完全解耦一移动三转动并联机构结构综合

为综合得到一移动三转动(1T3R)完全解耦并联机器人构型,基于G_F集理论提出一种简单而有效的构型综合方法。首先阐述G_F集的基本概念、运算法则,并联机构数综合;其次给出机构输入运动特征选择原则和分支设计准则,确保了并联机构运动解耦性;然后根据该构型综合原理,完成1T3R四自由度完全解耦并联机构型综合具体过程,得到了大量新构型;最后,针对所综合出的一种新型1T3R并联机构,运用螺旋理论求解其机构的自由度,同时求得其雅克比矩阵,验证了该机构的完全解耦性,进一步证明了该构型方法的有效性。     

一种冗余输入并联机器人的可控性分析

雅可比矩阵是并联机器人输入输出间的重要关系矩阵,能充分反映机器人的运动学性能。通常情况下,并联机器人具有多个运动自由度。为了避免移动和转动两种自由度的不同量纲对分析的影响,基于雅可比矩阵的分解形式,采用条件数倒数对一种冗余输入并联机器人的可控性能进行了研究,能够更贴切的反映并联机器人的位置和姿态运动控制的难易程度。研究的并联机器人采用了对称的支链结构,分析也表明机器人的可控性关于特定平面对称,验证了方法的有效性。     

六自由度完全解耦并联机构型综合

通过分析解耦并联机构的输入输出特点,基于支链独立驱动原理和螺旋理论提出了6自由度(3R3T)完全解耦并联机构构型综合方法。首先,基于完全解耦并联机构的雅可比矩阵为非零对角阵的要求,利用螺旋理论构造出满足期望要求的正逆雅可比矩阵,以确定支链驱动副作用于动平台上的使动螺旋;再得到该使动螺旋对应支链上的表示驱动副的驱动螺旋和除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,据此可完成支链结构螺旋系的配置;最后,根据完全解耦并联机构分支组合原理,依次选取6条支链连接动定平台,得到多种3R3T完全解耦并联机构。综合的完全解耦并联机构的输出运动是由支链上独立的输入驱动提供的,且机构的正逆雅可比矩阵在运动过程中始终保持为对角阵,所以属于完全解耦并联机构,此类机构结构紧凑,控制简单,具有较好的应用前景。     

三转一移解耦并联机构型综合

通过分析解耦并联机构的输入输出特点,基于支链独立驱动原则和螺旋理论提出了三转一移(3R1T)解耦并联机构构型综合方法。首先,基于解耦并联机构的雅可比矩阵为非零对角阵的要求,利用螺旋理论构造出满足期望要求的正逆雅可比矩阵,以确定支链驱动副作用于动平台上的使动螺旋,再得到该使动螺旋对应支链上的表示驱动副的驱动螺旋和除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,根据支链连接度的不同,可完成支链结构螺旋系的配置;最后根据解耦并联机构分支组合原则,依次选取四条支链连接动平台和定平台,得到3R1T解耦并联机构。综合的解耦并联机构的输出运动是由支链上独立的输入驱动提供的,属于解耦并联机构,此类机构结构紧凑,控制简单,具有一定的应用前景。     

并联机构的动力学分析及其无模型智能控制

为解决并联机器人高度非线性、强耦合、数学模型复杂的问题,针对交流伺服电机驱动的并联机器人,在模型不确定情况下提出了一种针对2-DOF并联机器人的智能控制方法,设计了一个二输入的模糊控制器,该控制方法不需要前向运动学的求解。通过模糊控制器对PID参数进行实时整定,基于MATLAB进行动态仿真,仿真结果表明:模糊PID在轨迹跟综和带负荷运动的稳定性方面比线性PID具有更好的控制效果,可实现并联机器人的高精度实时控制。     

