四自由度部分解耦并联机构运动学和性能分析

针对并联机构强耦合性导致的运动学分析复杂、控制难度大、工作空间小等问题,设计了一种新型四自由度并联机构。采用螺旋理论分析了机构的运动特性,得知该机构具有两转动两移动自由度,可由4个移动副驱动;建立了机构的位置数学模型,得到了位置反解表达式,分析了运动部分解耦特性;对机构进行了速度分析,推导了速度雅可比矩阵;基于雅可比矩阵对机构进行了奇异分析,得到了机构的奇异位形;分析了机构的条件数指标,通过添加冗余驱动分支消除了奇异位形,提升了机构的条件数性能,并验证了该机构具有较大的工作空间。     

一种新型四自由度并联机构的动力学分析与仿真

采用增加约束从动支链限制运动平台自由度,同时减少驱动支链的方法,得到了一种新型四自由度并联机构。分析了该机构的运动自由度,建立了该机构运动构件的输入、输出关系方程,同时利用牛顿-欧拉法建立含驱动摩擦的机构动力学模型。对该机构进行运动轨迹规划,采用编程计算,得到了在两种不同运动轨迹条件下的机构各构件受力。最后利用Matlab的Sim Mechanics工具箱对该机构进行了动力学仿真,验证了该机构理论计算的正确性。     

一种三自由度弱耦合并联机构运动学分析

提出一种PRR+2-PRRU型两平移一转动并联机构,并研究其运动学特性.根据方位特征集理论分析并联机构的POC集、自由度和耦合度等机构拓扑特性;该机构耦合度为1,其构型为弱耦合设计.运用解析法进行位置分析,并通过MATLAB验证位置求解的正确性.在位置分析的基础上,分析了机构工作空间,并求解机构运动Jacobian矩阵...     

一种新型三自由度并联机构及其运动学分析

提出了一种新型三平移并联机器人机构,运用螺旋理论分析了该机构实现空间三维移动的机构学原理及其自由度,判断了机构的主动副位置;给出了机构位置分析的正、逆解析解,对机构进行了速度、加速度分析并讨论了机构输入一输出运动解耦性.     

新型四自由度并联隔振系统的机构设计与分析

为避免救护车内的病人受到车体振动带来的二次伤害,基于螺旋理论和全雅可比奇异性分析提出一种新型 2-UPS-2-(RP-RR)U 对称并联隔振装置,该机构具有2个转动自由度和2个移动自由度（2R2T）。运用螺旋理论方法,根据刚体转轴与约束螺旋的关系,确定了动平台的两条连续转轴,其中一条转轴为固定转轴,与机构位形无关,过静坐标系原点且沿 Y 轴方向;另一转轴为任意转轴,与机构位形相关,过动平台两U副中心点,验证了该机构运动的连续性。运用闭环矢量法建立该机构的运动学逆解模型,结合边界搜索法在MATLAB中仿真出该机构的工作空间,验证了运动模型的正确性。     

三自由度并联机构性能分析与优化

以含中间恰约束PU支链、能够实现三自由度的3UPS-PU、4UPS-PU并联机构为研究对象,对机构进行运动学分析,建立机构模型和位置数学模型,求解完整的雅可比矩阵。建立全域灵巧指标和全域刚度性能指标,基于粒子群优化算法对两种并联机构进行多目标优化,并进行比较分析。结果表明,4UPS-PU冗余并联机构比3UPS-PU并联机构具有更好的全域灵巧数和全域刚度数。     

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.     

几种三自由度并联机构的位置正解方法

以3-RPS和3-RRR两种典型三自由度并联机构为例,对开放式三自由度并联机构综合实验台拼接的三自由度并联机构的位置正解的方法进行了探讨,采用在平台上建立固定坐标系和运动坐标系,然后根据结构特点列写约束方程的方法,得出其位置正解的方程组。     

五自由度并联机器人机构运动性能优化研究

围绕一种5自由度的4UPS-UPU并联机构,建立其运动学模型及雅克比矩阵,考虑机构在运动空间内的运动学性能,引入全域条件指标和全域梯度指标作为运动灵巧度的评价指标,并采用柱坐标边界极限搜索法求解工作空间,建立全域指标的数学模型;基于多学科设计优化软件Modefrontier对机构进行了多目标优化研究,采用实验设计和粒子群优化算法对机构进行了优化,求得Pareto最优解。通过优化前后结果比较,机构运动性能得到增强,为并联机构多目标优化设计提供参考。     

一种三自由度并联稳定平台机构的位置与工作空间分析

根据并联机器人机构结构综合理论,提出一种能够实现空间一平移两转动的三自由度并联机构。以单开链单元和方位特征集理论为基础,对机构进行拓扑结构特征的分析和位置分析,建立了位置正逆解的方程,然后进行了解耦性和奇异位形的分析,最后对其工作空间进行分析。该机构易于控制和轨迹规划,在船舶稳定平台等领域有良好的应用前景。     

A Micro-positioning Parallel Mechanism Platform with 100-degree Tilting Capability

This paper presents a micro-positioning platform based on the unique parallel mechanism recently developed by the authors. The platform has a meso-scale rectangular shape whose size is 20 × 23 mm. The stroke is 5 mm for both the x- and y-axis and 100 degrees for the α-axis (the rotational axis along the x-axis). The platform is actuated by the three sets of two-stage linear actuators: a linear motor for rough positioning and a piezo actuator for fine positioning. The platform is already assembled. The detailed design issues, including the kinematic analysis, and the experimental results of the positioning measurements and control performance, are presented.     

