基于李群的两种1R3T并联机构自由度分岔

运用李群理论对1R3T(R--转动自由度;T--移动自由度)并联机构自由度分岔特性进行分析.简要介绍李群理论应用于并联机构自由度分析所需理论基础,对2-~xP~yR~yR~xR~xR/~yP~xR~xR~yR~yR并联机构和2-~xP~yR~uP~xR~xR/~yP~xR~vP~yR~yR并联机构进行自由度分析,通过对分支运动链产生的位移流形及所有分支位移流形的交集分析,证明这两种并联机构具有自由度分岔特性,其动平台的位移集合为{X(x)}∪{X(y)},进而得到具有自由度分岔特性的1R3T并联机构的分支位移流形为{G(x)}{G(y)}或{X(x)}{R(N,y)},同时给出机构的结构几何条件.当动平台平行于定平台时,该类机构处于奇异位形,此时动平台具有5瞬时自由度,机构的自由度分岔通过这一奇异位形实现,需要5个驱动器实现动平台运动的完全可控.     

一种含复合球副4-dof并联机构运动学研究

设计了一种新型含复合球副4-dof并联机构,求解了该机构的自由度。根据机构的结构特点,基于矢量法分析了该并联机构中各构件的运动。针对少自由度并联机构部分驱动分支中存在的约束力/矩,利用观察法判断这种并联机构中存在的约束力/矩。基于约束力/矩建立了此类机构的Jacobean矩阵,并推导了机构的Hessian矩阵,建立了含复合球副4-dof自由度并联机构的运动学模型。利用先进CAD软件对机构的运动学模型进行了验证。为含复合球副少自由度并联机构动力学分析和刚度分析奠定了基础。     

两种新型并联机构的自由度及运动特性分析

提出了两种新型四自由度并联机构,介绍了螺旋理论在求并联机构自由度和运动特性分析中的应用,用螺旋理论分析了3-PSS/PS和3-SPS/PS并联机构的自由度及其运动特性,并在ADAMS软件中验证了机构自由度的正确性.     

新型5自由度冗余混联机床的机构设计及运动学分析

提出了1种由3自由度冗余驱动并联机构4-UPS/PU,串联上二自由度X-Y运动平台来共同实现五自由度运动的新型混联机床的机构设计方案。运用螺旋理论分析了该机床实现的3T2R运动原理,计算出该机构的自由度;利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程,确定驱动杆和动平台之间的位姿关系。运用影响系数法建立了1阶运动影响系数矩阵-Jacobian矩阵,最后通过运动学仿真,验证了机床运动学分析的正确性。     

柔性机构的结构拓扑特征及其自由度分析

柔性机构是利用组成元素间的相对柔性来获得运动或力的一类机构。通过分析柔性机构的结构特点 ,本文提出了一个新的拓扑图来表示柔性运动链的结构拓扑特征 ,并给出了相应的矩阵表示 ,借助该矩阵中的信息 ,可以方便地对柔性机构进行自由度分析。并且指出柔性机构是一种变自由度机构 ,其自由度的数目与机构所受外力 (矩 )的大小和方位有关。     

混合驱动七杆飞剪机构的优化设计

二自由度混合驱动机构利用不同性质的电动机(常速电动机和伺服电机)来共同驱动二自由度闭链机构,以得到所需要的输出运动,是介于单自由度传统机构和多自由度全伺服机器人机构之间的一类新型机构,可实现有限柔性。将混合驱动七杆机构型应用于飞剪机构设计,分别对混合驱动五杆机构和上剪刃刀架构件进行优化综合,利用混合驱动能同时实现轨迹与速度同步精确控制的优势,以改善飞剪机构的剪切性能。     

2自由度旋转机构的动力学分析

2自由度旋转机构是现今一种应用比较广泛的机构。电弧喷号机的写字机构就是这种机构的典型实例,根据它的结构和工作原理,对其进行运动分析,得出运动方程。再利用Pro/Engineer软件建立模型,进行动态仿真分析,并将两种结果进行对比。结论表明计算结果与仿真结果基本符合,为2自由度旋转机构的设计提供了理论依据。     

