新型-平移一转动并联机构及奇异位形分析

根据并联机器人机构结构综合理论,以单开链支路为单元,改进了一种能实现空间一维移动和一维转动的二自由度并联机构。运用封闭矢量多边形投影法建立了该并联机构的运动学模型,得出了基于Jaco-bian矩阵形式的机构运动学输入输出方程。采用Jacobian代数法对机构的奇异位形进行分析,得出机构可能出现奇异位形的类型和条件。通过ADAMS虚拟样机的模拟和仿真,验证理论分析方法和相关结论的正确性,为将该并联机构用作中医推拿机器人的末端执行器,有效完成多种推拿动作提供重要保障。     

新型三自由度并联机器人奇异位形研究

针对一种新构型的3-RRRT并联机器人奇异位形进行了研究,提出了一种建立运动学模型与研究奇异位形的方法,利用并联机器人支链中支杆的方向余弦和动平台绝对位置坐标为系统广义坐标的方法,推导了机构运动学模型和计算奇异位形的条件方程,在此基础上,提出运用浮点遗传算法和拟牛顿法相结合的混合遗传算法在MATLAB上编制奇异位形仿真程序,得到3-RRRT并机器人奇异位形分布情况,此结论对3-RRRT并联机构的运动控制及轨迹规划有重要意义.     

一种新型3T1R并联机器人的拓扑结构设计及运动学分析

提出了一种新型三平移一转动并联机器人。采用方位特征理论(POC)分析了机构的拓扑结构特征,运用Yang-Sun方法计算机构的自由度并确定了机构的运动特征。建立了运动学模型,根据构件的空间几何关系,列出了该并联机构的运动学方程。求出机器人的位置反解和正解。该方程也为该机构作进一步的运动学动力学及优化设计研究打下基础。     

索杆混合驱动并联机构设计与工作空间分析

提出一种新型索杆混合驱动并联机构,在SolidWorks中构建整体装置模型。利用空间向量分析法推导了该机构的运动学逆解模型;分析了并联平台静止状态下受力平衡关系,建立静力学平衡方程,并在此基础上讨论了机构可控工作空间的求解方法;在给定机构运动副的约束条件下,对动平台姿态可控工作空间进行数值仿真,得到仿真图像。搭建索杆混合驱动并联机构试验平台,进行末端动平台位姿变换试验。试验结果与运动学模型和工作空间数值仿真图像对比,结果表明,动平台位姿与柔索长度的关系满足运动学反解模型,末端动平台姿态可实现工作空间仿真图像中最大姿态偏转角度。研究工作为后续机构的实际应用和性能优化奠定了一定的理论基础。     

一种3-PRS并联机构正向运动学求解方法

并联机构正向运动学求解复杂、存在多解,是研究的热点和难点。提出用D-H法和图形可视化相结合的方法对3-PRS并联机构进行正向运动学求解的方法。首先,对机构中的球铰做等效转换,运用D-H法对支链进行运动学分析,推导出3-PRS并联机构的正向运动学方程;然后,采用迭代法得到16组正向运动学方程的解,通过可视化编程,直观地得到3-PRS并联机构的位形,即得到并联机构的运动学正解。结果表明,所得到的一组运动学正解与实际结构的位形相符。该方法有效、正确,并适用于求解其他类型的并联机构正向运动学。     

新型无耦合两移动并联机构的设计与运动学分析

针对并联机构的强耦合性问题,提出了一种新型无耦合两移动并联机构,包含3条分支运动链,其中,第一条和第二条分支运动链结构相同,均为RURR型结构,第三条分支运动链为由3个轴线平行的转动副组成,且其为纯约束分支.基于螺旋理论分析了机构的自由度和输出特性;利用驱动力螺旋和封闭环矢量法建立了机构运动学模型,推导出机构的位置、速度和加速度方程;详细讨论了机构的奇异性,得出机构的奇异位形;应用Matlab和Adams软件进行运动学仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

一种低耦合度半对称球面并联机构的设计、拓扑分析与运动学

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论,设计了一种低耦合度半对称的三转动(3R)球面并联机构,分析计算了该机构输出运动的方位特征集(POC)、自由度以及耦合度(κ=1)三个主要拓扑特性;其次,运用序单开链法运动学原理求解了位置正解的数值解。再次,基于导出的机构位置反解公式,分析了动平台的工作空间,并基于Jacobian矩阵对机构奇异位形进行了分析;最后,利用Matlab给出工作空间中的奇异轨迹。     

