新型三自由度并联机构工作空间分析

随着并联机构技术的发展,少自由度并联机构由于具有结构相对简单,控制容易等优点,逐步成为机构学领域新的研究热点,在工业领域有着广阔的应用前景。针对并联机构工作空间较小的特点,对一种新型三自由度并联机构进行研究。该机构的工作空间对称分布于定平台的两侧。在分析其结构特点的基础上,推导出其位置反解方程。根据约束条件,采用数值方法绘制出工作空间的三维立体图和Z截面上的边界图。并定量分析了机构设计参数对工作空间大小的影响。     

一种新型3T2R并联机器人

理想的少自由度并联机构的所有分支最好具有完全相同的结构,保持结构的对称,以满足各向同性的要求.以单开链支路为单元,提出了一种新型的对称的少自由度的并联机器人机构.研究结果表明,该机构的运动平台具有三维移动和两维转动的5个自由度.     

Reciprocal screw theory based singularity analysis of a novel 3-DOF parallel manipulator

Singularity analysis is an essential issue for the development and application of parallel manipulators.Most of the existing researches focus on the singularity of parallel manipulators are carried out based on the study of Jacobian matrices.A 3-DOF parallel manipulator with symmetrical structure is presented.The novel parallel manipulator employs only revolute joints and consists of four closed-loop subchains connecting to both base and platform via revolute joints.The closed-loop subchain in each chain-leg is a spherical 6R linkage.The motion characteristics of the output link in the spherical 6R linkage with symmetrical structure are analyzed based on the interrelationships between screw systems.The constraints that are exerted on the platform by each chain-leg are investigated applying the concept of generalized kinematic pair in terms of equivalent screw system.Considering the geometric characteristics of the parallel manipulator,the singularity criteria of the parallel manipulator corresponding to different configurations are revealed based on the dependency of screw system and line geometry.The existing conditions of certain configuration that a singularity must occur are determined.This paper presents a new way of singularity analysis based on disposition of constraint forces on the geometrically identified constraint plane and the proposed approach is capable of avoiding the complexity in solving the Jacobian matrices.     

新型三平移两转动并联机构及其运动分析

提出了一种新型五自由度并联机构及其应用前景,该机构由一个具有平行四边形机构的8R分支和四个SPS分支组成,可实现空间的三维移动以及两个独立方向的转动,可用于如部件装配、推拿机器人、空间机构的运动平台等应用场合。文中分析了能实现预定运动输出的机构学原理,计算了它的活动度,采用直观的零位形两步法建立运动变换矩阵,求出了用于实时位置控制的反解,并给出了数值算例,分析了其在推拿机器人设计上的应用前景。     

新型并联机器人的奇异位形分析

奇异是并联机器人的固有性质,对机器人的工作性能有着种种影响,因此对于确定的机构,找出它的所有奇异位形具有重要的意义.从运动学角度分析,奇异位形有三类形式,每种形式都具有不同的物理意义.基于以上原因,研究一种新型6自由度3支链并联机器人3-UrPS的奇异位形,其中Ur为复合胡克铰,即2自由度球面并联机构,P为移动副,S为球副.根据机构自身的几何特点,非常方便地得出反解的唯一解析形式.对机构的反解方程进行求导,得出有规律的速度雅可比矩阵,然后通过求解雅可比矩阵的行列式,使奇异位形的解析形式很容易得出.讨论该并联机器人的第1类和第2类奇异位形,并得出3种特殊位置的奇异位形.奇异位形的分析对该并联机器人的轨迹规划和控制具有重要的意义.     

一种新型三自由度并联机构的奇异性分析

提出了一种新型三自由度空间并联机构,根据螺旋理论分析了该机构的运动平台只能实现三维移动.利用坐标变换法建立了机构的位置和速度解析方程,并根据正、逆雅克比矩阵系统分析了机构的奇异位形.     

Singularity analysis of parallel manipulators using constraint plane method

One of the most challenging problems in dealing with parallel manipulators is identifying their forward singular configurations. In such configurations these mechanisms become uncontrollable and cannot tolerate any external force. In this article a geometrical method, namely Constraint Plane Method (CPM), is introduced with the use of which one can easily obtain the singular configurations in many parallel manipulators. CPM is a methodical technique based on the famous Ceva plane geometry theorem. It is interesting to note that CPM involves no calculations and yields te result quickly. In addition, some of the previous geometrical methods led to many separate singular configurations; however, CPM yields the answer in just one phrase. In this article we have obtained singular configurations of some parallel manipulators. Moreover, a comparison is made between CPM and the previous methods to show the advantages of CPM.     