一种新型的空间3-■并联机构的运动仿真

对一种新型的3-RR(RR)R4自由度空间并联机器人进行了位置反解分析,建立机构输入运动副与工作点解析关系,在此基础上,利用Matlab软件构建机构的实体模型,模拟机构的实际运动,并利用微分法做出的机构的速度曲线、加速度曲线与影响系数法求出的速度曲线、加速度曲线进行分析比较.验证了影响系数法对少自由度并联机器人求解的正确性,同时也说明利用该仿真模型能够正确模拟机构的运动特性,为并联机构的优化设计提供依据.     

二至六自由度空间串联机构运动空间的仿真与分析

针对机构学中常用的空间串联机构,用D-H齐次坐标变换建立了六自由度为代表的空间串联机构的运动空间方程,利用机械系统动力学自动分析软件ADAMS建立了二至六自由度空间串联机构的虚拟样机模型,基于虚拟样机技术,对二至六自由度空间串联机构运动空间进行了系统地仿真与分析,并给出了各运动空间无盲区的条件。     

基于ADAMS空间串联机构运动空间的仿真与分析

针对机构学中常用的空间串联机构,用D-H齐次坐标变换建立了六自由度为代表的空间串联机构的运动空间方程,利用机械系统动力学自动分析软件ADAMS建立了二至六自由度空间串联机构的虚拟样机模型,基于虚拟样机技术,对二至六自由度空间串联机构运动空间进行了系统地仿真与分析。研究发现运动空间的形状与自由度的个数和杆的长度有着密切的关系,当自由度达到3个及以上时,不合理的杆长组合会在运动空间中形成盲区,满足一定的条件就可以消除盲区。     

RGRR-Ι构造混联6R机器人

新型并联双自由度转动关节(RGRR-Ⅰ)活动构件少、工作空间大,利用RGRR-Ⅰ构造混联6R机器人可以实现高刚度、大工作空间、机构紧凑等。提出混联机构的求解新方法,即建立少自由度并联机构的运动坐标参数与机构运动输入参数之间的关系,把混联机构的求解转化为各少自由度并联机构的求解和运动坐标参数之间的串联求解,降低了求解难度,可以方便地推导出位置的正解和反解。此方法对其他混联机器人的运动学分析有借鉴作用。     

基于螺旋线矢力的一类三自由度对称并联机器人结构研究

针对二转动一平动(2R1T)三自由度并联机器人,基于螺旋理论,提出了可能的支链方案.分析了支链只存在单约束线矢力的情形,利用互易螺旋,得到支链运动副组合及其相应的设计原则.由于空间线矢力对转动与平动自由度都有影响,讨论了此类并联机器人自由度与约束线矢力空间分布之间的关系.综合支链运动副设计原则与机构设计所需线矢力空间分布,可得到符合实际应用的具有2R1T运动特征的并联机器人.通过对3-RPS三自由度并联机构的分析,具体说明了空间线矢力与并联机构自由度之间的相互影响.同时,此种机构综合方法也适用于其它少自由度并联机构构型的综合与优化设计.     

65m射电望远镜副面调整机构容错策略与工作空间边界识别

为使65m射电望远镜的Stewart型调整机构在发生单分支驱动故障时仍能正常工作,利用螺旋理论分析了故障时的机构自由度。根据机构自由度数大于任务自由度数的特点,提出了基于冗余自由度来实现机构容错运动的原理,计算并分析了L波段或S波段指向发生故障后机构的工作空间。提出了不规则工作空间边界的数字识别方法,实现了不规则工作空间边界对机构运动范围的约束。实验结果表明,利用该容错原理可实现单分支驱动故障时副面指向的调整。     

基于Pro/E的脚踝康复机的建模及仿真研究

根据脚踝康复训练的需要,基于并联机构原理,设计了一种运动形式为1T-2R三自由度的新型脚踝康复机。利用Pro/E软件对其进行了三维参数化建模、虚拟装配以及运动仿真,验证和优化了该机构的合理性。     

