计算机模拟逼近法分析平面3-DOF并联机器人的运动

提出了用计算机模拟逼近法分析平面3自由度机器人的运动,运用该方法进行了速度加速度分析。先采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术,构造平面3-DOF三自由度机器人的模拟机构。再用两个相同且彼此靠近的平面三自由度机器人模拟机构,构造速度模拟机构,求解动平台上确定点的速度和角速度。最后用两个相同且彼此靠近的平面3-DOF机器人速度模拟机构,构造加速度模拟机构,求解动平台上确定点的加速度和角加速度。计算机模拟结果与解析法的结果比较表明,本文中的方法具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点,可以完成机构的正运动分析,为平面多自由度机构运动分析提供了更有效的工具。     

机器人臂运动分析的计算机模拟逼近法

提出用计算机模拟逼近法求解机器人臂平面多自由度机构的速度和加速度的方法,采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术,构造一些典型的机器人臂多自由度平面连杆模拟机构,再用两个相同且彼此靠近的多自由度机器人臂模拟机构,构造速度模拟机构,求解各个机构输出杆的速度,最后用两个相同且彼此靠近的多自由度平面连杆速度模拟机构,构造加速度模拟机构,求解机构的输出杆的加速度。计算机模拟结果与解析法的结果比较表明,提出的方法不仅具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点,而且可以完成复杂机构的运动分析,为多自由度机构运动分析提供了更有效的工具。     

平面并联2-DOF机构运动的计算机模拟逼近法

提出了用计算机模拟逼近法分析平面2-DOF机构的运动,运用该方法进行了运动分析。先采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术,构造2-DOF机构的模拟机构。再用两个相同且彼此靠近的模拟机构,构造速度模拟机构,求解机构上确定点的速度和角速度。最后用两个相同且彼此靠近的速度模拟机构,构造加速度模拟机构,求解机构上确定点的加速度和角加速度。计算机模拟结果与解析法的结果比较表明,该方法具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点,而且可以完成复杂机构的运动分析,为平面连杆机构运动分析提供了更有效的工具。     

计算机辅助几何法分析平面五杆机构运动的研究

提出了用计算机辅助几何法分析平面五杆机构的运动,运用该方法进行了运动分析。先采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术,构造五杆机构的模拟机构;再用两个相同且彼此靠近的模拟机构,构造速度模拟机构,求解机构上确定点的速度和角速度;最后用两个相同且彼此靠近的速度模拟机构,构造加速度模拟机构,求解机构上确定点的加速度和角加速度。计算机模拟结果与解析法的结果比较表明,该方法具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点,而且可以完成复杂机构的运动分析,为平面连杆机构运动分析提供了更有效的工具。     

求解机器人臂速度和加速度的CAD变量几何法

提出求解机器人臂平面多自由度机构的速度和加速度的CAD变量几何方法。用CAD变量几何技术，构造一些典型的机器人臂多自由度平面机构的模拟机构。再用两个相同且彼此靠近的多自由度机器人臂模拟机构，构违速度模拟机构，求解各个机构输出杆的速度。最后用两个相同且彼此靠近的多自由度平面连杆速度模拟机构，构追加速度模拟机构，求解机构的输出杆的加速度。计算机变量几何方法求解结果与解析法的结果比较表明，文中方法不仅具有简单、快捷、直观、求解精度高的优点，而且可以完成复杂机构的运动分析，为多自由度机构运动分析提供了更有效的工具。     

用计算机几何技术求解多自由度平面机构的运动

综合采用计算机辅助几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动技术，构造一些典型的多自由度平面连杆模拟机构。给定每个输入件的驱动尺寸，确定输出件被驱动尺寸，求解输出运动杆件位姿。利用CAD软件的记录功能，得到机构输出杆件位姿数据。用Excel软件拟合位姿数据，得到每个输入件驱动尺寸与输出件被驱动尺寸位姿拟合曲线和拟合方程。求解了机构输出件的速度和加速度方程。计算机模拟结果表明，该方法简捷直观、求解精度高、重复性好，而且可以完成复杂机构和多自由度机构的运动分析，为机器人和复合运动机构的运动分析提供更有效的工具。     

基于影响系数法的平面3RRR并联机构运动求解研究

分析了平面3RRR并联机构的运动结构,得到求解机构运动的位置逆解方程。应用影响系数的直接法写出机构一阶二阶影响系数,得到驱动连杆与动平台之间速度与加速度的映射关系方程。以给定尺寸参数的平面3RRR并联机构为例,分别用MATLAB编程计算和ADAMS软件运动仿真,得到机构运动的位置、速度及加速度曲线。两种运动求解曲线的吻合,证明了运动方程分析的正确性。在可靠的运动速度仿真结果基础上,利用求一阶导得到机构运动的加速度正解。简便可靠的求解过程为其它并联机构运动分析提供方法参考。     

3-PRC三维平移并联机器人机构的运动学分析

讨论了具有三平移自由度的3—PRC并联机器人机构的运动分析。基于机构运动约束方程,得到机构位置逆解的解析表达式;通过对刚体平面运动和点的合成运动分析,建立机构控制构件与动平台速度和加速度关系,并以显函数的形式表示;运动学解形式简单,便于实时控制。     

用计算机几何技术求解平面机构动力学的方法

提出用计算机几何技术求解平面机构的动力学。采用CAD的几何约束、尺寸约束、尺寸方程和尺寸驱动等计算机几何技术,构造一些典型平面连杆模拟机构。给定输入件的驱动尺寸,确定输出件被驱动尺寸,求出各个杆件运动位姿和一些杆件之间相互位姿尺寸。根据实际工作载荷和机构特点,构造机构模拟力学分析模型,求出作用杆件关键联接铰点的载荷和输入件上的驱动载荷,利用CAD软件的记录功能,得到机构关键载荷数据曲线。计算机模拟结果表明,该方法不仅具有简捷直观、求解精度高和重复性好的优点,而且可以完成复杂机构和多自由度机构的动力分析,为机构的动力学分析提供更有效的工具。     