Design of a Parallel Mechanism Platform for Simulating Six Degrees-of-freedom General Motion Including Continuous 360-degree Spin

This paper presents a new six degree-of-freedom parallel mechanism platform, which can be used as a basis for general motion simulators. The unique feature of the platform is that it enables unlimited continuous 360-degree spin in any rotational axes plus finite X, Y, and Z-axis translation motion. The first part of the paper deals with the kinematic design issue of the platform including singularity avoidance problems. The second part describes the design and development issues of the working sample structure. It has been assembled and tested successfully to verify the original idea of general motion simulators. For demonstration purposes, the real motions of the platform are synchronized with those of the real roller coaster in operation, whose path contains several overturning pitching and rolling loops.     

两平移一转动并联机器人的控制研究

结合中医传统推拿手法,设计了一种两平移一转动的三自由度的并联机构中医推拿机器人.该机器人不仅能模拟中医推拿常用的几种手法,而且结构简单、位置分析求解容易、解耦性强,易于实时控制.在硬件控制回路中,采用模块化处理,使得机器人组装简便,可移植性好,便于错误排查.在软件设计时,运用VC 6.0多线程技术,实现了远程实时监控的功能.其控制界面简洁、友善、操作方便,不易出错,符合医用界面的要求.     

振动控制并联机器人的标定综述

在分析和总结现有并联机器人运动学标定方面资料的基础上,简述了影响并联机器人运动精度的误差来源和标定准则,详细介绍了不同运动学参数标定法的特点,并提出了当前用于振动抑制的并联机器人运动学标定的难点。     

4 RRR冗余并联机构的运动学分析

针对4-RRR冗余并联机构的输入及输出构件间的位置关系展开研究。基于运动螺旋理论,分析了该机构的自由度性质,并确定了主动副的位置;建立了机构的逆运动学方程及正运动学方程,并对给定运动平台的位姿进行了数值计算,以验证所建立方程的正确性;研究了机构的运动解耦性以及运动平台的工作空间大小与连杆长度变化的关系;最后,对给定运动平台的运动方程下主动副的输出转角进行了数值仿真。     

基于SimMechanics的4 UPS/PPU并联机构运动分析

基于构型演变,在4-UPS并联机构中,增加一条PPU从动支链,得到一种4-UPS/PPU并联机构,从动支链限制了运动平台一个转动和一个移动自由度。根据机构的输入、输出关系,建立了机构的运动关系方程,利用求导法,得到了机构的速度和加速度Jacobian矩阵。利用SimMechanics工具箱建立了机构运动仿真模型,在给定输入条件下,得到了运动平台随输入的位置、速度和加速度变化规律。结果表明:运动平台运行平稳,与理论计算吻合。     

4 UPU并联机构奇异研究与工作空间分析

基于螺旋理论,分析了一种4-UPU并联机构的运动性质,利用Kutzbach-Grübler公式计算了机构的自由度。根据机构运动副的布置方式,选取4个移动副作为输入。建立机构的位置关系方程,采用雅克比代数法判断奇异性;根据约束条件和位置关系方程,得到了机构在定姿态且非奇异条件下的工作空间。计算结果表明,机构的奇异位形与姿态角和平台结构参数有关;在非奇异条件下,机构的工作空间不连续,存在"空洞",工作空间范围与姿态角关系显著。     

一种新型运动冗余并联机构的运动学研究

针对传统3-RPR型非冗余平面并联机构运动过程中存在奇点,且需要较大驱动力矩无法实现平滑轨迹跟踪问题,提出了一种新型3-PRPR运动冗余并联机构。建立了新型并联机构的位置、速度和加速度模型,基于运动学模型进行了工作空间仿真分析,分别对不同末端执行器位置和大小、不同基圆半径对工作空间的影响进行了对比分析,并对工作空间运动轨迹进行了分析。仿真结果表明:末端执行器位置只影响定向工作空间,对可达工作空间无影响;定向工作空间和可达工作空间均与基圆半径成正比;末端执行器大小与定向工作空间成反比,与可达工作空间成正比。相同条件下,与传统3-RPR并联机构相比,所提出的新型并联机构工作空间明显增大,证明了该新型并联机构的有效性。