RBF神经网络滑模变结构控制在并联机器人中的应用

并联机器人系统结构复杂,具有强耦合、非线性等特点。滑模变结构控制对参数不确定性和外部扰动具有强鲁棒性,不需要被控对象精确数学模型且基于该方法的控制器设计过程是自然解耦过程,适用于并联机器人控制,但是滑模控制普遍存在抖振问题。鉴于此,该文提出RBF神经网络与滑模控制相结合的控制方法,利用RBF神经网络对滑模控制器切换项的增益进行调节,可以有效地降低滑模控制的抖振,获得较好的控制效果。仿真结果表明,该控制方法跟踪性能好,系统误差小,具有较强的鲁棒性,可以满足并联机器人的控制要求。     

具有大承载能力的环路解耦两转动并联机构综合方法研究

为解决解耦机构承载能力弱的问题,提出一种具有大承载能力的环路解耦两转动并联机构型综合方法。基于螺旋理论,提出分支传递力螺旋矩阵与输出运动螺旋矩阵的互易积为对角矩阵（主对角线元素全不为零）的机构解耦判别准则,分析机构输出运动螺旋与传递力螺旋之间的关系,确定出驱动螺旋和非驱动螺旋的形式,将上述运动螺旋进行合理的排序和组合得到基础解耦分支。为使解耦机构更好的应用于工业中,提出冗余驱动分支构造方法,在基础解耦分支中添加冗余驱动分支,构造环路,实现环路内反解同步,构造环路之间彼此解耦的环路驱动分支,既不破坏机构的解耦特性又增加了机构的承载能力,综合出环路解耦两转动并联机构。运动学分析和静力学分析表明,所综合出的机构雅可比矩阵为广义对角阵、同一环路内驱动位移同步,并且承载能力强于传统解耦机构,验证了所提出的综合方法的正确性。通过该方法综合出来的机构,在汽车耐久性测试台架方面具有一定的应用前景。     

并联腿六足农业机器人运动学与仿真分析

针对行走腿为串联结构及平面多连杆结构的六足机器人承载能力差、运动误差大等问题,提出了一种一平移两转动(1T2R)并联腿六足农业机器人机构.首先,对并联腿机构的运动学位置、速度、加速度进行了分析.其次,基于结构约束条件,对其工作空间进行了分析.最后,对六足农业机器人机构进行了三维建模及仿真分析.理论分析及仿真结果表明:该并联腿机构运动学位置正逆解方程均可解析求解,正解方程最多具有4组解.该机构具有部分运动输入-输出解耦性,控制方便.该并联腿机构工作空间大,由多个球冠组成.该六足机器人机构无需转弯即能实现前后、左右移动,运动平稳,机构设计合理,适合作为农业机器人行走机构使用.     

3-R||R||C三平移并联机构的位置求解及静力学特性分析

对新型三平移并联机器人机构,进行了运动学分析和静力学分析,包括:运用矢量法求解了该机构的位置反解解析解,分析了该机构输出与输入的运动解耦性;运用基于序单开链法的一维搜索法求解了该机构的位置正解数值解;进一步地,采用力雅可比矩阵的方法对该机构进行了静力学分析,得到了输入力矩与输出外力的关系;最后运用MAT-LAB软件进行了运动学、静力学特性仿真分析.为该机构的结构设计与分析提供了理论基础.     

3T2R完全解耦并联机构的型综合研究

针对并联机构的运动往往是非线性、强耦合问题,提出一种完全解耦并联机构型综合原理。首先利用互易螺旋理论对3T2R并联机构的输入输出展开分析,揭示了完全解耦并联机构的雅可比矩阵特点,得到了完全解耦并联机构的移动特征和转动特征条件;其次基于支链驱动理论构造满足完全解耦并联机构的各条支链,根据并联机构约束综合理论,依据提出的支链选取原则依次选取每条支链,连接动、定平台,完成完全解耦3T2R并联机构的型综合;最后针对综合的一种完全解耦并联机构,求得其运动雅可比矩阵验证了机构的解耦特性。     

