一种平面对称3-SPR并联机构平台尺寸和工作空间的关系分析

分析了一种平面对称3-SPR并联机构平台尺寸和工作空间的关系.首先简要介绍了平面对称3-SPR并联机构的结构;其次简述了采用CAD变量几何技术求解并联机构工作空间的步骤,并从位置空间和姿态角两个方面分析并模拟了平面对称3-SPR并联机构的工作空间,定义了衡量工作空间的性能指标;最后选择动平台边长和动平台与定平台边长之比这两个典型平台尺寸参数作为变量,得到了工作空间随平台尺寸变化的规律.研究结果不仅有助于深入理解该平面对称3-SPR并联机构的特性,而且为样机制造特别是尺寸确定提供了一定的参考.     

2-SPR/(U+UPR)P(vA)可重构并联机构的运动学与工作空间研究

提出了一种含可重构运动副的2-SPR/(U+UPR)P(vA)冗余并联机构,可应用于并联操作平台.首先,建立了2-SPR/(U+UPR)P(vA)并联机构的螺旋矩阵,求解机构在R相和U相下的自由度,并应用修正的Kutzbach-Grübler公式对机构的自由度进行了验证;其次,应用闭环矢量法求解机构的两组运动学逆解并验证、应用粒子群优化算法研究建立机构在R相下的正解模型并验证;最后,联合使用SolidWorks和Matlab软件求解了机构在R相下的可达工作空间和U相下的平动工作空间.研究结果为该机构的进一步优化和实际应用提供了理论支持.     

正交3自由度平动并联机构平台的运动学分析

为了研究正交3自由度平动并联机构平台,设计了该并联机构平台构型;利用校正后的Kutzabach-Grubler自由度计算公式验证该并联机构平台的输出是3自由度运动;根据各构件之间的几何关系,探求各运动支链的夹角与摆臂之间的约束方程;通过运动坐标系和固定坐标系相互之间的映射关系,建立并联机构运动平台参考点的位置方程;对并联机构平台的位置正、逆解等内容进行求解,得到了并联机构平台的速度与加速度表达式。最后,根据设定好的运动规律参数对其进行运动学仿真,并在运动平台上设定参考点,获得了运动平台的运动轨迹和相关运动规律曲线图,验证了并联机构平台的动态性能。     

两种平移并联机构的轨迹规划与仿真验证

对3-RPC和3-PRC两种并联机构进行了结构分析,应用并联机构的逆向运动学分析理论,对两种并联机构动平台的运动轨迹规划进行了分析研究.由齐次坐标变换公式推导出了其运动学反解计算公式,进而确定了动平台按预期轨迹运动时应在原动件上施加的运动规律.最后,借助Pro/E建立了该机构的装配模型,通过ADAMS仿真对所规划的运动...     

平移式3-PUU并联机器人的分析建模

研究了一种具有三角形平台的3-PUU并联机器人机构.通过理论分析,证明了该机构在初始位置和一般情况时,动平台只做三维平动.在该并联机构上建立坐标系,运用解析几何中的坐标变换,求出了该并联机构的位置逆解,同时通过MATLAB软件对该方法进行了仿真.     

面向驱动力前馈控制的重载并联机构运动学及力学分析

针对驱动力前馈的力位并行控制的需要,对3-PRS-XY混合并联机构建立Z-X-Z欧拉变换描述的反向运动学模型,并进行速度规划,得到力位控制系统运动插补方法。基于整体能量分析模型及拉格朗日法对3-PRS并联机构进行空载工况下反向动力学建模求解,并通过与重载工况不同位姿的静力反解进行线性叠加得到计算力矩控制所需的驱动力前馈,通过仿真分析了重载下3-PRS并联机构运动学及驱动力的变化情况。     

