空间并联机构运动学与动力学逆解的模块化计算方法

应用模块化计算方法研究了空间并联机构的运动学与动力学逆解,计算效率能够满足实时控制的要求。通过对各类支链运动学及动力学逆解的分析,应用牛顿-欧拉法并引入拉格朗日乘子建立了空间并联机构的动力学逆解模型,提出了空间并联机构运动学与动力学逆解模块化计算软件的系统构架。结果表明该方法适用于各类非冗余空间并联机构的运动学与动力学逆解的自动建模和可重构设计,并给出了一种新型并联机构的分析实例。     

6-RSS并联机器人运动学分析

介绍了并联机器人的特点和主要的应用领域。针对6-RSS并联机构这一新构型,介绍了其工作原理和主要特点,并建立了运动学逆解数学模型。分析了6-RSS并联机构逆解的多解性,提出了一种运动学逆解的数值求解算法,并针对一个给定结构几何尺寸参数的6-RSS并联机构进行了计算。     

钢带并联机器人运动学模型与数值模拟

为了解决钢带并联机器人运动学计算复杂等问题,对钢带并联机器人运动学模型进行了探讨。分析了现有的并联机器人运动学位置求解方法,阐述了钢带并联机器人工作原理与钢带并联机器人的运动位置逆解建模过程。采用瞬时速度方向逐次逼近法,建立钢带并联机器人的运动位置正解模型。分析了钢带长度计算中误差产生的主要因素,得出钢带长度与理论支撑件长度之间的计算关系。对位置逆解、正解模型进行了仿真验算,仿真实验结果表明位置正解、逆解模型的计算结果满足钢带并联机器人的运动精度要求。     

可重构机器人封闭形式的运动学逆解计算

由于可重构机器人构型的多样性,其运动学逆解的自动生成是应用中的关键问题。采用旋量和指数积公式建立可重构机器人的运动学模型,系统地分析了指数积公式的化简方法、子问题的分类和计算方法并加以实现,为可重构机器人封闭形式的运动学逆解提供了一种通用的可分解的计算方法,降低了求解的复杂性。通过一个典型实例验证了算法的有效性与可重用性。     

基于遗传算法的新型六自由度并联机器人运动学分析

运动学位置正解和位置逆解是对并联机器人其它性能进行分析的基础,位置正解也是并联机器人研究中的一个难点。本文采用遗传算法对一种新型六自由度并联机器人的运动学位置正解和位置逆解进行了求解,并且利用灰色关联分析对求解结果进行了分组,得到了Stewart并联机器人的5组位置正解实解。实例表明该方法简单、方便、具有通用性,是求解并联机器人运动学问题的一种新策略。     

六足仿生机器人并联运动学分析

对六足仿生机器人进行并联运动学分析,机器人腿部具有三个关节,根关节、髋关节和膝关节。六足机器人采用三角形步态,当处于三足支撑阶段时机体为3-UR并联机构,利用旋量理论和指数积方法建立其正运动学模型,利用消元方法建立其逆运动学模型,得到该并联机构的显示逆解。利用运动学正解和逆解的关系验证了运动学模型的正确性。     

可重构模块化机器人逆运动学建模

可重构模块化机器人的构形确定后,找出依序的关节模块、连杆模块.采用局部指数乘积公式和微分运动学公式建立逆运动学数学模型,然后采用牛顿-拉普松迭代法获得数值逆运动学的迭代公式;用Matlab语言建立了逆运动学的用户界面,自动生成逆解说明该方法的可行性.     

2TPT-PTT并联机器人可操作度的研究

介绍了一种新型的2TPT-PTT三自由度并联机器人。建立了运动学方程,求出了其正逆解。给出了雅可比矩阵,通过机构可操作度的分析,对机器人的操作性能进行了研究。研究结果表明:该机构运动学正逆解简单、不存在奇异点、具有良好的操作性能。     

六自由度并联机器人的位置分析及仿真研究

为了研究驱动元件滑块的运动规律,先根据机构尺寸和位置关系建立6PTRT并联机器人空间坐标系,再利用并联机器人6根连杆长度不变的特点,推导出该并联机器人的运动学逆解,最后运用Matlab软件对并联机器人运动学逆解以及各运动参数之间的线性关系进行仿真。研究结果可为并联机器人的轨迹规划及其控制提供理论依据。     

可重构机器人运动学正逆解的算法研究

基于指数积公式法，建立了与可重构机器人构型无关的正向运动学方程；将机器人整体运动学逆问题分解成若干子问题的组合，并通过对11种标准型子问题和指数积方程分解处理技巧的分析，得出了能快速方便地求解各种构型可重构机器人运动学逆解的通用方法。结合实例说明了上述方法的有效性。     

混联数控机床虚拟加工系统的研究与开发

针对混联机床加工过程中干涉检查、空间刀具半径补偿及编程难等问题,分析了混联机床运动学逆解,提出了一种空间任意面内的刀具半径补偿方法,给出了干涉检查的判断条件。以V is-ual C++为开发环境,应用AutoCAD二次开发工具ObjectARX,建立了由NC代码驱动的混联数控机床加工仿真系统,实现了以真实加工条件为依据的加工过程实时动态模拟,预估加工的过程和结果,为检查NC代码的正确性提供了可靠的依据。     

数控系统运动学动力学对插补算法的分析研究

通过对开放式数控进给伺服系统的运动学动力学模型的建立,利用Matlab仿真软件Simulink对其仿真分析,提出了一种基于时间分割法的变时间分割插补方法,此方法对提高数控进给伺服系统插补精度非常有效.     

