一种特殊3-UPU并联平台机构瞬时运动特性

利用反螺旋和主螺旋的方法分别研究了一种特殊3-UPU并联平台机构上下平台平行时的瞬时运动特性.得出该机构在上下平台平行时,机构具有沿坐标轴轴线方向的移动和以x、y坐标轴轴线或其平行的直线为轴线的转动,是三自由度机构.绘制了上下平台平行时所有运动螺旋的空间分布图.研究结果丰富了欠秩三自由度并联机构的理论,对机器人的控制以及轨迹规划等诸多问题都有很重要的意义.     

欠秩三自由度3-UPU并联角台机构运动特性分析

分析了一种欠秩三自由度3-UPU并联角台机构(支链移动副两端转动副相互平行)的运动特性。首先，用反螺旋理论分析了在初始位置和发生位移后该机构的运动特性。其次，得到了在初始位置和发生位移后该机构的主螺旋。研究表明，该机构在不同的位置下有3个连续的移动自由度，即有相同的自由度数目及相同的自由度的性质．因而该机构是一种性能稳定的、适用的机构。通过研究，丰富了欠秩三自由度并联机构的理论。     

Kinematic analysis of a hybrid serial-parallel manipulator

The kinematic analysis of a new type hybrid serial-parallel manipulator is presented. This manipulator is based on two kinds of 3-UPU parallel mechanisms (PM). Each 3-UPU possesses one platform, one base and three limbs, and hence has 3 degrees of freedom (DOF). Each limb comprises of universal (U), prismatic (P), and universal (U) joints in series. Therefore the hybrid manipulator has totally 6 degrees of freedom and has also an elegant structure. The moving platform (mid platform) of the first PM moves with pure translation with respect to the fixed base and the moving platform (end platform) in the second PM only changes its orientation with respect to the mid platform. In this paper, closed-form kinematic solutions are obtained for this type of mechanism and related theoretical results have been verified numerically.     

4-UPU并联机构自由度计算及其运动学分析

在4-UPU并联机构中,由于万向铰在空间中不同的布置方位,导致UPU支链具有3种不同的支链结构;基于这三种支链模式,4-UPU并联机构呈现出24种不同的结构类型,利用螺旋理论分析了其中4种典型的4-UPU并联机构的自由度,得出它们的自由度在2到5之间变化.并选取了4自由度的4-UPU并联机构进行了运动学分析,建立了该机构的位置方程,给出了该机构运动学的正解与反解方法.运用Pro/E软件中的MECHANISM模块进行运动学仿真分析,得到了该机构运动特性随时间变化的曲线.     

3-UCR三自由度并联机构瞬态运动学研究

针对一种特殊3-UCR并联机构,基于反螺旋理论与虚拟机构法对其瞬态运动特性进行了分析,利用支链与动平台的一阶影响系数矩阵之间的关系,建立了此并联机构在螺旋坐标系下的瞬态运动数学模型,得出了一阶影响系数矩阵只与机构输入参数、机构构型有关的结论,同样此建模方法适用于其它欠自由度并联机构的瞬态运动特性分析。通过此数学模型,研究得到任意瞬态的螺旋系节距,表明该机构具有两转动一平动的瞬态运动特性,并利用动静平台平行位姿时的具体数值实例,验证了此瞬态运动特性符合前述分析结果。     

3-TPT并联平台机构的瞬时运动特性

分析了一种特殊结构的 3- TPT并联机构的瞬时运动特性。首先用反螺旋分析了 3- TPT并联平台机构在初始位形下和沿垂直定台方向移动时的瞬时运动及两种位形下的瞬时运动。其次分析了该两种位形下的主螺旋。得出 :该机构在初始位形下和沿垂直定台方向移动时 ,机构有 5个自由度 ;在两种给定位形下只有 3个自由度。这种 3-TPT机构在不同的位形下性能差别很大 ,利用这种性质 ,该机构可用作五自由度微动机构 ,也可用作变自由度机构。本文的研究 ,丰富了欠秩少自由度并联机构的理论     

