基于遗传算法的一种串联机构性能指标分析

针对机器人速度同性指标、灵巧度指标和全域性能波动指标的不足,提出一种改进的全域综合性能指标来综合评价机器人的运动性能,该指标可更全面的评价机器人运动学性能.采用单变量分析法,逐个分析了关键部件尺寸变化对这里所述6R串联机构全域综合性能指标的影响规律,得到尺寸变化对其性能的影响趋势.基于改进后的全域综合性能评价指标,利用遗传算法求得了6R串联机构运动性能较好的尺寸.该研究为机器人关键部件尺寸的选取提供了理论依据.     

LR-Mate机器人动力学性能分析

给出评价5自由度串联机器人机构同时基于Jacobian和Hessian矩阵的加速度性能指标,进而得到5自由度串联机器人机构全域性能指标及全域运动性能波动指标。利用上述指标对LR-Mate机器人的加速度性能进行分析,绘制相关图谱。通过对试验结果进行理论分析,发现针对机构尺寸对机构性能的影响进行分析时,Hessian矩阵对机构加速度性能指标有着更重要的影响。最后,利用Matlab软件对LR-Mate机构进行动力学实体仿真,并给出速度、加速度仿真图谱,所得结果与理论分析结果完全一致,验证了理论分析的正确性和指标的可行性。     

自动倾斜器不旋转环操纵机构等效并联机构尺寸优化分析

对直升机自动倾斜器不旋转环操纵机构的等效并联机构——1-RRS-3-SPS-1-PS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。同时利用速度、加速度和惯性力等全域性能指标,在同时考虑到机构杆件的尺寸、质量等因素情况下,分析1-RRS-3-SPS-1-PS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱,得到该杆件尺寸和动力学性能的关系变化趋势,同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。利用Matlab软件对机构进行实体仿真,验证了速度、加速度和惯性力全域性能指标理论的正确性和可行性。     

2-RUUS机构动力学性能分析

对新型的2-RUUS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。同时给出任意机器人机构惯性力和机构尺寸以及机构质量之间的关系不等式,及相应的惯性力全域性能指标,利用该指标公式可以对任意机器人机构进行杆件尺寸和质量对动力学性能影响的分析。在只考虑机构尺寸的情况下,利用加速度全域性能指标和惯性力全域性能指标,分析2-RUUS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱。得到该机构尺寸和动力学性能的关系变化趋势,同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。     

基于主成分分析方法的并联机构参数优化

以DELTA并联机构为研究对象,求解该机构的全域条件数、全域各向同性系数、全域最小奇异值指标数据,建立多维全域性能指标数据。基于主成分分析(PCA)法,对上述多维全域性能指标数据进行降维、有效融合,去除指标间的冗余信息,减小目标函数对权重系数的人为依赖性,从而确定目标函数。通过对不同结构参数样本进行PCA分析,选出基于综合全域性能最优的结构尺寸。将PCA优化结果与各性能指标值分布图进行比较分析,最优和最差样本均与各性能指标分布图的最优和最差性能区域相对应,从而验证PCA方法在并联机构参数优化时的有效性。研究结果为多目标下并联机构的优化提供了一种新思路。     

串联机器人加速度性能指标分析

以串联机构速度、加速度公式为出发点,通过理论推导提出一种同时基于机构一阶Jacobian影响系数矩阵和二阶Hessian影响矩阵的串联机构加速度性能度量指标,包括加速度性能指标、线加速度性能指标和角加速度性能指标。采用GOSSELIN提出的机构全域性能指标定义方法定义串联机构加速度全域性能指标、线加速度全域性能指标以及角加速度全域性能指标。最后,采用上述指标对串联工业机器人PUMA260机构进行实例分析,给出相应的性能图谱。结果表明,Hessian矩阵对机构加速度性能指标有着更重要的影响,度量指标在机构动力学性能分析中是可行的。     

平面冗余驱动并联机器人的性能分析与尺度综合

建立了平面2自由度冗余驱动并联机器人的Hessian矩阵,将Hessian矩阵引入全域性能指标中,进行速度、加速度和灵巧度性能指标分析,给出三项指标的性能图谱,讨论结构尺寸变化对机构性能的影响。以该机器人速度、加速度和灵巧度指标为目标函数,以无奇异位形和工作空间为约束条件进行基于性能图谱的尺度综合,对不同权重优化结果的讨论为该机器人的构形设计提供了参考。     

基于Hessian矩阵的3-■并联机构的性能分析

利用包括Jacobian矩阵和Hessian矩阵的全域性能指标对新型的3-RR(RR)R并联机构的速度和惯性力性能进行分析,不同于以往仅依据Jacobian矩阵对机构的性能进行评价,给出机构的性能图谱,通过观察图谱挑选出有利于提高机构性能的机构尺寸,为机构的优化设计提供理论依据。     

基于Hessian矩阵的3-(RR(R R)R)并联机构的性能分析

利用包括Jacobian矩阵和Hessian矩阵的全域性能指标对新型的3-RR（RR）R并联机构的速度和惯性力性能进行分析，不同于以往仅依据Jacobian矩阵对机构的性能进行评价，给出机构的性能图谱，通过观察图谱挑选出有利于提高机构性能的机构尺寸，为机构的优化设计提供理论依据。     

