5-3型6-SPS并联机构位置分析的正逆解析解

应用基于序单开链的机构结构理论,分析计算出5-3型6-SPS并联机构的耦合度为0,直接通过依次求解各个基本运动链的位置求出了机构位置正解的解析表达式,无需复杂的数学推导;又通过求解位置反解及算例,验证了位置正解的准确性。该方法计算简易、几何意义明确,得到的位置正、逆解析式有利于实时控制及工作空间、误差分析等的理论求解与分析。     

3-RPS型并联机构运动正解的研究

并联机构运动学正解是一个位置和姿态耦合的复杂非线性问题,一般难以求得封闭形式的解析解.应用解析法对3-RPS型并联机构进行运动学正解问题进行了求解,并给出正解方程通式以及各项系数值,得到封闭形式的解析解.并给出具体数值实例进行求解,得出全部位置解,同时给出部分机构空间图形验证了解法可靠性.     

空间3自由度冗余驱动并联机构的运动学分析

由n(n<6)条SPS主动支链和一条被动约束支链构成的并联机构结构简单而且承载能力更强,具有非常广泛的应用前景。以4-SPS/S结构的并联机构为研究对象,实现模拟船舶在海浪中的3自由度摇摆运动功能。运用螺旋理论分析4-SPS/S并联机构真实的自由运动特性。运用坐标旋转矩阵变换和矢量导数法,推导出并联机构位置逆解的解析表达式以及各主动支链和动平台的微分运动特性。运用杆长约束条件和Sylvester结式消元法,推导出该机构位置正解的解析解。仿真研究和实例验证结果表明,该机构具有4组位置正解,其中2组为实解,另外2组为虚解,验证了位置正解求解算法的正确性。     

基于ADAMS的并联机构运动学仿真

为了研究飞行模拟器的六自由度并联机构,经过运动学的理论分析,探讨了结构逆解和结构正解问题,两种方法都可以得到运动学方程的解析解.应用ADAMS仿真分析软件对该并联机构建立仿真模型,可以得到运动学的仿真曲线,实际结果证明该软件对并联机构运动学结构逆解和结构正解问题求解的有效性.     

基于Groebner基的平面五杆机构位置分析符号解

基于Groebner基法和计算机符号处理技术 ,对各种结构型式的平面两自由度五杆机构位置分析问题进行了符号求解。该法通过对变量的排序 ,建立多项式对的集合 ,求S -多项式 ,约简等运算 ,将一组多项式方程化简为一个同价的三角化方程组 ,得到了封闭形式的解析解。本文研制的软件可以适用于各种结构形式的平面两自由度五杆机构位置分析进行符号求解 ,导出的三角化的Groebner基不仅可以用于研究输入参数对输出构件位置的影响 ,也可以研究调节构件几何参数对输出构件位置的影响规律。     

一种低耦合度非完全对称2T1 R并联机构的运动分析与刚度建模

基于方位特征(POC)的并联机构设计理论,提出了一种低耦合度非完全对称的2T1R并联机构.首先根据序单开链法的机构运动学建模原理,分别给出该机构位置正反解的求解算法,并通过数值算例验证了其正确性;其次针对该机构的刚度特性问题,基于虚拟弹簧法建立了该并联机构的刚度模型;最后分析了该机构刚度矩阵中扭转刚度和线性刚度的变化趋势,得出该机构的刚度在工作空间内变化较为平稳,能承受较大载荷,为该机构的动力学分析及样机设计提供了理论基础.     

基于牛顿-拉夫森数值算法的杆机构位置求解

较为复杂的平面多杆机构位置描述常以难于求解的非线性超越方程为基础,其各杆的位置求解通常是个难点.而采用了基于矩阵求解的牛顿-拉夫森数值算法使平面多杆机构位置求解得以简化.给定各杆位置一个初始近似解,然后通过迭代的方法,最终使各杆位置的求解满足精度要求,从而获得各杆位置精确解.以平面六杆机构为例,以Matlab软件为工具简便快速的计算出机构各杆位置变化规律,证明其适用于复杂的平面多杆机构位置求解.     

电力系统主接线的状态描述方法

系统拓扑结构分析是电力系统运行、分析与控制的基础工作,发电厂、变电站为电力系统拓扑网络的节点,而且其主接线最为复杂.通过对各种主接线形式的拓扑关系分析,提出电力系统主接线的状态描述方法,该方法不仅能够用解析方法描述设备间和间隔间的网络拓扑关系,而且可以利用信号流图方法求解支路的导通状态,并给出解析形式的支路联通增益.     