一种可重构、部分运动解耦的空间n维平移1维转动并联机构的拓扑及其运动学设计

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出了一种动平台可重构的三自由度并联机构RPa3R-R+RSS。对该机构的运动输出特性进行分析,表明该机构动平台能产生空间n维平移1维转动（nT1R,n=2,3）的输出运动且具有部分运动解耦性,通过动平台的重构可赋予动平台的转动绕3个特定转动轴x、y、z输出;计算了机构的自由度和耦合度;基于序单开链的运动学建模原理,建立了该机构动平台绕任意转动轴输出构型下的通用运动学模型;对动平台绕z轴转动输出构型下的运动学进行了分析,包括位置正反解、工作空间形状与大小、动平台转动能力、机构的奇异位形条件,以及机构的速度和加速度计算与仿真分析。     

2-UPR-SPR并联机构转轴分析

两转一移(2R1T)并联机构转动自由度的轴线包括瞬时转轴和连续转轴。转轴的性质和在空间的分布对2R1T并联机构的轨迹规划和运动学标定等具有重要意义,尤其是在对末端姿态能力要求高的应用如五轴数控加工中更为重要。五自由度Exechon混联加工中心被广泛应用于高端制造业,其由属于2R1T并联机构的2-UPR-SPR并联机构和RR串联机构组成。运用螺旋理论,建立2-UPR-SPR并联机构在初始位形、动平台发生单自由度连续转动后的位形、动平台发生两自由度连续转动后位形下的各分支运动螺旋系和约束螺旋系。根据刚体转轴与约束力作用的关系,确定了动平台的两条连续转轴,这两条转轴的方向与机构位形相关,且分别过参考坐标系原点和球铰中心点。     

混联贴标机构运动学分析及工作空间研究

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景提出一种新型3T2R混联机构,该机构由3-RRP~(4R)R并联机构和2自由度旋转串联机构串接而成。提出运用两次蒙特卡洛法相结合的办法求解混联机构工作空间。建立混联机构运动学模型,根据并联机构的几何关系得到反解方程,并确定并联机构工作空间的约束条件,采用蒙特卡洛法得到并联机构工作空间内的点集;根据坐标变换矩阵求得串联机构运动学正解及混联机构运动学正解,并将并联机构工作空间内的点坐标代入混联机构位置正解中,采用蒙特卡洛法得到混联机构的工作空间内的点集。     

一种零耦合度且运动解耦的新型3T1R并联操作手2-(RPa3R)3R的设计及其运动学

零耦合度(κ=0)及输入-输出运动解耦的三平移一转动(3T1R)并联机构,不仅运动学、动力学分析简单,而且运动控制与轨迹规划容易,因而在制造业中具有潜在的运用前景。根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和方法,设计出一种零耦合度且部分运动解耦的新型3T1R并联操作手2-(RPa3R)3R,并对之进行拓扑特性分析,给出了其方位特征POC、自由度DOF、耦合度κ等主要拓扑特征;基于序单开链(SOC)的运动学建模原理,给出了该机构位置正解求解的封闭形代数方程,并求得其数值解;基于导出的机构位置反解公式,分析了机构产生三种奇异的几何条件;同时,求解了机构的工作空间和转动能力;给出了该操作手机械结构设计的三维CAD模型。研究成果为该操作手的运动尺寸优化、样机研发以及动力学研究奠定了理论基础。     

新型并联机器人工作空间分析及运动仿真

通过机构学构型理论,优选设计几种2T1R型新型并联机器人机构,通过空间机构运动学理论,对其进行了工作空间分析、奇异性分析,并通过三维造型和运动仿真分析了此类并联机器人运动问题,为实际应用和新产品开发打下基础.由于约束链对工作空间的影响很大,合理设计约束链能得到较大的工作空间.通过奇异性分析可以得到该类机构在工作空间中没有奇异形位和不定形位,具有良好的可操作性的结论.通过运动学仿真,验证了该并联机构能实现2T1R运动,具有3个自由度;位移、速度曲线光滑,运动连续平稳;动平台中心可以实现较大范围的摆动,具有工作空间较大的优点.     

