一种2RPS-RPU并联机构的动力学分析

Exechon混联机床因具有结构刚度大、良好的运动学和动力学特性等特点,广泛应用于高精密、快速加工中。但该机床的并联模块同时也具有转动范围小、工作空间窄等特点;为此,通过支链变异法,提出一种可满足机床2R1T运动要求的2RPS-RPU并联机构。利用杆长条件建立机构的位置反解方程,运动副速度投影推导系统的非满秩雅克比矩阵;并结合拉格朗日方法,推导了机构的动力学模型。最后采用Matlab对系统运动学、动力学进行数值计算,并绘制各个变化曲线,总结出该机构的基本运动和力学性能,其结果表明该机构也具有Exechon机床并联模块的良好的动力学特性等特点,为后续开发和改进该机床提供了新的并联模块构型和理论依据。     

新型3-DOF冗余并联机构运动学和工作空间分析

因具备更高刚度、更好动力学性能等特点,冗余驱动并联机构越来越多地应用于各行业中。提出一种支链为双滑块结构的3-DOF冗余并联机构,基于位置正、反解分别推导了机构的运动学方程,并结合反解方程和MATLAB对机构进行运动学仿真,绘制了驱动位移、速度曲线;结合运动学分析结果与正解方程对机构工作空间进行分析,绘制了机构三维工作空间;运动学、工作空间分析结果表明,机构在工作空间内运动平稳,无位移、速度突变等情况,且工作空间关于XOZ面具有良好的对称性;研究结果为该构型冗余并联机构的实际应用提供了基础。     

一种平面3支链2自由度并联机器人设计及工作空间分析

以传统的基于自由度公式的构型综合法为基础，构型综合出一类操作末端可以作纯平动的平面3支链2自由度的并联机构，且针对其中一种并联机构进行分析与研究。利用设计空间理论对其机构尺寸无量纲化并构建出了设计空间模型；运用闭环矢量法求解其运动学正反解，并以数值算例验证其正确性；使用解析法与数值法结合讨论了该机构的理论工作空间的形状和面积；基于设计空间模型，探究了该机构的尺寸参数与其工作空间之间的关系，并绘制出理论工作空间面积图谱，该性能图谱有助于分析、优化和设计并联机构以满足其预期的应用需求。     

3-R2U2S并联机器人的机构参数标定法探究

分析了并联机器人机构参数标定的一般方法,针对3-R2U2S并联机器人的特征,基于自动协作原理提出了一种新的参数标定法。其原理是把所有引起加工位置误差的影响因素均归结为机器人机构参数的变化,求出包含各种误差源的综合修正杆长影响因子,获得较为精准的机器人运动学反解方程。为校核可靠性,搭建3-R2U2S并联机器人样机标定实验中心,在机器人工作空间内,随机选取50个点进行测试,将其坐标代入修正的运动学反解方程中,求出各支链驱动转角的理论输入值。实验结果表明,理论输入值与实际输入值的偏差控制在允许范围内,验证了运用自动协作法求解修正杆长来建立3-R2U2S并联机器人运动学反解方程的准确性和可靠性。     

混联贴标机构运动学分析及工作空间研究

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景提出一种新型3T2R混联机构,该机构由3-RRP~(4R)R并联机构和2自由度旋转串联机构串接而成。提出运用两次蒙特卡洛法相结合的办法求解混联机构工作空间。建立混联机构运动学模型,根据并联机构的几何关系得到反解方程,并确定并联机构工作空间的约束条件,采用蒙特卡洛法得到并联机构工作空间内的点集;根据坐标变换矩阵求得串联机构运动学正解及混联机构运动学正解,并将并联机构工作空间内的点坐标代入混联机构位置正解中,采用蒙特卡洛法得到混联机构的工作空间内的点集。     

工作空间最大化的4-RUP_aR并联机构尺度优化设计

对一种新型3T1R并联机构-4RUPaR并联机构进行工作空间分析和尺度参数优化设计。首先利用解析几何中的坐标变换理论,以机构的杆长作为约束条件,得到了运动学反解方程;然后根据运动学反解方程,建立工作空间的约束条件,通过MATLAB编程实现机构的定姿态工作空间的可视化,并通过"点集"近似表达工作空间的大小;最后采用单一变量分析法得出了并联机构尺度参数与定姿态工作空间的关系。以工作空间最大化作为优化目标,采用差分进化算法求解该优化问题,获得了良好的机构尺度参数,使得并联机构的有效工作空间更大更健壮,也更加符合工程实用要求。     