4SPS+SPR并联机器人运动学参数的变量几何法求解

利用计算机辅助几何约束、尺寸约束和尺寸驱动技术,用于实时求解一个含有欧拉角的5自由度4SPS+SPR并联机器人的运动学参数。首先构造其模拟机构,得到其位姿解;其次,在此基础上进一步构造线速度/线加速度和欧拉角速度/角加速度模拟机构,得到其线速度/线加速度及欧拉角速度/角加速度解。当改变驱动参数时,模拟机构也随之变化,自动求解各项运动学参数。结果表明CAD变量几何法不仅快速直观,而且准确可靠。     

实现滚法中医推拿并串混联机器人的研究

从分析中医推拿主流手法滚法与按揉法的自由度着手,提出一种4SPS-1RCRR型的5自由度并联机器人机构。针对滚法手法滚动频率较高的特点,增加了滚法推拿头机构,进一步提出一种改进型并联与串联机构混联的推拿机器人。在滚法手法中三维移动由并联机构完成,一维转动由推拿头完成。分析了该类机构的拓扑结构、并联机构的运动学反解,并对滚法推拿头进行运动学设计与分析。通过对改进前后模型运用ADMAS软拌进行仿真分析比较,表明该新机型既能避免P副的高频往复运动,又能较好地满足中医推拿中滚法推拿的要求。     

Dynamic modeling of flexible-links planar parallel robots

This paper presents a finite element-based method for dynamic modeling of parallel robots with flexible links and rigid moving platform. The elastic displacements of flexible links are investigated while considering the coupling effects between links due to the structural flexibility. The kinematic constraint conditions and dynamic constraint conditions for elastic displacements are presented. Considering the effects of distributed mass, lumped mass, shearing deformation, bending deformation, tensile deformation and lateral displacements, the Kineto-Elasto dynamics (KED) theory and Lagrange formula are used to derive the dynamic equations of planar flexible-links parallel robots. The dynamic behavior of the flexible-links planar parallel robot is well illustrated through numerical simulation of a planar 3-RRR parallel robot. Compared with the results of finite element software SAMCEF, the numerical simulation results show good coherence of the proposed method. The flexibility of links is demonstrated to have a significant impact on the position error and orientation error of the flexible-links planar parallel robot.     

4-DOF并联机器人型综合与分析的计算机辅助几何法

提出运用计算机辅助几何法来研究新型4自由度并联机器人的型综合问题，利用在CAD软件草图环境下建立的并联机器人模拟机构，基于并联机器人的模拟机构，综合出多种新型4自由度机构，并用计算机模拟法，分析了动平台的运动特性。模拟结果表明，计算机辅助几何法的应用，不但大大简化了并联机器人机构型综合的难度，而且快捷直观，值得推广。     

速度子空间在3-PTT并联机构运动耦合分析中的应用

通过求解3-PTT并联机构各支链的螺旋系得到各支链的速度约束子空间。在机构采取不同的虎克铰安装角度时，根据各支链速度约束子空间的基分析了动平台的自由度及其输出速度分量之间的耦合情况，得到4种不同特性的3-PTT并联机构，其中两种连续机构，用ADAMS软件进行了仿真验证。此外还分析了3-PTT并联机构出现奇异位形的条件及相应位形时，机构丧失或增加的自由度。     

Solving inertial wrench of parallel manipulators using CAD variation geometry

It has been a significant and challenging issue to solve the inertial wrench of parallel manipulators (PMs) for their dynamics analysis and control. A CAD variation geometry approach is proposed for solving the inertial wrench of PMs. First, an initial simulation mechanism of PM, and a simulation mechanism of PM with linear/angular velocity and acceleration are created. Second, when modifying the driving dimension of the active legs, the simulation mechanisms are varied correspondingly, the position, linear/angular velocity and acceleration of moving platform and legs, and inertial wrench of moving platform and legs are solved automatically and visualized dynamically. Third, a 3-DoF PM is illustrated, and the displacement, linear/angular velocity and acceleration, and inertial wrenches of the moving platform and legs are solved using CAD variation geometry and are verified by the analytic solutions. Finally, inertial wrenches of the legs are transformed onto the moving platform.     

Steering control algorithm for efficient drive of a mobile robot with steerable omni-directional wheels

Omnidirectional mobile robots are capable of arbitrary motion in an arbitrary direction without changing the direction of wheels because they can perform 3-DOF motions on a plane. This paper presents a novel mobile robot design with steerable omnidirectional wheels. This robot can operate in either omnidirectional or differential drive modes, depending on the drive conditions. In the omnidirectional mode, the robot has 3 DOF in motion and 1 DOF in steering, which can function as a continuously variable transmission (CVT). The CVT function can be used to enhance the efficiency of the robot operation by increasing the range of the velocity ratio of the robot velocity to wheel velocity. The structure and kinematics of this robot are presented in detail. In the proposed steering control algorithm, the steering angle is controlled such that the motors may operate in the region of high velocity and low torque, thus operating with maximum efficiency. Various tests demonstrate that the motion control of the proposed robot works satisfactorily and the proposed steering control algorithm for CVT can provide a higher efficiency than the algorithm using a fixed steering angle. In addition, it is shown that the differential drive mode can give better efficiency than the omnidirectionaldrive mode.