平面并联机构正运动学分析的几何建模和免消元计算

为了解决三自由度平面并联机构的正运动学分析建模和求解时,需要建立坐标系和消元的问题,基于共形几何代数（Conformal geometric algebra,CGA）提出一种脱离坐标系的几何建模和免消元计算方法。在共形几何代数框架下通过基本几何体的相交、分离和对偶运算,表示出动平台上的两个铰链位置;根据动平台三角形面积的有向性,并经过一系列的几何代数运算和化简推导出该问题的特征多项式方程;通过半角正切变换、欧拉变换或不需要任何变换可直接获得任意构型的平面并联机构正运动学分析的一元高次方程。特征多项式方程的推导脱离了坐标系,不需要经过消元,且不需要任何前提条件。数字实例求解表明提出的方法对于特殊构型和一般构型的平面并联机构都是适用的,验证了算法的正确性,结果表明算法数值鲁棒性好,为平面并联机构运动学求解理论提供了一种新思路。     

基于4-UPS/CPC并联机构的多维调姿隔振平台设计

提出了一种用于轮腿式机器人载运车的多维调姿隔振平台,该平台以4-UPS/CPC并联机构为主体,辅以弹簧阻尼模块,将调姿与隔振功能相结合,以满足载运车在工作过程中的姿态调整和隔振需求。以并联机构的工作空间、静刚度和灵巧度为目标,进行了4-UPS/CPC并联机构结构参数的优化设计;建立了路面谱模型,使用差分预测算法对载运车在C级路面上行走时保持上平台水平所需的支链长度进行了预测,通过仿真验证了所设计平台调姿功能的有效性;建立了多维隔振系统的振动模型,采用理论及仿真方法研究了系统在受迫振动下的振动响应,结果表明,隔振平台在5个自由度方向的隔振率均在57%以上;设计了隔振平台样机,搭建了实验系统,并进行了X、Y和Z方向的隔振实验,实验结果表明,所设计的多维调姿隔振平台在测试的3个方向上的隔振率均在50%以上,具有良好的隔振性能。     

多并联机构均载稳定平台地面适应性研究

以多并联机构均载稳定平台为研究对象,进行多并联机构对软质地面的运动学和力学适应研究.给出软质不规则地面的道路化处理模型,利用地面函数进行预调整姿态角的理论推导.针对并联单元的运动学适应,运用并联机构理论对其进行运动学分析,并进行多并联单元整体的系统建模.针对并联单元对软质地面的力学适应问题,给出土壤受压模型假设,对力反馈补偿姿态角进行理论推导分析,给出地面适应力学判定条件,并推导出并联单元最大负载受力与地面沉陷深度之间的关系.同时,对并联单元进行静力学分析,给出并联单元负载分配系数的计算方法.最后,对多并联机构均载稳定平台系统进行运动适应性仿真和负载分配系数的计算.     

一种新型并联机构的运动学分析

该机构由动平台、静平台、上折页、下折页和作动器构成,动平台与上折页以球副连接,上下折页、下折页与静平台、作动器与静平台以及作动器与上折页以转动副连接。其中上下折页和作动器组成一组支链,支链内部也形成闭环,且由三组对称的支链构成这种折页式三自由度并联机构。为了获得该并联机构的运动学参数变化和奇异性,运用支链坐标系的方法,对该机构的每一个构件都做了详细的运动学分析,并且获得了该系统的雅克比矩阵和各构件的运动学参数。通过对雅可比矩阵的分析,获得了该机构的奇异空间。     

INVERSE KINEMATIC AND DYNAMIC ANALYSIS OF A 3—DOF PARALLEL MECHANISM

According to the structure character of the passive sub-chain of the 3TPS-TP parallel mechanism, the kinematic constraint equations of the movable platform are established, based on which the closed-form inverse kinematics formula of the parallel mechanism are presented. Through parting the spherical joints of the active sub-chains and using the force and moment equilibrium of both the active sub-chains and passive sub-chain, the constraint forces acting on the parted joints are determined. Subsequently, the analytic expressions of the actuator driving forces are derived by means of the force equilibrium of the upper links of active sub-chains.     

