并联机器人的研究进展与现状(连载)

并联机器人是20世纪80年代新兴起的先进技术，是一类全新的机器人。引起了国际学者的广泛关注。论文根据掌握的大量并联机器人文献，对其构型、运动学、动力学、机构性能和控制策略等几个领域的主要研究成果进行了系统总结，并指出了尚未解决的一些主要问题。     

Delta并联机器人的研究进展

Delta并联机器人是一种最经典的空间三自由度并联机构,弥补了串联机器人存在的许多不足,是目前应用最为成功的高速并联机器人之一,吸引了国内外许多学者的关注。根据查阅的大量相关文献,对Delta并联机器人在运动学、动力学、机构性能、控制策略等方面的研究成果进行总结,进而探索Delta并联机器人的研究趋势和尚未解决的难题。     

3-PUU并联机器人机构及其运动学

介绍了一种空间三自由度并联机构3-PUU,该机构有动平台、定平台和3个连接支链组成,动平台相对于定平台有2个转动和1个移动.该机构动平台和定平台之间的连接全部由万向铰链完成,结构简单、对称,刚度高,控制简单;P副水平布置,动平台重力由导轨承担,丝杠轴向受力小,刚度好;相对于3-PRS两转一移机构,绕X和Y轴允许摆角大.文中建立了运动学方程,通过计算给出了位置反解和Jacobi矩阵,为速度分析和奇异性分析打下了基础.     

三自由度并联机器人运动学和动力学建模与仿真

为解决三自由度并联机器人运动学正解求解困难和动力学建模复杂等问题,利用一种三闭环矢量法建立并联机器人运动学模型,并且采用三球体交叉点法,对并联机器人的运动学正解问题进行分析;运用虚功原理对并联机器人进行动力学建模,使得求解和建模过程变得简单、详细和直观。在MATLAB中建立模型,并在V-REP软件中进行仿真验证,搭建物理环境,对整机系统进行试验研究,验证了运动学和动力学模型的正确性和实时性     

并联机器人的研究进展与现状(连载)

由于并联机器人系统的复杂性，其控制策略、控制方法的研究非常困难。最初设计控制系统时。常常把并联机器人的各个分支当作完全独立的系统，使用一些常规控制方法进行控制，在实际中难以实现或得不到令人满意的控制效果。最近几年，国内外学者对并联机器人控制策略的研究才有了一定进展。     

3-RRRT并联机器人轨迹跟踪控制研究

为了实现3-RRRT并联机器人的轨迹跟踪控制,在运动学分析的基础上,应用拉格朗日方程建立了3-RRRT并联机器人的动力学模型。设计了基于计算力矩算法的控制律,并利用Matlab软件进行了控制器仿真。仿真表明计算力矩控制可以使3-RRRT并联机器人实现全局稳定的动态轨迹控制。     

六自由度并联机器人的运动学分析与仿真

基于动平台和定平台之间的矢量关系,推导出三杆六自由度并联机器人的运动学逆方程,并进一步分析了驱动杆的速度和加速度,并结合实例进行了计算机仿真。     

基于SimMechanics的新型3UPU UPS并联机器人仿真研究

针对一种新型3UPUUPS并联机器人进行了运动学和动力学分析,建立该并联机器人的运动学及动力学模型,在此基础之上运用Mat Lab中的Sim Mechanics模块精确建立该并联机器人仿真模块。根据该并联机器人的运动情况设计动平台运动轨迹,经逆解模块产生各个支链的运动轨迹,设计PID驱动控制器驱动该并联机器人进行仿真。最后将数值计算与仿真结果进行对比分析,结果表明:该种方式建立的机械模型和控制均都符合实际系统特性,并且避开了并联机构平台复杂的建模过程,对其他并联机构有很大的借鉴意义。     

名优茶并联采摘机器人逆向运动学分析

结合并联机构的特点及茶叶采摘技术,创新性地开展了名优茶并联采摘机器人的研究。建立了机器人逆向运动学模型,利用齐次坐标变换计算出机器人运动学逆解;并在给定运动激励下,在MATLAB中绘制出动平台驱动臂的转角曲线。运用Pro/E绘制机器人三维图并导入ADAMS,建立了机器人虚拟样机模型,通过仿真获得驱动臂的转角曲线。上述两种方法的比较结果验证了机器人逆向运动学问题计算的正确性,同时表明了ADAMS仿真结果具有较好的精确性,并在此基础上制作了机器人原理样机。     

3-DOF平面并联机器人的类型分析与运动学

根据3-DOF平面并联机器人过渡关节为转动关节或移动关节,推知其过渡（关节）变量为转动变量或移动变量,将其分为两种类型,即过渡变量为转动变量的第一类和过渡变量为移动变量的第二类平面并联机器人。并导出了各类型具有的标准运动学模型及其解的结构。类型一的运动学正解为一元六次方程,最多有六组解;类型二的为一元二次方程,最多有两组解。反解运动学模型为一元二次方程或有惟一解。     

一类3自由度空间并联机器人机构的设计及分析

基于单开链单元理论提出一种分支中含有平面6杆闭回路结构的空间并联机构,该机构的主动副为3个移动副,动平台相对静平台具有二维移动和一维转动(2T1R)自由度.通过将此机构的部分运动副替换又得到另外两种新型2T1R并联机构.分析了这类机构的位置逆、正解,其中位置逆解具有唯一性,而正解有两个.讨论了机构的工作空间和运动耦合性.由于这类机构结构简单,而且其运动学解具有弱耦合性,使得轨迹规划和控制较为简单,因此这类机构具有潜在的应用前景.     

