得到结构参数的取值区间,再应用粒子群优化算法获得一组最优结构参数,为样机加工和其他混联支路并联机构尺度综合提供参考。该新型腿部机构动力源统一后置,便于集中防护,驱动空间具有驱动置换功能和半解耦特性,便于实现位姿控制,在核辐射、高温等恶劣环境下有着良好的应用前景。 展开更多
关键词 核机器人 混联支路 运动学分析 尺度综合 步行机器人
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Delta机械手动力尺度综合 被引量:36
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作者 张利敏 梅江平 +1 位作者 赵学满 黄田 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期1-7,共7页
研究广泛用于高速抓放操作的Delta机械手动力尺度综合方法。在建立系统运动学和刚体动力学模型的基础上,利用奇异值分解原理,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位... 研究广泛用于高速抓放操作的Delta机械手动力尺度综合方法。在建立系统运动学和刚体动力学模型的基础上,利用奇异值分解原理,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位形的出现条件。在考虑工作空间/机构尺度比、速度、精度和刚度等尺度和映射特性约束基础上,利用工程实例研究映射特性约束对尺度参数和动力学性能评价指标的影响规律,并据此综合出一组在满足上述约束条件下使得系统动力学性能最优的尺度参数。 展开更多
关键词 并联机器人 动力性能 尺度综合
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等顶锥角3自由度球面并联机构的全参数解析尺度综合 被引量:21
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作者 黄田 曾宪菁 +2 位作者 曾子平 李佳 张世昌 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第8期15-19,共5页
研究等顶锥角3自由度球面并联机构的全参数尺度解析综合方法。该方法考虑了灵活度各向同性条件和最优传力特性,得到满足这些性能指标的尺度参数封闭解答,在理论上严格证明了前人用数值积分法得到的同一结论。
关键词 球面并联机构 力传递特性 全参数解析 尺度综合
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基于Delta并联机构钵苗移栽机器人尺度综合与轨迹规划 被引量:16
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作者 胡建平 靳合琦 +3 位作者 常燕超 刘伟 韩绿化 杨启志 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期28-35,共8页
Delta并联机构具有速度快、运动精度高、灵活性强等特点,非常适合穴盘育苗过程中的移钵作业及补苗需要。基于三自由度Delta并联机构和气动取苗爪,设计了一种高速钵苗移栽机器人。通过建立Delta并联机构的单支链约束方程,求解出钵苗移栽... Delta并联机构具有速度快、运动精度高、灵活性强等特点,非常适合穴盘育苗过程中的移钵作业及补苗需要。基于三自由度Delta并联机构和气动取苗爪,设计了一种高速钵苗移栽机器人。通过建立Delta并联机构的单支链约束方程,求解出钵苗移栽机器人的可达工作空间;为使其可达工作空间尽可能接近设计工作空间,以机构雅可比矩阵条件数作为惩罚条件,建立起兼顾钵苗移栽机器人整机尺寸与运动学性能的尺度综合目标函数,并应用遗传算法得到机构最优尺寸参数。根据盘到盘钵苗移栽的运动要求,对移栽轨迹进行规划并选取五次多项式作为移栽动平台的运动规律函数。基于机构尺度综合和轨迹规划设计物理样机,并进行盘到盘的钵苗移栽和健壮苗补苗性能试验,结果表明:随着移栽动平台携苗运动最大加速度的提高,钵土破碎率逐渐加大,钵苗移栽合格率逐渐降低,在最大加速度amax为30 m/s2时,钵苗移栽合格率可达95.5%,移栽速率可达2 149株/h,在此加速度下进行健壮苗补苗试验,补苗合格率可达92%,证明了将Delta并联机构用于钵苗移栽机器人的可行性,以及尺度综合和轨迹规划的合理性。 展开更多
关键词 钵苗移栽 并联机构 尺度综合 轨迹规划 性能试验
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一种新型4自由度高速并联机械手动力尺度综合 被引量:31
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作者 李玉航 梅江平 +1 位作者 刘松涛 黄田 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第19期32-40,共9页