3SPS+1PS四自由度并联仿生平台运动学分析

针对3SPS+1PS对称型并联仿生平台,利用螺旋理论对其进行自由度分析得出该机构具有三转一平4个自由度,当平动自由度固定时可用于模拟人体髋关节的三维运动。基于四元数法建立了机构位姿运动方程。以四元数描述机构运动特性,避免了欧拉角描述刚体位姿存在的奇异问题。将髋关节运动曲线作为机构输出运动,基于逆运动学模型仿真出各驱动支链位移变化曲线为平滑曲线,说明该机构在模拟髋关节运动时其驱动支链易于控制。     

基于运动/力传递特性的1T2R并联机构构型优选

1T2R三自由度并联机构具有1个移动自由度和2个转动自由度,应用十分广泛。如何从大量的1T2R三自由度并联机构构型中遴选出具有工程应用价值的机型,具有重要的实际意义。运用基于螺旋理论的运动/力传递性能指标对3-PRRU、2-PRU-PRRU和2-PRS-PRRU三种1T2R并联机构进行构型优选,这里P表示移动副,R表示转动副,U表示万向铰。根据三种机构的运动学反解建立输入运动螺旋、输出运动螺旋和分支力传递螺旋的解析式,计算出整个工作空间上的运动/力传递性能指标并绘制图谱。性能图谱显示三种1T2R并联机构都具有较好的运动/力传递特性,并且奇异边界相似,其中3-PRRU并联机构优质工作空间最大。     

平面柔顺机构的自由度

柔顺机构是一类借助其柔性元素自身的弹性变形来传递运动、力或能量的装置。由于引入了柔性元素,柔顺机构中构件和运动副常常无法严格区分,导致其自由度概念有别于刚体机构的自由度,甚至带有一定的模糊性。在总结柔顺机构的结构和运动特点的基础上,分析确定机构自由度应遵循的基本准则,并给出可用于全面描述柔顺机构的两种自由度的定义(刚性自由度和柔性自由度)和相关推论。通过几种典型柔性元的伪刚体建模的讨论以及相关设计实例的分析,给出一种行之有效的平面柔顺机构自由度的计算方法。     

两层两环空间耦合链机构自由度分析原理

自由度分析是机构构型综合、运动学和动力学研究的基础。过去的几十年,国内外学者主要对空间并联机构自由度分析开展了研究。研究比空间并联机构更加复杂的两层两环空间耦合链机构的自由度分析原理。通过推导两层两环空间耦合链机构的运动螺旋方程,建立耦合链带来的耦合关系的数学模型。基于运动螺旋方程,建立空间耦合机构中刚性子结构的判别方法和自由度分析原理。利用两层两环空间耦合链机构的等效子并联机构的分支运动螺旋系线性组合的特点可以实现自由度性质分析。两个典型的例子被用来说明提出方法的有效性。     

4-PUS/PUU并联机构在机床上的应用

采用4-PUS/PUU并联机构作为机床的执行机构,该机构具有三维移动和二维转动的空间5自由度,可实现机床五轴联动的运动功能。采用螺旋理论建立了4-PUS/PUU机构各支链运动螺旋系,通过运动螺旋求交、约束螺旋求并的原则,得出动平台的自由度数目和性质。在Solid Works软件中建立4-PUS/PUU机构的三维模型,并进行了运动学性能分析。     

平面七杆机构混合驱动器运动链分析和综合

使用传统RTNA(realtimenon adjustable)马达和RTA(realtimeadjustable)马达混合驱动平面两自由度七杆机构 ,达到既可以提供输出的柔性 ,又可以降低费用的目的。先就平面两自由度七杆机构进行型综合 ,得到平面两自由度七杆机构的四种运动链 ;然后逐一分析每一种运动链 ,得出适合于混合驱动器的一种运动链。为平面两自由度七杆机构混合驱动器的分析和设计打下基础。