机器人机构的全域性能指标研究

重点分析了Gosselin提出的全域性能指标η,针对其不足提出了改进和完善的措施．提出了全域运动性能波动指标σ,并建议将改进后的全域综合性能参数作为机器人尺度优化设计的目标函数．最后通过算例证明其有效性．     

基于一种1T2R并联机构的转动能力分析方法

并联机构的工作空间与转动能力是评价并联机构工作能力的重要指标,目前对于并联机构大多数是在耦合状态下研究机构转动能力。以三自由度2-SPS/PRR并联机构为例,分别对并联机构耦合状态与解耦状态下的转动能力进行分析。基于方位特征集理论对机构进行方位特征集分析,基于封闭式量法对机构进行运动学分析,求解机构位置逆解;基于并联机构运动学逆解,使用极限边界搜索法分别对耦合状态和解耦状态下的转动能力进行分析,并将二者进行对比从而实现相互转换。提出在耦合状态下求解工作空间中某点转动能力的新方法。     

基于傅里叶级数的踝关节运动模型研究

对人体下肢运动模型的研究是外骨骼机器人驱动和控制系统的核心内容之一,针对利用分段函数拟合踝关节运动模型时存在拟合过程复杂、模型高阶求导之后不连续等缺点,采用傅里叶级数拟合法建立踝关节在矢状面内平地行走运动模型,通过该方法获得的踝关节运动模型具有简洁、准确、无冲击等特点,而且该运动模型还具有高阶连续性和可导性。最后,通过实验验证该模型可以描述健康人体平地常速行走时踝关节运动特征;同时通过ADAMAS进行运动仿真,验证其用于外骨骼机器人的踝关节驱动的正确性。该运动模型研究为研究健康人体正常行走时踝关节运动特征提供了重要的理论依据,并为外骨骼机器人踝关节的驱动和控制提供了参考模型。     

六足农业机器人并联腿结构设计与位置分析

基于方位特征集理论(POC),设计并研究了一种1平移2转动(1T2R)六足农业机器人并联腿机构。首先,基于方位特征集方法,综合得到一批满足功能要求的并联腿机构;然后,根据农业实际应用需求,优选得到一种性能优越的机构,该机构具有结构简单、工作空间大、控制方便等优点;最后,对优选的机构进行了位置正逆解分析。分析结果表明,该机构正逆解简单,正逆解均可进行解析求解,且正解方程最多具有4组解。     

一种平面微型并联机器人机构的尺度设计

讨论了一种微型并联机器人机构的设计方法，该微型并联机器人机构类型是采用传统副连接的平面五杆机构。这种设计目的是把对相对运动有更大自由性的传统副连接的优点应用在微小机械中，以实现有较高精度的同时，还具有相对较大的工作范围、复杂的运动规律，但整个机构却有相对更简单的结构、更低的制造成本，以满足在某些应用场合下对精度要求相对较低的情况下的需要。文中最后以一具体设计示例来检验该种方法的可行性。     

串联机构拓扑结构自动综合算法

基于方位特征集(POC)理论,提出了一种串联机构拓扑结构的自动综合方法,对串联机构拓扑结构进行了数字建模,给出了自动综合步骤并做出人机交互界面。首先,用矩阵对串联机构进行数字化描述,然后,利用穷举法对运动副方位配置关系列举,用算法实现方位特征集自动求解,筛选出满足要求的机构,并设计出GUI人机交互界面。提出的自动综合方法具有普遍性的意义,综合出的机构具有完备性,为计算机对机械系统自动化分析提供方便,使自动化实现具有可操作性。     

一类新型全解耦三平移并联机器人机构的构型设计

基于单开链结构原理和拓扑结构控制解耦准则,提出了一类新型三平移并联机器人机构,该机构能够实现拓扑控制完全解耦,从而显著简化其控制问题.另外,对该机构进行了必要的结构分析和位置分析,为该类新型机器人机构的推广应用了奠定基础.     

机器人机构结构综合方法的基本思想、特点及其发展趋势

对机器人机构结构综合3种方法(基于螺旋理论的方法、基于位移子群/子流形的方法和基于方位特征的方法)的基本思想与特点进行比较研究。研究表明,基于方位特征的方法具有显著的特点:可得到非瞬时机构和非瞬时自由度,机构存在的几何条件具有一般性(以上不同于基于螺旋理论的方法);结构学基本方程揭示了机构的拓扑结构、运动方位特征和自由度三者之间的显式映射关系,运算规则较少,且几何意义明确,易于操作,只使用简单的数学工具(矢量代数等),便于设计者理解和应用,适用于所有机构(不含Bennett等一类机构)的结构综合(以上不同于基于位移子群的方法)。研究亦表明,基于单开链单元的结构组成原理,构建机构结构学、运动学和动力学三者密切相关的系统理论与方法是机构拓扑结构学发展的重要方向之一。     

一种新型多回路闭链机器人的工作空间分析

以一种新型多回路闭链机器人为研究对象，在位置分析的基础上，对其进行了工作空间分析，找到了影响该机器人机构工作空间的因素，提出了一种确定该类机器人工作空间边界的有效方法，并且列举了一个算例以示该方法的可行性．最后，从工作空间的角度提出了一个比较有意义的性能参数：相对工作空间．该参数可以作为从工作空间这一角度衡量某并联机器人性能好坏的指标。     

基于序单开链单元的并联机构动力学响应建模方法

基于序单开链思想,按照机构耦合度K算法,拟定结构分解路线,将机械系统分解成有序的单开链单元,然后对约束度小于0的单开链虚拟赋值,对每一个单开链单元进行运动学分析（包括位置、速度及加速度分析）,再结合虚功原理可得到动力学响应方程通式。最后通过一个平面三自由度的实例说明了该方法的合理性,研究内容为机械系统的设计、性能评估及实时控制等后续研究奠定基础。