研究一种可实现SCARA运动的新型4自由度高速并联机械手动力尺度综合方法。简要阐述该机构中由可变菱形动平台和齿轮增速机构生成绕z轴转动的传动原理。在建立运动学和刚体动力学模型基础上,利用直接和间接雅可比代数特征构造出两类可用... 研究一种可实现SCARA运动的新型4自由度高速并联机械手动力尺度综合方法。简要阐述该机构中由可变菱形动平台和齿轮增速机构生成绕z轴转动的传动原理。在建立运动学和刚体动力学模型基础上,利用直接和间接雅可比代数特征构造出两类可用于描述运动/力在链内和链间传递能力的压力角,并提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。在满足工作空间与机构尺度比、可装配条件等几何约束和运动学性能约束下,综合出一组可使得系统刚体动力学性能全域最优的尺度参数,并利用Adept拓展轨迹预估出电动机参数。 展开更多
关键词 高速并联机器人 动力学性能 尺度综合
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Tricept机器人的尺度综合方法研究 被引量:22
6
作者 吴振勇 王玉茹 黄田 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期22-25,30,共5页
Tricept机器人是目前商业上最为成功的并联机器人之一。提出一种Tricept机器人中三自由度并联机构的最优尺度综合方法。该方法首先导出尺度参数间的关系,其次构造一种均衡条件数全域均值及其极差间矛盾的综合操作性能指标,进而将尺度综... Tricept机器人是目前商业上最为成功的并联机器人之一。提出一种Tricept机器人中三自由度并联机构的最优尺度综合方法。该方法首先导出尺度参数间的关系,其次构造一种均衡条件数全域均值及其极差间矛盾的综合操作性能指标,进而将尺度综合问题归结为一类双参数优化问题。该方法对掌握这类及其他并联机构的运动学设计理论有一定指导意义。 展开更多
关键词 Tricept机器人 尺度综合 并联机器人 工作空间 并联机构
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Delta并联机构工作空间解析及尺度综合 被引量:22
7
作者 高秀兰 鲁开讲 王娟平 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期146-149,145,共5页
提出了Delta并联机构工作空间解析及尺度综合的方法。利用曲面包络理论得到Delta并联机构单开链子空间边界曲面的解析表达式,求得机构可达工作空间,进而导出工作空间包容的最大内切球体及其位置与尺度参数的关系。最后将上述球体作为设... 提出了Delta并联机构工作空间解析及尺度综合的方法。利用曲面包络理论得到Delta并联机构单开链子空间边界曲面的解析表达式,求得机构可达工作空间,进而导出工作空间包容的最大内切球体及其位置与尺度参数的关系。最后将上述球体作为设计空间,以雅可比矩阵条件数在设计空间的全域平均值作为机构操作性能衡量指标进行尺度综合,得到使机构操作性能最优的尺度参数。 展开更多
关键词 并联机构 工作空间 尺度综合
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一种二平动自由度并联机械手动力尺度综合 被引量:10
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作者 张利敏 梅江平 +1 位作者 赵学满 黄田 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期661-666,共6页
研究一种二平动自由度高速并联机械手的动力尺度综合方法.在建立逆刚体动力学模型基础上,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标,该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位... 研究一种二平动自由度高速并联机械手的动力尺度综合方法.在建立逆刚体动力学模型基础上,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标,该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位形的出现条件.建立雅可比矩阵奇异值的显式,提出一组兼顾速度、精度和刚度的传递角约束方程,通过考察奇异值与运动学性能的关系,可将传递角约束方程转化为性能约束方程,同时配以工作空间/机构尺度等约束条件,利用工程实例研究性能约束对尺度参数和动力学性能评价指标的影响规律,由此综合出在满足上述约束条件下使得系统动力学性能最优的尺度参数. 展开更多
关键词 并联机械手 动力性能 尺度综合
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一种新型五自由度混联机械手的概念设计及尺度综合 被引量:10
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作者 李彬 黄田 +1 位作者 张利敏 赵新华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第16期1900-1905,共6页