基于自由度分配和方位特征集的混联机器人机型设计方法及应用

混联机器人机构兼有并联机构刚度好、定位精确及串联机构工作空间大、控制解耦性好等两方面的综合性能及优点,其设计的关键是基于操作器方位特征集的串(并)联自由度数目和顺序分配、组合方式及新型少自由度并联机构模块的构造及其性能评价.提出基于自由度分配和方位特征集的混联机器人机型设计方法,提出单点作业、多点协同作业二类混联机器人的定义、符号表示方法并分析其优缺点;给出按这二类作业方式设计3～5自由度混联机器人分别可能构造出的全部结构组合方案、设计原则和步骤;据此,创新设计出多种新颖结构的混联机器人机构实例,并研制单喷枪、三喷枪协同二款五轴混联高速喷涂机器人,比较这二种结构的性能优劣.研究为混联机器人机构的机型设计提供了一种一般性方法,为复杂先进装备的创新研制提供了机构设计的基础.     

3RRC并联机器人机构位置分析的通用方法

应用螺旋理论，针对一类3RRC并联机器人机构进行自由度分析，结合矩阵法对其位置正反解进行分析，得出了适用于这一类并联机器人机构位置分析的输入输出方程。利用该方程可方便地对3RRC类并联机器人机构进行程式化设计和分析。     

一种3自由度组解耦并联机构

并联机构的各支链是运动耦合的,因此多数情况下并不满足传统意义上的耦合概念.提出组解耦的概念,对机构的输入输出解耦性问题进行了研究,拓宽了解耦概念的外延,为控制系统设计的简化奠定了一定的基础.最后提出了一种3自由度并联机构,分析表明该机构的2个平动自由度是组解耦的.     

一种三自由度并联解耦机构的构型与运动学分析

针对一种具有运动解耦特性的三自由度并联机构,首先介绍了平动解耦构型的基本思想,并采用了一种基于运动副的机构构型方法,对机构进行了构型分析。该机构由3个正交分布的支链组成,机构的运动副均为转动副,其动平台在X、Y、Z这3个方向平动解耦。对机构进行了自由度和运动学分析,推导了机构的运动学正/反解、输入/输出的速度和加速度,验证了机构的运动解耦特性。最后,基于机构的运动解耦特性,介绍了该机构在一种新型4-DOF串并联机器人试验样机中的应用。     

新型两平移一转动并联机器人机构位置分析

分析了一种新型两平移一转动并联机器人机构．求出其运动学正解和反解封闭解．讨论了该机构的控制解耦性。与其它类似机构相比。该机构不仅结构简单、位置分析求解容易，而且正解具有完全控制解耦关系。该机构可广泛应用于工业装配机器人、微动机器人、虚拟轴并联机床、多维减振平台和推拿机器人等领域。     

新型6自由度并联微动机器人微运动学及其运动解耦性分析

利用坐标变换法，建立了新型6自由度并联微动机器人的微运动学模型，并对其运动解耦性进行分析；采用不同的初始驱动位移量和驱动方式，对该机器人的有限元模型进行分析，进一步讨论了其微运动学上的解耦性，最后对研制的微动机器人样机进行了运动解耦性测试和验证。该并联微动机器人的运动解耦，为其动力学分析、控制及其标定的简化提供了理论基础。     

基于拓扑解耦准则的球面并联机构解耦条件研究

具有输入输出解耦特性的并联机构,由于其易于控制,深受欢迎。基于提出的并联机构拓扑解耦准则,针对一种球面解耦并联机构进行了解耦性分析,给出了该机构更一般的解耦条件;更进一步,基于拓扑解耦准则构造了一种更一般的新型球面解耦并联机构。基于拓扑解耦准则进行并联机构解耦特性分析和型综合的方法,对具有拓扑解耦特性并联机构的创新设计和应用具有深远意义。     

三平移非对称解耦并联机构及其运动学分析

基于并联拓扑机构组成原理，总结了机构解耦特性分析的步骤，对一种三平移非对称并联机构及其运动学进行了分析。通过选择适当的主动副，在保证机构具有良好耦合特性的基础上，此并联机构位置正解、逆解求解简单，非期望输出为常量。由于结构简单、位置正解数目少、实时性好，而且简化了机构的控制与轨迹规划问题，为小型非对称并联机器人提供了新实用机型。