基于支链的并联机构位置分析及工作空间分析

目前在分析并联机构的位置与工作空间时,仍是直接对整个机构进行分析,存在过程复杂且无通用性的问题。为解决此问题,从构成并联机构的基本单元(支链)的角度出发,研究了并联机构位置分析与工作空间分析的解析方法。在位置分析方面,依据并联机构所具有的自由度,选择合适的支链并确定驱动副,先建立各驱动副所在支链的位置反解方程,进而得到并联机构的位置反解方程组,再依据并联机构的结构特点,进行位置正解的解析解分析。在工作空间分析方面,首先对位置反解方程组进行形式变换,输入影响因素并利用解析法建立各支链位置工作空间的边界方程,然后对所有支链的位置工作空间求交集,得到并联机构的位置工作空间,最后对并联机构各位置工作空间求并集,得到并联机构的全局工作空间。以3-RPS并联机构为例进行了位置与工作空间的分析与验证,证明了从支链角度进行并联机构位置分析与工作空间分析的方法的正确性和可行性。     

具有解析式位置正解的三自由度并联机构逆动力学求解

针对一种具有解析位置正解的新型三自由度并联机构,求解了其逆向动力学方程.不同于传统的使用逆运动学的动力学研究,通过正向运动学分析,建立并求解了机构的位移、速度、加速度方程;基于牛顿-欧拉法,通过对各杆件的受力分析,构建并求解了机构的逆向动力学方程;通过Matlab编程计算与ADAMS仿真,对逆向动力学进行了算例验证,各移动副的驱动力最大误差分别为:1.32％,5.8％,5.2％,且动力学求解结果满足实时性要求.研究结果为该机构的设计制造和应用提供力学上的理论依据.     

Research of 6-DOF Serial-Parallel Mechanism Platform for Stability Training of Legged-Walking Robot

The concept of legged-robot stability training with a training platform is proposed and a serial-parallel mechanism platform with 6 degrees of freedom is designed for this target. The designed platform is composed of 4-DOF parallel mechanism with spherical joints and prismatic pairs, and 2-DOF serial mechanism with prismatic pairs. With this design, the platform has advantages of low platform countertop, big workspace, high carrying capacity and high stiffness. On the basis of DOF analysis and computation of space mechanism, weight supporting auxiliary mechanism and raceways-balls supporting mechanism are designed, so as to improve the stiffness of designed large platform and payload capacity of servo motors. And then the whole structure design work of the platform is done. Meanwhile, this paper derives the analytical solutions of forward kinematics, inverse kinematics and inverse dynamics. The error analysis model of position and orientation is established. And then the simulation is done in ADAMS to ensure the correctness and feasibility of this design.     

一种新型具有三维移动自由度并联机器人运动学分析

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理 ,设计构造了一种动平台能实现空间三维纯移动的并联机器人机构 ,进行了机构运动输出特性分析及运动确定性分析 ;给出了其位置分析的正、逆解析解 ,并分析了该机构的输入—输出运动解耦性     

六自由度模块化机械臂的逆运动学分析

针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法对机械臂操作空间进行描述,在考虑机械臂运动学约束的基础上,得到以关节角度为变量的正运动学模型.通过分析正运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解机械臂的正运动学模型,得到了该类机械臂逆运动学的完整解析解.通过仿真验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划.     

新型三自由度并联机床及其运动学模型的建立

提出了一种可实三自由度平均的实用,新型并联机床机构,无需采用附加的平动机构,减少了干涉的可能。对其基础的运动学设计进行了研究,可用指导实际的样机制作。     

一种新型解耦二腿三维平移并联机构及其运动分析

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理,设计了一种动平台能实现空间三维纯移动的二腿并联机器人机构,对其进行了机构运动确定性分析、运动输出特性分析;还给出了其位置分析的正、逆解析解及速度解析解,讨论了该机构的输入-输出运动解耦性。     

一种四足磁吸附爬壁机器人运动学分析及仿真

为实现爬壁机器人在不同曲率的铁基壁面上可靠吸附和自由运动,设计了一种能够全方位运动的四足磁吸附爬壁机器人。首先运用修正的Grübler-Kutzbach(G-K)公式对机器人进行了自由度分析。然后采用D-H法建立了机器人行走腿的连杆坐标系,分析了行走腿的正逆运动学。接着将机器人视为并联机构,分析了运载平台的正逆运动学,给出了逆运动学的解析解,并使用了一种基于牛顿法的求解含有冗余方程的数值算法得到了正运动学的数值解,建立了完整的机器人运动学数学模型。为了验证所建数学模型的正确性,使用Matlab根据所建数学模型编写计算程序,在Matlab和Adams中分别做了相同的正逆运动学仿真进行对比验证。最后使用螺旋理论得到了机器人的雅克比矩阵,结合Grassmann线几何理论分析了机器人的正逆运动学奇异位形,并验证了非冗余驱动时的一种正运动学奇异位形,给出了避免奇异性发生的方法。自由度分析结果表明运载平台具有六个自由度,能够完成空间全方位运动,机器人的结构设计合理;Matlab和Adams的仿真结果一致并且正逆运动学能够相互验证,说明了所建的数学模型的正确性,为机器人的运动控制、轨迹规划提供了理论基础;奇异性分析得出了机器人的奇异位形,为避免机构奇异性的发生提供了方向,利用逆运动学奇异性实现了无功耗静止。     

一种新型3-RPRRR并联机构的运动学分析

对一种新型3-RPRRR并联机构进行了运动学分析。首先,基于约束螺旋理论,利用修正的Grübler-Kutzbach自由度计算公式分析了该机构的自由度。然后对该机构进行了位置反解分析。最后采用虚设机构法与运动影响系数理论相结合的方法对该机构进行了速度和加速度分析,并进行了数值验证,表明该方法表达简洁,易于求解。所有这些研究表明：该机构的运动学性能稳定,适合实际应用。