6-HURU并联机器人机构运动学和动力学性能指标分析

通过改变6-HURU并联机器人机构尺寸得到了包含121个机构的机构组，综合利用每个机构在其工作空间内不同位形采样点的一阶、二阶影响系数矩阵，研究了该并联机器人机构不同尺寸下运动学和动力学性能指标，突破了以往只考虑一阶影响系数矩阵研究所产生的局限性，根据所得的全域性能图谱探讨了不同尺寸机构之间的性能差异，进行了验证。     

一种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的运动传递性能分析

提出了一种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床,研究了这种新型5-DOF并联气囊抛光机床的运动学传递性能,定义了速度传递性能评价指标和各向同性性能评价指标,基于这种并联机器人的结构布局特点,分析了各性能评价指标在工作空间内的分布规律,为这种并联气囊抛光机床的应用提供了理论基础。这种新型正交5-DOF并联气囊抛光机床具有结构简单、承载能力强、运动惯性小、初始装配位姿解耦、工艺性好等优点,可用于空间曲面(磨具、叶片等)零件的加工及精密抛光等领域。     

3-PUU微动并联机构的尺寸型模型及性能图谱

为设计 3 PUU微动并联机构 ,使其获得良好的运动性能 ,提出用杆件无量纲参数建立机构尺寸型模型 ,该模型在有限区间内给出了 3 PUU微动机构所有可能的尺寸组合 ,模型空间中的任意一点代表具有相同或相似运动性能的同一族机构 ;定义反映微动机构运动性能的工作空间体积值、工作空间形状值及条件数 3种性能指标 ,在尺寸型模型中绘制一系列性能图谱 ,通过计算机仿真验证性能图谱的正确性 ,依据图谱提供优化设计机构的方法。     

3-RUU微动并联机构的尺寸型模型及性能图谱

基于伪刚体模型及运动学参数的量纲一化,建立了3-RUU微动并联机构的尺寸型模型,该模型在有限区间内给出了3-RUU微动并联机构所有可能的尺寸参数组合,模型空间内的任意一点代表具有相同或相似运动性能的同一族机构。结合对微操作运动性质的分析,提出了作业空间体积值、作业空间形状值及常值雅克比矩阵条件数等三种描述微动机构运动学性能的评价指标,并根据尺寸型模型及定义的性能指标绘制了反映机构性能与尺寸参数关系的性能图谱。     

3-（2SPS）并联机构力传递分析

提出了一种新型三自由度并联机构,通过矢量力学方法和虚功原理建立了机构的静力输入输出数学模型,得到机构的输入力与输出力之间的关系。定义了力、力矩传递性能评价指标及全域性能评价指标,分析了机构参数与评价指标之间的关系。     

3-(2SPS)并联机构力传递分析

提出了一种新型三自由度并联机构,通过矢量力学方法和虚功原理建立了机构的静力输入输出数学模型,得到机构的输入力与输出力之间的关系.定义了力、力矩传递性能评价指标及全域性能评价指标,分析了机构参数与评价指标之间的关系.     

混合输入五杆机构运动性能的分析

混合输入五杆机构是最简单的平面并联机器人。根据混合输入五杆机构的三种机构类型 ,确定它们各自的求解空间 ;按照全局运动性能指标 (GCI)定义 ,推导出混合输入五杆机构的运动性能指标的数学模型 ,利用此数学模型和混合输入五杆机构的工作空间的特征 ,建立混合输入五杆机构运动性能的计算算法及求解空间的运动性能图谱。最后 ,给出混合输入五杆机构运动性能的分析实例     

一种支链含Pa副的新型2T1R并联机器人的运动学分析与多目标性能优化研究

以并联机构2T1R作为研究对象,基于并联机构拓扑结构设计理论综合出一类支链含Pa平行四边形机构的2T1R并联机构,并优选出两种新型2PRPaR-PPaR与2RRPaR-PPaR并联机构,以2PRPaR-PPaR并联机构为例,利用方位特征集拓扑结构理论计算机构的方位特征集、自由度、耦合度等拓扑特性,根据建立的特征方程并得到机构的运动学逆解解析式。基于此,分别对机构的工作空间、灵巧度、转动能力等性能指标可视化分析,并通过图形化对比分析机构参数对这些性能指标的影响,最后建立工作空间和全局灵巧度多目标优化模型,选择快速非支配多目标优化算法（NSGA-Ⅱ）实现机构尺度综合,结果表明：2PRPaR-PPaR机构具有工作空间较大、灵巧度较好、转动能力高等优良特性,优化出一组不同姿态角下的对工作空间和全局灵巧度的多目标pareto优化解。     

Dimensional Synthesis of a 3-DOF Parallel Manipulator with Full Circle Rotation

Parallel robots are widely used in the academic and industrial fields. In spite of the numerous achievements in the design and dimensional synthesis of the low-mobility parallel robots, few research ef...