6R操作臂逆运动学分析与轨迹规划

提出一种依赖初始位形的6R串联操作臂运动学逆解模型与轨迹规划方法。以折叠状态下6R串联操作臂各关节轴线方向单位矢量和位置矢量为基础,运用旋量理论与指数积方法建立该操作臂在初始状态下的运动学模型,以解析法得到该操作臂的16组运动学逆解,通过规划末端执行器在全局坐标系下的位置和姿态运动轨迹,应用运动学逆解得到各关节的运动轨迹。仿真结果表明该操作臂运动学模型、逆解方法与轨迹规划结果正确。该方法建立的6R串联操作臂运动学模型及逆解方法具有建模简单、易于求解、便于轨迹规划等优点。     

可配置型五坐标B样条插补控制器的研制

针对采用五轴联动数控机床的线性插补功能进行数控加工存在的不足,提出了一种B样条插补控制策略用于五轴联动数控机床以实现复杂曲面零部件的高速高精数控加工。参考开放式、模块化体系结构控制器(OMAC)标准,开发了具有B样条插补功能的五轴联动数控机床运动控制器。该控制器将控制任务按照实时性要求进行划分。人机交互、代码解析及参数映射关系构造等过程离线完成,插补运算、离散逻辑控制及逆运动学变换等过程由实时线程执行,保证了数控系统的硬实时性。为简化NC程序的编制过程,控制器设计为接收工件坐标系下的加工信息。通过开发适应各种形式数控机床的逆运动学变换模块,并将机床参数设计为可用户定制,使得控制器具有良好的通用性。在控制器内部建立NC程序文件中位置曲线和方位曲线间的参数映射关系,使得机床平动轴与转动轴间的运动规划符合实际加工要求,并可保证加工精度。实际加工实验中,在采用B样条插补算法的NC程序量降低为线性插补NC程序量15%倍时,其插补误差为线性插补误差的45%,控制器插补精度为0.68,表明该B样条插补控制器可以满足五坐标数控加工的要求。     

并联机床快速干涉检验算法的研究

摘　要:为了解决并联机床的干涉检验问题,克服传统方法实时性不好的缺点,本文提出了利用单开链分析方法推导并联机床运动学方程的方法。这种方法在一次运动求解中就可以求出杆件的长度和各虎克铰、球铰的转角,适合于并联机床的快速干涉检验。给出了该方法的算法流程,对具体算法进行了实现和验证。实践表明,该算法能够完全满足数控系统实时性的要求。     

面向新型并联机床的NURBS曲面直接插补算法研究

提出了以四自由度空间并联机构作为主进给机构 ,辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型并联机床的配置方案。推导了并联机床位置、速度逆解模型 ,设计了面向该并联机床的CNC系统方案。构造了由刀具轨迹计算、位置与速度逆解模型和PVT细插补模式相结合的NURBS曲面直接插补算法 ,并讨论了CNC系统方案实施中的关键技术     

Real time kinematic solutions of a non-contacting, three dimensional metrology frame

The forward and the inverse kinematics solutions for a three dimensional, non-contacting metrology system are presented. The solutions are a continuation of earlier works involving the derivation of an error budget for the metrology system; however, the earlier work required iterative methods. The kinematic solutions presented in this paper are closed form, providing real-time feedback and making the system practical for metrology applications. The kinematics are developed using a line geometry, resulting in an efficient representation that may describe a general assembly of the kinematic system and error parameters determined through calibration. The inverse kinematics solution is a general solution, assuming very little about the assembly of the system. The forward kinematics solution is less general and requires a few assumptions. In the development of the forward and inverse kinematics solutions, singularities of the system are identified. The resulting analyses provide the kinematics necessary to enable real-time determination of position and orientation of a target in space.     

并联机床的刀位文件预处理

以六自由度 6 TPS型并联机床的结构模型为例 ,介绍了由刀位文件生成机床数控代码的一般过程 ,提出了包括相对于X Y、Y Z、Z X等平面作镜像和绕X、Y、Z等轴旋转在内的刀位文件预处理方法 ,并开发了相应的预处理模块。对零件的数控加工试验验证了本方法及系统的正确性和实用性     

基于机床运动模型的走刀步长计算方法

为提高五坐标数控加工刀具轨迹生成的精度和切削效率,通过特定机床结构运动建模,对自由曲面刀具轨迹规划中的走刀步长计算方法进行研究。针对刀具摆动与工作台转动类型的非正交结构五坐标机床,在建立机床运动传递关系的基础上,实现任意刀轴方位的机床各轴运动坐标分解,构建机床运动模型。基于此,分析切削误差产生机理,推导出非正交结构的机床实际运动误差估计公式。利用切削误差对比关系,迭代计算满足精度要求的最大走刀步长。算例表明,在相同的允许误差条件下,本文算法较之传统变步长方法,最大误差降低了37.01%,而平均步长相对于等步长方法,增加了8.91%,说明基于机床运动模型的走刀步长计算方法能够有效控制切削误差,并提高自由曲面五坐标加工的刀具轨迹质量。     

应用基于运动螺旋的机器人正解映射求解FANUC机器人的逆运动学问题

提出了应用基于运动螺旋的开链机器人正解映射 ,求解闭链机器人 - FANU C机器人逆运动学问题的方法 ,该方法为求解一般机器人的逆运动学问题提供了参考