一种1T2R型并联机构的运动学及工作空间分析

提出了一种新型1T2R型3自由度并联机构,对其进行了运动学及工作空间分析.详细描述了该机构的机构特性,基于螺旋理论对其自由度进行分析,并结合修正Grübler-Kutzbach公式进行验证.根据机构的结构及运动特性,利用空间位置矢量法推导出机构运动学正逆解模型,通过将具体实例理论计算结果和Adams仿真结果对比分析,验证了模型的正确性.基于蒙特卡洛方法对该并联机构的工作空间进行了分析.研究为该类机构的详细机械构型以及实际应用奠定了理论基础.     

3-PUU并联机构工作空间分析与优化设计

提出一种新型3-PUU并联机构,对该并联机构进行运动学分析,得到了3-PUU并联机构的运动学反解,在此基础上,分析了移动副和虎克铰对工作空间的限制。采用三维极限搜索法求解了工作空间。对该并联机构的工作空间进行了优化分析,为并联机构的构型设计和进一步研究奠定了基础。研究结果表明,该种机构具有较好的实际应用前景。     

3-PRRRR并联机构运动学和工作空间分析与数值仿真

工作空间是评价并联机构的性能和设计并联机构的重要指标。对3-PRRRR并联机构支链进行合理地简化,利用D-H矩阵建模及坐标变换法对3-PRRRR并联机构进行运动反解分析,获得该并联机构的运动反解方程,并利用MATLAB对其位置反解进行数值仿真。根据3-PRRRR并联机构的机构特点,选择扫描法对其工作空间进行分析,根据所得的位置反解方程,利用MATLAB软件,对得到的3-PRRRR并联机构的工作空间进行数值仿真,为进一步研究提供了一定的理论依据。     

2PRS/2PUS四自由度并联机构工作空间分析

针对一种新型2PRS/2PUS并联机构进行自由度的计算,分析了机构的输出特性。利用数值算法与欧拉角算法相结合,建立了机构的运动学逆解方程。对构件的约束条件进行详细分析,借助MATLAB软件运用比较搜索法对工作空间进行求解,并对求解出的机构工作空间进行了分析。研究表明,该机构的工作空间具有对称性、内部无空洞、截面形状规则等优点,分析结果为该类少自由度并联机构的进一步研究提供了理论依据。     

一种新型正交结构6-PPPS并联机构及其运动学解耦性研究

提出一种正交结构六自由度并联机构,建立了运动支链的位置矢量方程,推导出速度正解和反解方程.定义了并联机构的运动解耦,分析了该正交结构六自由度并联机构在不同姿态的运动解耦性能.并联机构运动解耦能够简化其运动学模型,为其运动学标定和控制带来方便.     

新型3/3-RRRS 6自由度并联机构的运动学及工作空间的研究

提出一种新型3/3-RRRS并联机构,建立了该机构运动学位置正反解方程.通过分析运动学位置反解方程,给出了极限边界搜索法的具体算法及程序流程图,利用Matlab数学工具并采用极限边界搜索法确定了机构的工作空间及其边界,并分别将其图形绘制出来.     

一种新型可重构Stewart衍生型并联机器人的奇异位形及工作空间

设计了一种新型可重构Stewart衍生型并联机器人,并对其奇异位形及工作空间进行了分析.基于矢量代数法推导出并联机器人位置反解的全解析表达式,并通过算例验证其正确性;基于直接微分法推导出并联机器人的雅可比矩阵,进一步地,结合Gosselin法分析了该并联机器人的奇异位形;建立了并联机器人结构中球铰链和二重复合虎克铰链的转角约束方程,结合位置反解解析式并运用有限离散法,获得了并联机器人的位置工作空间和姿态工作空间.研究内容为可重构Stewart衍生型并联机器人后续的轨迹规划、机构优化研究奠定了基础.     

新型三平移并联机构的运动分析和工作空间分析

分析了一种新型三平移并联机构,求出其运动学正解和反解,在运动学反解的基础上系统讨论了该机构的工作空间的约束条件.提出了运用Matcom将Matlab和VC 结合起来进行混合编程的方法,得到了并联机构工作空间的形状,分析结果表明该机构具有较好的工作空间.该并联机构可广泛应用于工业装配机器人、虚拟轴并联机床和多维减振平台等领域.     