一种新型并联运动振动筛及其运动学研究与研制

提出了并联运动振动筛的新概念,设计了一种新型空间二自由度并联机构,固结于该机构运动平台的筛箱能产生一个独立的铅垂运动和两个转动(其中一个为独立转动,一个为衍生转动),筛面轨迹为空间复杂曲线,适合于高效物料筛分运动;建立了该机构运动学正逆解数学模型,根据振动筛分工艺要求,设计了杆件长度,并进行了相应的三维实体运动仿真;还导出了上平台各点运动轨迹方程,用MATLAB绘出了相应的轨迹曲线,为该机构工艺参数的进一步优化设计奠定了基础;最后研制了样机.     

Kinematics and dynamics analysis of a novel serial-parallel dynamic simulator

A serial-parallel dynamics simulator based on serial-parallel manipulator is proposed. According to the dynamics simulator motion requirement, the proposed serial-parallel dynamics simulator formed by 3-RRS (active revolute joint-revolute joint-spherical joint) and 3-SPR (Spherical joint-active prismatic joint-revolute joint) PMs adopts the outer and inner layout. By integrating the kinematics, constraint and coupling information of the 3-RRS and 3-SPR PMs into the serial-parallel manipulator, the inverse Jacobian matrix, velocity, and acceleration of the serial-parallel dynamics simulator are studied. Based on the principle of virtual work and the kinematics model, the inverse dynamic model is established. Finally, the workspace of the (3-RRS)+(3-SPR) dynamics simulator is constructed.

     

并联隔振平台驱动装置

并联隔振平台在多轴低频隔振方面获得广泛应用。其驱动装置对平台性能具有重要的影响作用。由于并联隔振平台结构的特殊性,其驱动器的输出力与负载之间不是简单的线性关系,给驱动器的选择带来困难。使用并联隔振平台的静力平衡方程较好地解决了上述问题。同时,围绕并联隔振平台驱动装置,完成了控制器、驱动器、音圈电机等的选择,并给出了驱动原理图,为设计并联隔振平台驱动装置提供了一种新思路。     

基于D-H矩阵的2-RPaRSS并联机构位姿误差建模与补偿

针对4自由度2-RPaRSS并联机构,利用D-H变换矩阵法建立了机构运动学及单条支链的位姿误差模型,并由此得到了机构基于各运动副误差(制造误差、安装误差、磨损误差等)的动平台位姿误差模型;运用该误差模型对2-RPaRSS并联机构的进行了误差分析和计算,给出了机构驱动角对动平台位姿误差的影响情况;同时建立了单支链的误差辨识模型,并由NSGA2算法求得了各误差的近似最优解,通过误差补偿使并联机构的位姿精度得到明显提高。     

液压6-DOF并联机器人的振动特性研究

将6-DOF并联机器人的液压分支作为假想的单开链，由空间机构的位姿关系建立其组成构件的局部坐标系，并利用RPY角描述方法，通过转移矩阵将各构件的刚度及阻尼矩阵依次转移到固定坐标系中，得到了系统振动的运动微分方程。通过复模态分析，求得运动平台的振动响应。结合实例研究了系统刚度随平台结构参数和姿态的变化规律，并分析了运动平台在起动时的强迫振动响应。     

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3-TPT并联机构的位置分析与运动仿真

介绍了一种3-TPT并联机器人机构的结构特点,利用螺纹理论分析了该机构的自由度,并对该机构的运动学位姿进行了分析,给出了运动学位姿反解和运动学位姿正解的显式表达式.最后用ADAMS软件对其进行运动学仿真,对动平台自由度及其位姿的理论分析进行了验证.     

微制造平台隔振系统仿生设计

在分析啄木鸟头部独特生物构造及其隔振机理的基础上，运用仿生学原理，采用主动隔振与被动隔振相结合的技术，建立了以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的微制造平台六自由度仿生隔振系统及其结构模型。实验结果表明，该隔振系统具有很好的隔振效果。