一种无伴随运动的对称两转一移并联机构

提出一种新型3-UPU对称并联机构,其动、定平台始终关于中间平面对称,该机构具有两个转动自由度和一个移动自由度。运用螺旋理论对机构的自由度性质及运动特性进行分析,证明该机构动平台可以绕对称平面内的任意一条轴线或任意点发生连续转动,说明该机构不存在"伴随运动",这为机构的求解及控制提供了很大的便利。同时,该机构还具有一个沿对称面法线方向的移动自由度,动平台沿该自由度方向也可以发生连续的移动。针对此机构的结构特点,用两个角度参数就可以方便、直观地表示出动平台的姿态信息。推导该并联机构的位置正、反解,并分析其工作空间,可以看出该机构的正反解都具有解析解,且表达式较为简单,方便后续的深入研究。该机构具有较大的工作空间,能够满足一般的工作需要。     

基于概率分布的3-UPU机构误差影响敏感度

以具有3平动特性的3-UPU并联机构为研究对象,分析各类装配误差对其自由度特性及运动误差影响的敏感程度.建立机构的运动学模型,列举较为常见的几类典型装配误差,并将其分类.以给定一定概率分布的数值误差为条件,应用数值方法对位姿正解进行两种情况的计算和分析:在给定误差数值的条件下,分析随着时间变化,机构末端操作器位姿误差的...     

4-UPU并联机器人机构及其运动学

提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构模型———空间4-UPU并联机器人机构模型。采用螺旋理论分析了4-UPU并联机器人机构实现空间三移一转运动的机构学原理,计算了其自由度,讨论了输入的合理性;给出了其位置反解的方法,导出了位置正解的封闭方程,进行了数值验证,并分析了该机构的工作空间和奇异位形。该机构是一种过约束机构,具有结构对称且相对简单、刚度大等优点,可用于开发新型工作台、并联机床、四维力传感器以及微操作机器人等。     

Computer-aided geometric machining of a 3D free surface using a 3-UPU spatial parallel machine tool

A novel computer-aided geometric approach for machining a 3D free surface by adopting a 3-UPU spatial parallel machine tool is proposed. Based on the geometry constraint and dimension-driving technique, first, a spatial 3-UPU parallel simulation mechanism is created. Next, a 3D free surface and a guiding plane of tool path are constituted. Finally, the 3-UPU spatial parallel simulation mechanism, the 3D free surface, and the guiding plane of tool path are combined together, and a novel spatial parallel 3-UPU simulation machine tool is created for machining a 3D free surface. In the light of two specified tool paths, the extensions of three driving limbs and the position of the moving platform are solved dynamically by adopting the dimension-driving technique. The results of computer simulation prove that the computer-aided geometric approach is not only fairly quick and straightforward in developing or designing, but is also advantageous from the viewpoint of accuracy and repeatability .     

一种新型四自由度并联平台机构及其位置分析

提出了一种能实现空间三维移动和绕 z轴转动的并联机器人机构模型——空间4- TRT并联机构。文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕 z轴转动的机构学原理 ,计算了它的自由度 ;给出了其位置反解的方法 ,推导出了位置正解的封闭方程 ,并进行了数值验证。     

新型4自由度并联机器人运动学分析

研究一种新型3-RRUR并联机器人,这类并联机器人结构简单对称,刚度大,可用于实现高精度装配,也可用来开发力传感器或构造并联机床以及微动机器人,且分支中不含移动副,便于使用维护。首先利用螺旋理论,建立分支运动螺旋系,然后求解各分支对运动平台的约束螺旋,分析约束螺旋系,在此基础上确定3-RRUR并联机器人的自由度数是4,自由度性质为三维移动和一维转动,转动轴线垂直于固定平台与3个分支相连接的运动副轴线所在的平面。再以反螺旋理论为基础,采用刚化驱动运动副后分析运动平台所受约束性质和约束相关性的方法,给出合理的输入方案。并结合自由度性质分析,建立约束方程,进行运动学正反解,给出相应的算例。研究结果将对推动此类机器人的应用起重要作用。     

具有连续转轴的新型3-UPU并联机构的运动特性分析

提出了一种新型3-UPU对称并联机构,该机构具有两个转动自由度和一个移动自由度（2R1T）。基于单叶双曲面几何性质,证明了该机构在任意位形下始终关于一个中间平面对称及机构自由度的非瞬时性;进而发现该机构动平台具有可绕其中间对称平面内任意直线做连续转动的特性,并通过仿真进行验证;采用一种新的两转动机构的姿态矩阵的求解方法,推导了该机构的运动学反解,并进一步分析了其工作空间。研究结果为该类机构的应用提供了理论参考。     