研究了一种新型的五自由度混联机械手,该机械手由一个三自由度并联机构和一个二自由度旋转头串接而成。在建立三自由度并联机构全雅可比矩阵的基础上,考察机构外力、外力矩对支链驱动力及约束力的映射关系,提出在给定载荷下,支链驱动力... 研究了一种新型的五自由度混联机械手,该机械手由一个三自由度并联机构和一个二自由度旋转头串接而成。在建立三自由度并联机构全雅可比矩阵的基础上,考察机构外力、外力矩对支链驱动力及约束力的映射关系,提出在给定载荷下,支链驱动力及约束力全域最大值均值最小的机构传动性能评价指标。给定机构期望工作空间,并以全局条件数、速度、精度为机构的操作性能指标,研究三自由度并联机构的尺度综合问题。通过单调性分析得到机构尺度参数对上述各指标的影响规律图谱,获得其优化设计区域,根据实际设计要求确定了参数变量。最后给出一组算例,验证了该尺度综合方法的有效性。 展开更多
关键词 混联机械手 概念设计 尺度综合 全雅可比矩阵
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带有预定时标平面四杆刚体导引机构尺度综合的研究 被引量:13
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作者 吴鑫 褚金奎 曹惟庆 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期106-110,共5页
提出并解决了利用连杆转角函数谐波成分“数值图谱”进行带有预定时标刚体导引机构尺度综合的计算机方法。在分析了刚体导引位置转角函数与连杆转角函数之间的内在联系及解决了用理论计算方法确定机构实际尺寸、连杆上标线的位置及机构... 提出并解决了利用连杆转角函数谐波成分“数值图谱”进行带有预定时标刚体导引机构尺度综合的计算机方法。在分析了刚体导引位置转角函数与连杆转角函数之间的内在联系及解决了用理论计算方法确定机构实际尺寸、连杆上标线的位置及机构安装尺寸参数关键问题的基础上, 以曲柄摇杆机构为例, 用该方法建立了一个含有20350 组机构基本尺寸型连杆转角函数的谐波成分数据库。从而可以通过模糊识别方法在已建立的数据库中快速寻找出能够实现给定带有预定时标刚体导引的多个机构, 达到近似实现带有预定时标要求刚体导引机构的尺度综合。给出的算例充分说明了本方法的有效性与优点。 展开更多
关键词 预定时标 尺度综合 连杆转角函数 平面机构
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一种二自由度并联平面机构的尺度综合 被引量:6
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作者 王冰 高峰 +2 位作者 彭斌彬 运红丽 张勇 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2005年第2期21-23,共3页
在确定机构装配方式基础上,求解了二自由度并联机构的位置正反解和速度雅克比矩阵。综合考虑机构工作空间和机构传动角,提出了一种机构尺寸设计的新方法。选择可操作度作为灵巧度评价指标,结合该指标对基于工作空间的尺度综合结果作进... 在确定机构装配方式基础上,求解了二自由度并联机构的位置正反解和速度雅克比矩阵。综合考虑机构工作空间和机构传动角,提出了一种机构尺寸设计的新方法。选择可操作度作为灵巧度评价指标,结合该指标对基于工作空间的尺度综合结果作进一步分析和验证。这个尺度综合方法有益于机构的设计与应用。 展开更多
关键词 尺度综合 工作空间 灵巧度
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Ahut-Delta并联机构改进混沌粒子群算法尺度综合 被引量:15
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作者 张良安 万俊 谭玉良 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期344-351,共8页
针对Ahut-Delta并联机构,提出了一种基于改进混沌粒子群算法的尺度综合方法。首先提出一种改进混沌粒子群算法,即采用混沌立方映射初始化种群,并根据迭代状态指数性调整惯性权重因子,同时进行早熟判断和混沌扰动,迭代获得最优粒子。其次... 针对Ahut-Delta并联机构,提出了一种基于改进混沌粒子群算法的尺度综合方法。首先提出一种改进混沌粒子群算法,即采用混沌立方映射初始化种群,并根据迭代状态指数性调整惯性权重因子,同时进行早熟判断和混沌扰动,迭代获得最优粒子。其次将Ahut-Delta并联机构优化参数转变为粒子维度决策变量,雅可比矩阵的全域均值条件数和全域波动量构建的全域综合性能评价指标在其几何条件约束、传动角约束条件下转换为改进混沌粒子群算法的适应度函数。最终通过改进混沌粒子群算法优化搜索,优化出适应度函数值最小的最优粒子,从而获得Ahut-Delta并联机构在全域运动性能最佳的尺度参数。仿真分析结果表明,所提尺度综合方法具有正确性和有效性。 展开更多