一种可重构、部分运动解耦的空间n维平移1维转动并联机构的拓扑及其运动学设计

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出了一种动平台可重构的三自由度并联机构RPa3R-R+RSS。对该机构的运动输出特性进行分析,表明该机构动平台能产生空间n维平移1维转动（nT1R,n=2,3）的输出运动且具有部分运动解耦性,通过动平台的重构可赋予动平台的转动绕3个特定转动轴x、y、z输出;计算了机构的自由度和耦合度;基于序单开链的运动学建模原理,建立了该机构动平台绕任意转动轴输出构型下的通用运动学模型;对动平台绕z轴转动输出构型下的运动学进行了分析,包括位置正反解、工作空间形状与大小、动平台转动能力、机构的奇异位形条件,以及机构的速度和加速度计算与仿真分析。     

3-PTT型水平滑块式三杆并联机床运动学研究

结合“863”项目实施，这里对创新开发的3—PTT型三水平滑块式三杆平移并联机床机构进行了机构、自由度、运动学和工作空间研究，建立了有关运动学模型。这为正确选择该机床的设计结构和运动参数、实现机床控制提供了理论基础。理论研究证明，该机构的工作空间适合长形工件的三坐标加工，编程简单，是一种实用的并联机床构型。     

一种新型拟人机械腿的运动传递性能分析

针对当前多数拟人机械腿采用串联机构出现的运动惯性大、承载能力小,不能很好地满足拟人机器人运动特性需要的问题,提出了一种新型拟人机械腿并联机构,介绍了其结构布局特点,该机构具有3个自由度,外观匀称,与人腿相仿度高,在结构上实现了人体踝关节和膝关节功能.建立了该并联机械腿的位置反解方程,基于该方程用矢量法推导出了线速度和角速度雅可比矩阵,分别定义两矩阵的条件数和可操作度作为其运动学性能指标,分析了各性能指标在工作空间内的分布规律.研究结果表明:拟人机械腿速度传递性能良好且稳定,脚掌的运动传递性能几乎不受屈膝角度的影响.仿真结果符合人体腿部的运动要求,为当前拟人机械腿的研究提供了一种新的构型.     

基于Matalb的纯平动3-UPU并联机构正运动位置解及工作空间分析

采用空间机构螺旋原理,分析了3-UPU并联机构的构型和纯平动特性。给出了连续型多项式代数拓扑法,构建3-UPU并联机构的正运动位置解的非线性方程组,并对方程组进行计算。该方法无需给定值就能有效逼近并联机构非线性方程组的解,且可解决方程组求解时出现的分叉和散度问题,对超越问题的解析具有重要的参考意义。基于Matlab/Simmechanics构建3-UPU并联机构PID控制模型并分析其工作空间,验证并联机构构型设计中螺旋理论应用的准确性。该方法对求解多自由度并联机构运动学问题有切实可行的借鉴意义。     

基于G_F集理论的3T2R并联机构型综合

针对工业应用中的一类并联机构——3T2R并联机构,提出了基于G_F集构型理论的并联机构型综合方法,给出了3T2R并联机构的构型综合的具体步骤。结合具体3T2R并联机构的应用参数需求,最终筛选出部分具有确定末端运动特征的3T2R并联机构。从中选出3-PPPR1R2为研究对象,运用ADAMS对该机构进行了运动学和动力学分析,验证了基于G_F集构型理论的并联机构型综合所选3T2R并联机构的正确性。     

一种3自由度并联机床的性能分析

混联机床同时兼顾了串、并联机构的优点,已越来越多的应用于复杂零部件的生产加工;提出一种3-RPS构型的三自由度并联机床,基于杆长条件建立了该机床位置反解方程,利用运动副速度投影求解了驱动杆速度输入变化规律,并推导了系统的雅克比矩阵;利用拉格朗日方程,求解了机床动力学模型;为后续对机床的运动学和动力学性能研究奠定了基础。最后结合原型机模型和Matlab对推导结果进行仿真,绘制了运动学和动力学曲线,总结出该机床运动学、动力学性能,结果表明该机床完全满足混联机床中并联模块的性能要求,并能满足航空、航天等复杂零部件和异形曲面的加工需求。