基于ADAMS的5-P4R并联机器人运动学分析及仿真

对一种改进后的三自由度5-P4R并联打磨机器人进行运动学分析,并采用CAE软件ADAMS进行运动学仿真。运用螺旋理论分析并联机器人的自由度,通过D-H法建立机构运动学方程并求取运动学逆解,运用CAD软件Solidworks建立并联机器人虚拟样机后导入CAE软件ADAMS环境中,对虚拟样机添加约束条件和驱动函数进行正向和逆向运动学仿真,验证了改进结构的可行性和稳定性。     

RR&P5R型全球面工作空间解耦并联机构研究与优化

具有大球面及完整球面工作空间的球面并联机构是大角域工作空间应用领域研究的重要方向之一。针对当前球面并联机构存在工作空间不足的问题,基于双摇杆机构输入与输出差异化的特性,提出了一种新型2自由度全球面解耦并联机构构型思想,设计了一种RR&P5R型2自由度全球面工作空间解耦并联机构;通过运动学分析,建立了该机构的运动学方程,给出了机构的位置、速度和加速度的表达式;以支链最小输入量q2为优化目标,对机构进行了结构尺寸优化;对RR&P5R型和RR&PRR型球面解耦并联机构进行了性能对比。结果表明,RR&P5R型具有更好的工作性能。研究结果将为大角域球面工作空间需求领域提供重要的理论依据。     

2T1R并联机构的运动学及工作空间分析

针对并联机构兼具误差小、精度高的特点,提出一种含1条冗余支链的新型2T1R双层并联机构。首先,构建坐标系,基于螺旋理论对机构的自由度进行分析,得出该机构具有3个自由度的结论,其中一条支链为冗余支链。其次,根据机构的运动特性,建立机构的运动学正解和逆解模型。通过具体的数值算例得出运动学正解模型的变化曲线和逆解的数值结果。将理论计算结果与ADAMS仿真结果进行对比分析,验证了所构建运动学模型的正确性。最后,进行机构的工作空间分析,得到动平台Ⅱ能显著扩大z向的工作空间和姿态角大小。该研究为机构的构型设计及实际应用提供理论依据。     

一种新型3-RPR并联机构及其运动学分析

提出了一种能实现沿Y、Z轴平移和绕X轴转动的3-RPR型三自由度并联机构,运用螺旋理论分析了该并联机构实现二维平移和一维转动的机构学原理,计算了机构自由度,进行了驱动输入选取与论证,并进行了奇异分析,提出了减少奇异的参数设计条件,运用多体系统运动学理论建立了运动学模型,研究了运动学正反求解,并进行了数值仿真验证,最后分析了机构的工作空间。该并联机构是一种支链完全相同的半对称并联机构,结构较为简单,是对2T1R并联机构的重要补充,可应用于工业装配机器人、姿态调节器、并联机床、工作台等领域。     

基于影响系数3-RPS并联机构运动学分析与仿真

利用环路方程法推导了3-RPS三自由度并联机构的一阶、二阶影响系数表达式。在3-RPS并联机构的一阶、二阶影响系数的基础上,研究了其运动学逆解问题。建立基于影响系数的运动学模型,运用Matlab软件进行了并联机构运动学仿真,分析驱动位移、速度和加速度曲线,得出3-RPS并联机构一阶、二阶影响系数的特性,其一阶、二阶运动影响系数与原动件运动无关,只与其运动学尺寸、类型和位置有关。     

空间3-UPU/UPU型并联机构的运动学求解与刚度分析

以空间3-UPU/UPU型并联机构为研究对象,研究此并联机构的运动学及刚度问题。首先,建立此并联机构的运动学模型,求出此并联机构的位置逆解以及此并联机构的Jacobioan矩阵;其次,利用软件RecurDyn V7R3进行仿真分析,得到此并联机构位移及速度随时间变化的曲线图。最后,对此并联机构全局刚度模型求解及性能分析,再通过软件Matlab仿真分析此并联机构的结构参数的变化对刚度的影响,得出三维图。以上对3-UPU/UPU型并联机构的运动学、运动特性分析以及刚度求解为此并联机构机构的进一步分析提供了理论基础。     

一种一平移两转动并联机构的运动学与工作空间分析

以1T2R并联机构为研究对象,详细论述了该并联机构机型的特点、数学模型与三维模型的建立、运动位置的正反解计算、运动仿真和结果分析四块内容。首先采用解析法建立空间位置数学模型,分析计算1T2R并联机构的位置正反解;其次,建立1T2R并联机构的虚拟样机模型,并结合ADAMS软件进行运动学位置仿真和MATLAB软件求解理论位置曲线以验证所求位置正反解的正确性;最后,利用位置正反解求解动平台的中心坐标,并利用MATLAB计算1T2R并联机构的运动空间,并进行分析。     

6-PUS并联机器人的奇异性分析

本文对6-PUS并联机器人的奇异位形进行了分析。在运动学分析的基础上得出了该类并联机器人的运动学方程。将并联机器人的奇异条件表示为矢量的混合积形式,然后根据矢量混合积与并联机器人腿在空间的几何关系,给出了6-PUS并联机器人几种出现奇异位形的腿的几何条件。