关键词 Ahut-Delta并联机构 改进混沌粒子群算法 尺度综合
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5自由度大工作空间/支链行程比混联机械手的概念设计与尺度综合 被引量:42
13
作者 刘海涛 黄田 +1 位作者 CHETWYND D G 李曚 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期14-20,共7页
研究一类新型5自由度可重构混联机械手的创新设计和尺度综合问题,该机械手模块由一2自由度球面并联机构和一条通过滑移副与之串接的两转动一移动串联运动链组成。该混联机械手由于将定点转动与相对滑移运动解耦,因此具有工作空间/支链... 研究一类新型5自由度可重构混联机械手的创新设计和尺度综合问题,该机械手模块由一2自由度球面并联机构和一条通过滑移副与之串接的两转动一移动串联运动链组成。该混联机械手由于将定点转动与相对滑移运动解耦,因此具有工作空间/支链行程比大的特点,适合高速轻载作业,可作为即插即用模块用于搭建不同类型的加工制造装备。在建立2自由度球面并联机构的速度映射模型的基础上,分析该机构的奇异性和各向同性问题,并以速度雅可比矩阵最小奇异值的全域均值为操作性能指标,研究2自由度球面并联机构的尺度综合问题。通过单调性分析揭示出尺度参数对该指标的影响规律,进而将尺度综合问题简化为求解杆长等式约束问题。最后给出一组算例,使该尺度综合方法的有效性得到验证。 展开更多
关键词 并联机器人 可重构性 概念设计 尺度综合
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面对称3-S■R并联机构的运动学分析与尺度综合 被引量:21
14
作者 汪满新 黄田 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第15期22-27,共6页
研究面对称3-S■R并联机构位置和速度逆解模型的建模方法,揭示连接动平台与支链转动副轴线方位角对位置逆解复杂程度和机构奇异性的影响规律,得到当该角为90o时可得到位置逆解解析解和避免机构构型奇异的重要结论。采用单调分析揭示出... 研究面对称3-S■R并联机构位置和速度逆解模型的建模方法,揭示连接动平台与支链转动副轴线方位角对位置逆解复杂程度和机构奇异性的影响规律,得到当该角为90o时可得到位置逆解解析解和避免机构构型奇异的重要结论。采用单调分析揭示出尺度参数对速度雅可比矩阵条件数全域均值和标准差的影响规律,并采用多目标有约束优化算法得到一组可使机构全域运动学性能最优的尺度参数。 展开更多
关键词 并联机构 奇异分析 尺度综合
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基于遗传算法的平面运动并联机构尺度综合 被引量:5
15
作者 韩旭炤 黄玉美 +2 位作者 陈纯 张永贵 杨新刚 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第1期54-58,共5页
针对混联运动机床开发中所采用的二自由度平面运动并联机构部分进行了深入的研究,介绍了该平面运动并联机构的组成,推导了并联机构的运动学正、逆解求解公式,并给出了速度雅可比矩阵,以雅可比矩阵条件数的倒数作为灵巧度的标准并采用全... 针对混联运动机床开发中所采用的二自由度平面运动并联机构部分进行了深入的研究,介绍了该平面运动并联机构的组成,推导了并联机构的运动学正、逆解求解公式,并给出了速度雅可比矩阵,以雅可比矩阵条件数的倒数作为灵巧度的标准并采用全域综合灵巧度的评价方法,基于遗传算法对该机构的结构参数进行了优化,为该机构的设计开发奠定了基础。 展开更多
关键词 并联机构 运动学 遗传算法 综合灵巧度 尺度综合
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碳纤维多层织机打纬机构运动学分析与尺度综合 被引量:9
16
作者 袁汝旺 陈瑞 +1 位作者 蒋秀明 周国庆 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期137-142,共6页
针对碳纤维多层织造过程中各层纬纱受力一致性需求,提出基于无急回特性曲柄摇杆机构串联的转动-转动-移动副(简称RRP)型基本杆组的轴向六连杆打纬机构,并给出刚体导引与机构几何关系相结合的尺度综合方法。在考虑钢筘极限位置和力传递... 针对碳纤维多层织造过程中各层纬纱受力一致性需求,提出基于无急回特性曲柄摇杆机构串联的转动-转动-移动副(简称RRP)型基本杆组的轴向六连杆打纬机构,并给出刚体导引与机构几何关系相结合的尺度综合方法。在考虑钢筘极限位置和力传递性能的情况下,优化设计打纬机构,确定合理的机构尺寸和传动角。运动学仿真结果表明:钢筘极限位置和打纬动程的误差率均为0.06%,且在前死心时钢筘打纬加速度大,在后死心附近加速度变化较小,利于厚重织物打紧和机器降噪。轴向六连杆打纬机构驱动钢筘垂直作用于碳纤维多层织物的各层纬纱,受力均匀,其尺度综合方法为考虑织造工艺、运动学性能和机构尺寸等特定要求的打纬机构设计与优化提供一定的理论参考和实验数据。 展开更多
