一种零耦合度且运动解耦的新型3T1R并联操作手2-(RPa3R)3R的设计及其运动学

零耦合度(κ=0)及输入-输出运动解耦的三平移一转动(3T1R)并联机构,不仅运动学、动力学分析简单,而且运动控制与轨迹规划容易,因而在制造业中具有潜在的运用前景。根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和方法,设计出一种零耦合度且部分运动解耦的新型3T1R并联操作手2-(RPa3R)3R,并对之进行拓扑特性分析,给出了其方位特征POC、自由度DOF、耦合度κ等主要拓扑特征;基于序单开链(SOC)的运动学建模原理,给出了该机构位置正解求解的封闭形代数方程,并求得其数值解;基于导出的机构位置反解公式,分析了机构产生三种奇异的几何条件;同时,求解了机构的工作空间和转动能力;给出了该操作手机械结构设计的三维CAD模型。研究成果为该操作手的运动尺寸优化、样机研发以及动力学研究奠定了理论基础。     

一种新型半对称三平移一转动（3T1R）并联操作手的运动学研究

基于方位特征（POC）方程的并联机构拓扑结构设计理论与方法,提出了一种能实现三平移一转动（3T1R）的2RRPaR+2RSS并联操作手机构。对该机构进行了结构特性分析,计算了其自由度及POC集,并得出其耦合度为2;依据该机构的结构特性及几何约束条件,采用二维搜索法对该机构的位置正解进行了求解,推导出了其位置逆解,并验证了位置正逆解的正确性;基于该机构的逆解公式,计算出其三维工作空间,并得到了一组Z向不同截面的切片形状,同时对Z=1000 mm截面处的转动能力进行了分析;最后,基于雅可比矩阵对机构奇异位形进行了分析。研究结果表明：所提2RRPaR+2RSS机构在与H4机构主要尺寸参数相同的情况下,其工作性能总体优于H4机构。与H4机构相比,所提机构的工作空间增加了27.87%,其转动能力提高了4.35%。     

球面并联机构的结构降耦及其位置正解求解

基于一般结构的S+3-SPS球面机构的耦合度分析,通过动平台二球副重合的方法,使之结构降耦演变为0耦合度球面机构,并得到其位置正解的解析解;而对于k=1的一般结构的S+3-SPS,虚设一条支链使机构包含k=0的零耦合度机构,再在约束度为-1的支链上建立一个一元运动相容性方程,并采用一维搜索法求得全部正解数值解。这种基于耦合度分析的求解并联机构位置正解的程式化通用方法,易于实现计算机自动生成,并适用于其它含SPS支链并联机构位置正解的快速求解。     

一种具有部分运动解耦和符号式位置正解的空间2T1R并联机构拓扑设计与动力学建模

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论及方法,设计了一种含一条冗余驱动支链(RRR)、零耦合度且部分运动解耦的全转动副组成的空间两平移一转动(2T1R)并联机构,并对该机构进行了拓扑结构分析;依据基于拓扑特征的运动学建模原理,给出了该机构的符号式位置正解;同时推导出了位置逆解,得到了动平台的雅可比矩阵,由...     

基于方位特征方程的3T-1R并联机构的拓扑结构综合

以SCARA并联机器人的发展为背景,用提出的基于方位特征（POC）方程的并联机构结构综合方法,详述可实现三维平动和一维转动（3T-1R）的并联机构拓扑结构综合的完整过程,给出了13种拓扑结构类型（包括现有的3种SCARA并联机器人构型）及其分类,从中还可进一步衍生出具有实用价值的新机型。基于POC方程的并联机构结构综合方法,每一步都有确定的公式或准则,思路清晰、操作方便。     

基于虚拟样机技术的并联机器人优化设计

提出以虚拟样机技术优化并联机器人的方法.以3-RPS机器人为例,运用ADAMS的一种DOE方法--响应曲面法,对其进行优化分析,寻找试验指标与各因子间的定量规律.分析结果表明:设计变量共同发生变化时,用这种分析方法可以清楚看到哪个设计变量对设计目标影响最大及变量之间相互影响的信息,从而缩短设计研发周期,降低研发成本.     

三个复杂基本运动链奇异性条件的求解与识别

提出了求解任意复杂多回路平面连杆机构及操作手奇异位置分析的模块法。即对组成复杂机构的数量有限的基本运动链进行奇异分析 ,推导出这些复杂基本运动链产生奇异位置构型的奇异性条件 ,然后将之看作是复杂机构和操作手奇异分析的基本模块 ;只要一个基本运动链达到奇异位置时 ,该复杂机构即处于奇异位置。在此基础上本文又推导出三个复杂基本运动链产生奇异位置构型的奇异性条件 ,从而扩展了用该方法求解复杂多回路平面连杆机构及操作手奇异位置的应用范围。     

3-P//R⊥4r⊥R新型三维平移并联机构的工作空间及奇异性分析

主要分析了3-P//R⊥4r⊥R新型三维平移并联机器人机构的工作空间及奇异性,提出一种基于并联机构运动学逆解的并联机构工作空间极限边界数值搜索算法,给出了相应的计算框图,并得到了并联机构工作空间的形状。研究表明该机构具有较好的工作空间且在有效的工作空间内不产生奇异,是一种理想的三平移可选机型。     

基于Groebner基法的2RPS-1PPS并联机构位置正解分析

基于数学机械化思想，以Groebner基法对2RPS-1PPS并联机构位置正解进行分析，得到其位置正解最多为16解的结论，并给出数值算例。     

含 R、P 副空间连杆机构摆动力完全平衡的质量矩替代法(Ⅱ)一般步骤

在文［１］的基础上，本文着重给出了含Ｒ、Ｐ副空间连杆机构摆动力完全平衡条件的构造步骤，按照该步骤，由文［１］所给出的ＲＲ构件、ＰＲ－ＲＲ构件组、全Ｒ副空间开链的质量矩替代条件与公式，可直接构造出含Ｒ、Ｐ副空间连杆机构的摆动力完全平衡条件，使得这类机构摆动力完全平衡条件的建立过程大为简化。最后以一两环含Ｒ、Ｐ副空间连杆机构为例，具体说明了用质量矩替代法构造含Ｒ、Ｐ副空间连杆机构的摆动力完全平衡条件的过程。