一种蜂窝板装配机械手用新型柔性夹具研制

针对尺寸多样、低刚度和易损性等特性导致蜂窝板自动搬运较为困难的问题,设计一种基于可调环的装配机械手用新型柔性夹具。分析蜂窝板夹具性能的特殊要求,并在此基础上提出一种基于线绳环的柔性夹具概念。在静态几何形状环的基础上,进一步设计一种具有可调环的柔性夹具。为了进一步提高灵活性,还设计了相匹配的组合模式环控制方法,以有效改变环的几何形状。最后,制备了由6个环构成的原型并进行了测试,以确定不同蜂窝板的最佳夹持参数以及量化夹持力。研究结果表明：对于0.7 mm绳和1 mm绳,夹持力都先增加到最大,然后又减小,证实了环尺寸与行程相关的假设。其中,0.7 mm绳不会损坏任何材料,具备了更大的灵活性。在不造成损坏的条件下,该柔性夹具可有效适用于各种类型蜂窝板的自动化夹持,具有较高的灵活性和灵敏度。     

二平动自由度高速并联机械手位置控制

文章研究一种二平动自由度高速轻型并联机械手的位置控制技术.首先建立一种含有几何误差的位置逆解模型,在此基础上,以NI运动控制卡 PC构筑了系统硬件平台,并采用图形化的编程环境Labview开发了控制系统软件.最后,通过实验获得了机械手末端执行器的位置误差跟随曲线,结果证明控制效果良好.     

并联机器人机构的创新与应用研究进展

简要介绍并联机器人的研发历史和现状,重点介绍了实用化进程较高的Stewart平台、Delta并联机器人和Tricept并联机床的应用,同时介绍了我国在并联机床研制方面的情况.评述了近年来在少自由度并联机器人机构的机型创新与应用方面的研究进展.认为具有各自应用背景的新型并联机器人机构成为并联机器人研究的热点.提出了并联机器人机构研究需要解决的问题.     

基于SimMechanics的平面二自由度并联机构运动学与动力学仿真

提出在MATLAB中的SimMechanics模块集下对机构进行建模与仿真分析的一种快速高效的计算机辅助分析方法,并应用于2-PPr平面二自由度并联机构的运动学与动力学模型仿真与分析.结果表明该机构具有良好的运动特性和较高的刚度,在两驱动非同步输入情况下,不会出现卡死现象.在SimMechanics模块集下给定两个驱动的输入规律,可以快速求解得到末端输出构件的运动速度、加速度和输出力,为机构的运动控制提供了可靠的理论依据.该方法只需建立机构的刚体模型,可大大提高分析效率,具有直观和功能强的特点.     

回转关节型气动机械手的逆运动学分析

提出了一种新的推导回转关节型多自由度气动机械手逆运动学方程的方法,进而给出逆运动问题新的求解方法。此方法不需要对机械手末端位姿进行坐标变换,另外在解的推导过程中避免了大量的逆矩阵相乘,方法简单,从而可提高整个机器人系统的控制速度,便于工业控制和仿真。仿真证明了所提方法的正确性。     

基于改进型迭代神经网络的三自由度并联机构位置正解分析

针对模拟船舶在海上运动的摇摆姿态及重载的要求,根据并联机器人机构综合理论,提出运用4SPS-1S结构的并联机构实现模拟船舶在重载情况下的摇摆运动。通过对该机构的运动学分析,推导出三自由度并联机构位置逆解的解析表达式。考虑到位置正解的解析解难以求出,运用一种改进型、高效率的迭代神经网络对其位置正解模型进行求解,最后借助Matlab软件对位置正解模型进行了仿真研究。研究结果表明:该改进型迭代BP神经网络不但性能上优于普通的BP神经网络和误差补偿函数为f(ε)=ε的迭代BP神经网络,且所建立的位置正解模型可以满足实时控制要求。     

新型三自由度平面并联末端执行器设计及其性能分析

针对飞机机身加工中传统手工钻铆工艺形成的结构疲劳性能低,易产生人为因素误差,以及钻铆机器人多为串联机构,加工精度不够高,极大影响了结构的质量,提出新型三自由度平面并联末端执行器,适用于平面曲线钻铆加工,保证加工位置精度,首先设计7种同类型三自由度平面并联机构,分别为RPP、RRP、RRR、RPR、PPR、PRP和PRR,选择灵活度较高的RRR进行机构逆解运动学分析,其次分析机构的奇异性,分析其运动空间,最后给定加工轨迹进行加工仿真测验,提出7种采用统一设计构件搭建的不同机构模型,为了提高钻铆加工精度及钻铆位置精度,使其应用性广泛。