液压支架油缸内壁缺陷修复机械臂的运动学分析与仿真

针对矿用液压支架油缸内壁局部缺陷修复,设计一种能深入液压支架油缸筒内进行内壁修复的焊接机械臂。基于改进D-H参数建模方法,对设计的内表面修复焊接机械臂进行运动学建模,并求解了内表面修复焊接机械臂的正、逆运动学。借助MATLAB软件,采用蒙特卡洛法,对该焊接机械臂的有效工作空间进行了仿真分析,利用Robotics Toolbox工具箱对油缸内壁缺陷修复机械臂进行关节轨迹规划,通过仿真得到各关节的角位移、角速度、角加速度曲线。仿真结果表明：该机械臂运行平稳,轨迹连续,满足运动学要求。     

机构约束条件下Delta机器人工作空间建模与计算方法

为了简单快捷地计算带有机构约束的Delta并联机器人的工作空间,提出一种新的Delta并联机器人工作空间的数值算法,并在算法中加入了球铰、万向节等机构约束对Delta型并联机器人工作空间的影响。首先建立Delta并联机器人工作空间计算的理论数学模型,然后建立球铰、万向节机构的角度约束数学模型,最后利用MATLAB编程求解并用离散点作图表示以及进行实验验证。利用该算法可以计算带有机构约束的Delta并联机器人的工作空间,通过对自主开发的Delta并联机器人的操作分析,验证了该方法的有效性。     

基于串联机构的三自由度运动平台设计与仿真分析

以串联机器人为研究对象,设计了一种三自由度串联运动平台,用于汽车驾驶模拟器。运用Inventor建立串联平台的三维模型,导入Adams,获得了平台的虚拟样机。针对汽车主要运行状态进行运动分解,设计虚拟样机的驱动函数模拟汽车运动时的动感,得到了各自由度运动及关键构件的状态参数。分析比较了平台有无减震装置时的性能,对各自由度传动方程进行了验证。提出一种基于Adams和Matlab联合仿真工作空间的新方法,并用该方法绘制了座椅质心的工作空间。获得的仿真数据为后续物理样机的结构设计、运动控制提供了可靠依据。     

3PRRR并联机构的设计与优化

对一种空间3自由度并联机构(3PRRR)进行设计与优化,该机构是由一个动平台与一个静平台通过3个结构相同的移动副-转动副-转动副-转动副构成的支链组成。分析了机构运动关系,建立了运动学模型,分析滚珠丝杠输出与动平台末端位置的关系以及支链各臂转角与动平台末端位置关系。在MATLAB环境下利用C语言编写程序,以工作空间最大化为目标,对各支链的杆长进行优化,得到了相对最优的机构设计方案。在此基础上,设计加工制作了实物样机。     

8-SPU并联机器人工作空间分析及参数优化

并联机器人工作空间是评价并联机构工作能力的重要指标,而结构参数是影响工作空间的基本因素。通过圆弧相交法求定姿态的工作空间,得到其截面形状,利用梯形积分法计算出工作空间体积。以工作空间体积为目标函数,通过遗传算法对机构的结构参数进行优化,获得了性能优良的结构参数。利用MATLAB软件编程得到了该并联机构的工作空间图,可以更直观观察工作空间的变化,为该并联机构性能的进一步研究和推广应用奠定了基础。     

捡拾机器人机械手运动学分析与仿真

为解决训练场高尔夫球、网球、乒乓球等小球类物体捡拾问题,设计一种五自由度捡拾机器人机械手结构。采用D-H法建立机械手坐标系和参数表,推导出末端坐标系位姿模型,并求解出运动学逆解。运用正运动学分析求解机械手工作空间,证实其空间满足小球类物体目标工作区域。在ADAMS环境中完成虚拟样机的建立,选定目标捡拾点和放置点,根据逆运动学求解结果,对各关节设置相应驱动函数,进行实例仿真验证。结果表明:机械手活动范围在工作空间内,运动规律合理,逆运动学求解正确,能够完成小球类物体捡拾任务。     

基于计算机的空间并联机构工作空间的可视化分析

针对3TIR空间并联机构,提出了一种可以普遍推广的离散式蒙特卡洛法,通过对转动自由度的离散化处理达到降维度的效果,利用子空间的并集和交集思想分别实现了整个空间并联机构的可达工作空间以及灵活工作空间的可视化效果,并以一种型为4-PRPaRR的3T1R空间并联机构为例进行实例分析,研究了具体参数对工作空间的大小以及工作性能的影响,并首次从灵活工作空间和可达工作空间的角度分析了空间并联机构的工作性能,为多自由度空间并联机构的应用和研究提供了重要的理论基础。     

A geometrical workspace calculation method for cable-driven parallel manipulators on minimum tension condition

In this paper, a geometrical expression to delineate the sum of tensions (i.e. minimum 1-norm tensions) of 2-DoF planar cable-driven parallel manipulators (CDPMs) is proposed and proofed, which can be used to reduce calculation time of workspace determination. Furthermore, this paper also presents a systematic analysis on the relation between cable tension and workspace by means of convex analysis. In order to obtain wrench-feasible workspace, a unified and feasible algorithm is adopted in simulation examples of spatial CDPMs with different configurations, which demonstrate that the proposed method is valid and straightforward to calculate workspace.     

On the position analysis of a new spherical parallel robot with orientation applications

In this paper, we propose a new spherical parallel robot for celestial orientation, and rehabilitation applications (TV satellite dish, tracking systems, solar panels, cameras, telescopes, table of the machine tools, ankle, shoulder, wrist and etc.). The proposed robot can completely rotate about an axis. After describing the robot and its inverse position analysis, using the genetic algorithm, the dimensional optimization to maximize the workspace of the robot is performed. The workspace analysis shows that the proposed robot has a relatively large workspace. Also, singularity analysis represents that the manipulator is a singularity-free workspace. It is a great advantage of the proposed robot. Next, an optimal approach is proposed for solving the direct position problem of the robot. According to the geometry of the robot, two coupled trigonometric equations are obtained through using a special form of Rodrigues' rotation formula. Next, the two coupled equations are transformed to a 8-degrees polynomial using the Sylvester's Dialytic elimination method. Finally, a numerical example for the robot with an asymmetric structure is given with eight real solutions. Therefore, the polynomial being minimal and the proposed approach is optimal. This greatly decreases computational time, which is necessary for dynamics, control and simulation.     

Numerical solution for designing telescopic manipulators with prescribed workspace points

In this paper a numerical solution is proposed for designing telescopic manipulators when workspace is prescribed through few suitable points. An algorithm is outlined by using an algebraic formulation for the workspace boundary and numerical solution is worked out by using a Newton–Raphson technique to solve a proper design problem. Numerical examples are reported to discuss computational efforts and solution characteristics.