一种四自由度并联机构及其运动学建模

提出一种新型四自由度并联平台机构,该机构的运平台能够实现两个方面的移动,以及绕两个方面轴线的转动,研究了该机构的运动学建模方法,给出了运动学正,逆解。阐述其应用前景。     

2TPT-PTT并联机器人可操作度的研究

介绍了一种新型的2TPT-PTT三自由度并联机器人。建立了运动学方程,求出了其正逆解。给出了雅可比矩阵,通过机构可操作度的分析,对机器人的操作性能进行了研究。研究结果表明:该机构运动学正逆解简单、不存在奇异点、具有良好的操作性能。     

二平动自由度高速并联机械手轨迹规划与运动控制

研究一种二平动自由度高速轻型并联机械手的运动控制技术。针对快速抓放操作的需要,给出了机械手在操作空间的轨迹规划方式和关节空间的精插补策略,理论上保证了机械手的速度和轨迹精度,并通过实验获得了机械手的位置和速度及其误差跟随曲线,结果证明该方式可靠有效。     

Singularity analysis with respect to the workspace of a double parallel manipulator

Singularity analysis is an important issue in the design of parallel manipulators, since they become uncontrollable at singular configurations due to the rank deficiency of the Jacobian. This paper analyzes the singularity of a double parallel manipulator with respect to its workspace. The workspace is decoupled into a positional workspace generated by the first parallel mechanism, and an orientational workspace by the second mechanism. The singularities occurring outside each workspace are analytically found by a Jacobian matrix derived for the velocity transformation from the end-effecfor to the linear actuators. The singularity loci are presented and their geometric properties are examined to prove that the double parallel manipulator is free from the singularity problem.     

基于Grassmann线几何的平面柔索驱动并联机构奇异分析

柔索驱动并联机构奇异的本质是部分柔索作用在操作末端的力旋量失效,基于此,将柔索对操作末端的作用定义为线矢量,利用Grassmann线几何方法对这些线矢量之间的线性相关性进行判断,从而可以判定柔索驱动并联机构是否处于奇异的位形,并得出平面柔索驱动机构在无奇异设计时必须要满足的几何条件。利用此线几何方法对几类机构的奇异进行判定,并根据平面无奇异的几何条件给出两种无奇异机构。对发生奇异的机构通过改变机构的尺寸或增加部分柔索等方法对机构进行改进,从而避免了机构的奇异。利用雅可比矩阵数值方法对机构改进前后的奇异性进行分析,结果表明改进后机构有效地消除了机构原有的奇异,也说明线几何方法分析柔索驱动并联机构奇异问题的适用性。     

6-PUS并联机器人的奇异性分析

本文对6-PUS并联机器人的奇异位形进行了分析。在运动学分析的基础上得出了该类并联机器人的运动学方程。将并联机器人的奇异条件表示为矢量的混合积形式,然后根据矢量混合积与并联机器人腿在空间的几何关系,给出了6-PUS并联机器人几种出现奇异位形的腿的几何条件。     

2TPT-PTT并联机器人工作空间的研究

提出了一种新型的2TPT-PTT三自由度并联机器人。对机器人工作空间边界面进行了研究,仿真出其工作空间。研究结果表明:该机构工作空间大,且不存在空洞,为并联机器人的机构设计提供了一定的理论基础。     

含有柔性铰链并联机器人的刚度分析及刚度优化配置

以一类含有柔性铰链的并联机器人为研究对象，在位置分析的基础上，导出摄动位移间映射关系，为其建立了刚度分析模型。此外，还探讨了有关刚度性能指标的问题，最后以该性能指标为目标函数对其进行了刚度优化配置。     

新型6-PSS微操作机器人的加速度性能指标分析

提出一种基于并联６－ＰＳＳ机构的新型微操作机器人,建立其速度、加速度输入输出方程并定义共加速度性能指标,分析其加速度性能指标与机构几何参数关系,为设计和使用该微操作机器人提供理论依据。     

并联机器人奇异性判定方法研究

奇异性是机器人设计中不可避免要考虑的问题。由于机器人奇异的定义的可操作性不是很强,在实际应用中难以处理。在上述定义的基础上给出了两种使用的并联机器人奇异判定方法,从数值计算的角度对原有的理论进行了新的阐述,并讨论了这些方法在并联机器人设计中的应用。     

3-PRS并联机构运动分析及仿真

介绍了一种3-PRS空间并联机构,在用螺旋理论对该机构进行运动分析的基础上,用UG构建了该机构虚拟样机并导入ADAMS软件对其进行运动学仿真,利用ADAMS强大的运动仿真、函数、测量及后处理功能,验证了该并联机构是一个全对称的空间三自由度并联机构,动平台可以实现绕X轴、Y轴方向的转动及沿Z向的平动,与螺旋理论运动分析结果完全一致,为将来的原型样机设计、控制等研究工作提供了相关的参考依据。     

2-UPU-RRC并联机构及奇异位形分析

提出一种新型三平移三自由度空间并联机器人机构,进行机构运动输出特性分析及自由度计算,并建立2-UPU-RRC并联机器人机构的位置正、反解方程。得到该机构的奇异位形。该机构解耦性好,为系统控制提供了方便。     

基于螺旋理论的3-RPS型并联机器人运动学分析

3-RPS型并联机构具有三个结构对称的支链形式,各支链由一个转动副连接机座、一个球面副与动平台相连接,转动副与球面副由移动副所连接。采用螺旋理论及空间机构构型原理,通过约束形式分析得出该类型并联机器人运动性质,采用矢量分析方法对其运动学正解/反解进行求解,得出该并联机构运动学方程。基于对称非齐次性少自由度并联机构Jacobine矩阵,进一步对该类型并联机器人结构奇异性进行分析与总结。