构造仿生关节的 3自由度并联机构运动特性

论述用并联机构构造仿生关节的原理，讨论仿生关节的结构特点，分析生物关节的运动特性及控制特点。采用三自由度具有与生物关节相似机械结构的滑块式并联机构；对采用的并联机构进行结构原理设计。建立机构位置方程，建立基于智能控制的位姿变换矩阵。设计仿生关节机构的结构参数；应用数值解法对机构的结构参数作仿真，并对其结论作分析。     

二平移并联机构位置分析及运动学仿真

提出了一种新型二自由度3—1vr空间并联机构,根据螺旋理论分析该机构的运动平台只能实现二维移动。利用坐标变换法建立了机构的位置方程,并在SolidWorks平台上进行了运动学仿真,最后应用实例验证了理论分析的正确性。     

一种精密播种机调水平机构分析

首先分析了田间育秧气吸振动盘式精密播种机的运动特点,论述了播种机调水平的必要性。其次,在构造的调水平并联机构的基础上,运用螺旋理论分析了该并联机构自由度以及动平台的运动特性,证明了该机构能够满足调水平的要求。采用矢量封闭形方法和齐次坐标变换法对并联机构进行了位置正反解分析,得出了机构输入与输出的位置关系表达式,为播种机水平调节提供了理论依据。最后,设计了先进实用的调水平机构驱动副。     

3SPS-3PRS并联机构构型分岔特性

作为轴对称矢量喷管转向控制驱动机构的Gough-Stewart类并联机构,主要工作在奇异位置状态.在该位置,驱动平台能够获得一个绕其法线的自由转动,导致转向控制驱动机构的运动具有不确定性.为此,采用少自由度3SPS-3PRS并联机构限制该自由转动,通过对少自由度3SPS-3PRS并联机构的分岔特性研究发现,该并联机构存在尺度极限奇异位置,且输入参数的取值对由尺度极限奇异位置决定的并联机构的工作空间影响较大.对于给定的矢量状态要求,3SPS-3PRS并联机构的输入参数变化范围有可能超出由尺度极限奇异位置确定的工作空间,导致3PRS运动链产生较大的约束内应力,同时并联机构的工作空间跨越奇异位置使得动平台在通过奇异位置后的构型具有不确定性,因此该并联机构的运动奇异性问题依然存在.     

基于图谱法的新型运动分岔并联机构型综合

多模式并联机构在航空航天、机械加工、医疗康复等领域均极具应用前景,但目前能够实现多模式的运动分岔并联机构类型较少,绝大多数运动分岔并联机构中含有变自由度性质的RER支链,为此基于图谱法综合了一类新型运动分岔并联机构且机构中含有4类变自由度性质支链与已有的RER支链不同。首先基于图谱法以机构初始位置两瞬时转动自由度线非共面且相互垂直为例对2T1R运动分岔并联机构进行综合,随后将机构含有的URR支链中和定平台相连接的R副轴线方向改变,使其具有2R2T和3R1T两种自由度性质。将改进后的URR支链配置方案应用到部分4自由度和5自由度支链中,提出另外三类变自由度支链,每种类别支链分别有4、12、32种。以机构中含有4类不同变自由度性质的支链为分类依据,综合出四大类同时具有2T1R+2R1T两模式新型运动分岔并联机构,共包括12种子类别;以第4类变自由度支链为例,将其引入到并联机构中,通过图谱法综合出具有3T1R+2R2T两模式新型运动分岔并联机构。     

三自由度并联机器人操作平台的主运动螺旋研究

讨论三自由度并联机器人的操作平台的瞬时螺旋的确定方法,根据平面表示的空间运动螺旋的几何特性,提出基于二阶曲线分解理论的操作器运动螺旋系主螺旋的识别的解析方法,为自由度少于６的并联机构的运动特性及其操作器运动螺旋系的研究提供了必要的理论基础。     

五自由度3D打印并联机器人设计及分析

为实现多向3D打印,设计了一种新型五自由度3D打印并联机器人,该机器人具有两个转动自由度和三个平动自由度,其特点是采用铰接的动平台以获得大的工作空间。根据建立的运动学模型,计算了该机器人机构的运动学反解,分析了定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,用螺旋理论方法建立了速度雅可比矩阵,在此基础上分析了五自由度3D打印并联机器人的奇异性、灵巧性,并进行了运动仿真分析。研究结果表明,所设计的五自由度3D打印并联机器人具有大的位置工作空间和姿态工作空间,该机器人在工作空间内存在奇异位置,通过添加冗余驱动后可以消除奇异位置,并且具有良好的灵巧性,适合多向3D打印。