关键词 碳纤维多层织机 打纬机构 运动学分析 尺度综合方法
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给定位姿能力和运动灵活度的Stewart并联机器人解析尺度综合 被引量:7
17
作者 刘旭东 黄田 汪劲松 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2000年第2期128-135,共8页
本文利用位置空间的分片解析解答 ,构造出具有非零最小可达章动角球形主工作空间的解析解答 ,探讨了结构参数对球形主工作空间大小的影响规律 ,并据此提出一种满足局部运动灵活度约束和给定位姿能力的 Stewart并联机器人次最优尺度综合... 本文利用位置空间的分片解析解答 ,构造出具有非零最小可达章动角球形主工作空间的解析解答 ,探讨了结构参数对球形主工作空间大小的影响规律 ,并据此提出一种满足局部运动灵活度约束和给定位姿能力的 Stewart并联机器人次最优尺度综合方法 .最后通过算例验证了该方法的有效性 . 展开更多
关键词 并联机器人 工作空间 灵活度 尺度综合 运动学
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可调函数发生机构的尺度综合设计 被引量:4
18
作者 杜力 黄茂林 +1 位作者 向成宣 安培文 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期639-643,共5页
对可调函数发生机构的构型特征从理论上作了较详尽的分析。以脉动式无级变速器为依托 ,分析了满足特定要求的可调函数发生机构的尺寸参数选择对系统的速度波动、传动比及效率等运动学、动力学参数的影响。从理论上推导了可调函数发生机... 对可调函数发生机构的构型特征从理论上作了较详尽的分析。以脉动式无级变速器为依托 ,分析了满足特定要求的可调函数发生机构的尺寸参数选择对系统的速度波动、传动比及效率等运动学、动力学参数的影响。从理论上推导了可调函数发生机构的尺寸参数的近似设计方法 ,以此为基础得出了考虑机构结构特征、运动学性能和满足特定要求的尺度综合设计方法。明确了脉动式无级变速器机构尺度参数的综合设计原则以及其中心距尺寸确定的依据 ,为该产品的标准化、系列化设计奠定了基础。 展开更多
关键词 可调函数发生机构 脉动无级变速器 近似设计方法 尺度综合
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同轴全铰链双输出脉冲发生机构尺度综合与优化 被引量:4
19
作者 杜力 邹昌平 +2 位作者 冯俊 向成宣 黄茂林 《机械传动》 CSCD 北大核心 2009年第4期5-8,38,共5页
以高效率、高平稳性、结构简化为主要目标,对全铰链同轴双输出函数发生机构进行尺度综合。将该六杆机构视作由一套基础四杆机构和一套等价四杆机构并联而成。采用"分组综合"的策略,即先建立"按两个位置综合且瞬时传动比... 以高效率、高平稳性、结构简化为主要目标,对全铰链同轴双输出函数发生机构进行尺度综合。将该六杆机构视作由一套基础四杆机构和一套等价四杆机构并联而成。采用"分组综合"的策略,即先建立"按两个位置综合且瞬时传动比相等"为目标的基础四杆机构综合模型进行求解。再以该四杆机构为基础,运用"变杆长四杆机构"的等价原则,求得与基础四杆机构具有相似运动规律的等价四杆机构的尺寸参数。这样较好地解决了这一特殊的高阶运动参数尺度综合问题。实例综合结果表明该机构脉动值仅为6%。 展开更多
关键词 双输出脉冲发生机构 分组综合 四杆机构 等价四杆机构 尺度综合优化
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3-UPS/PU型飞行模拟器驱动平台基于模拟性能的尺度综合方法 被引量:6
20
作者 洪振宇 张志旭 许致华 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第9期1439-1444,共6页
研究了一种三自由度飞行模拟器驱动平台的尺度综合方法。该驱动平台由动平台、静平台、3条UPS无约束主动支链和1条PU恰约束从动支链组成,并提出从动支链由气动支撑单元构成,通过压缩气体承载主要负载,以提高驱动平台的模拟性能。基于Ray... 研究了一种三自由度飞行模拟器驱动平台的尺度综合方法。该驱动平台由动平台、静平台、3条UPS无约束主动支链和1条PU恰约束从动支链组成,并提出从动支链由气动支撑单元构成,通过压缩气体承载主要负载,以提高驱动平台的模拟性能。基于Rayleigh商和向量的性质,提出了基于向量2范数的模拟性能评价指标,通过单调性分析讨论了各尺度参数对驱动平台刚度、操作性能和模拟性能的影响规律,并通过该影响规律寻求评价函数的最优解。最后通过算例验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 飞行模拟器驱动平台 尺度综合 模拟性能 向量2范数
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