一种正交并联机器人的灵巧度指标及其分布

并联机器人的灵巧度是衡量输入与输出运动 (力 )之间传递精度的重要指标 ,研究灵巧度在工作空间内的分布规律 ,对并联机器人的任务规划和控制意义重大。基于力Jacobian矩阵和Jacobian矩阵 ,提出新型 6 -SPS正交并联三维平台机器人机构的灵巧度指标 ,给出这些指标在工作空间内的分布情况 ,为该种三维平台机器人机构的进一步研究和实用化提供理论基础     

5-UPS/PRPU五自由度并联机床的性能分析

针对一种新型五自由度并联机床机构利用雅克比矩阵的条件数作为衡量机构灵巧度的指标,考虑到线速度与角速度和力与力矩的不同量纲,分别给出了不同的灵巧度指标,分析了它们在工作空间内的分布情况,为该机床的设计和实用化奠定了理论基础。     

基于球面并联机构的检测平台设计与性能研究

为提高光电产品自动视觉检测的准确性,研制了一种含冗余驱动支链的4SPS/S球面并联调姿平台样机。含冗余驱动支链的4SPS/S并联机构为调姿平台机构本体,具有绕动平台中心点的3个转动自由度,可以实现待检零件任意角度图像信息的获取。建立了该并联机构的运动学模型,导出了机构位置逆解方程和雅可比矩阵;基于雅可比矩阵的秩讨论了机构的奇异性,并验证了冗余驱动支链能消除机构内部奇异;基于雅可比矩阵的非冗余分解,提出了一种评价冗余驱动并联机构力传递性能的指标。分析机构动定平台球铰安装方式对机构运动学性能的影响,得到了机构姿态空间体积大、灵巧度好的动定平台球铰安装方式;设计制作了球面并联检测平台样机,分析并绘制了样机姿态空间以及灵巧度、力传递性能在姿态空间内的分布。结果表明,样机转动空间大,无内部奇异,灵巧度和力传递性能高且分布均匀,能满足光电产品瑕疵检测的工艺要求。     

一种二自由度并联机器人机构灵活度研究

研究一种命名为Diamond的新型二自由度平动并联机器人机构的灵活度指标,对常用的三种性能评价指标雅可比矩阵条件数、最小奇异值和可操作性指标进行推导得到其解析模型,分析它们在机构作业空间内的分布趋势,研究表明该机构具有良好的灵巧性.     

交叉杆并联机床结构参数优化

增大工作空间和提高灵巧度是并联机床设计的一项重要任务。依据运动学反解,采用三维搜索的方法得到了带约束条件的交叉杆并联机床的工作空间;利用自然坐标法推导了该机床的新型雅可比矩阵;基于工作空间和新型雅可比矩阵获得了交叉杆并联机床的灵巧度分布。在此基础上分析了机床各结构参数对工作空间和全域灵巧度指数的影响规律,然后用最小二乘法进行曲线拟合并以工作空间指数和全域灵巧度指数为优化目标对该机床进行优化,与优化前相比,两项指标分别增大了0.40倍和0.26倍,达到了机构优化的目的。     

一种绳索驱动平面机器人的运动性能

针对绳索驱动平面机器人的运动性能在工作空间内的分布规律进行了研究。介绍了绳索驱动平面机器人的构型和工作原理;建立了该机器人的运动学和动力学模型,并讨论了该机器人的工作空间和系统可操作度的评价指标;采用结构矩阵的条件数定义了该机器人的灵巧度衡量指标;通过实例计算分析了运动性能指标在工作空间内的分布规律。结果表明,在工作空间内,不存在奇异位形或不定位形,而且该机器人具有较好的运动和力传递性能,且在工作空间中心区域的运动和力传递性能要优于边界区域。研究结果为该机器人的进一步研究任务规划提供了基础。     

三自由度平面并联微动机器人运动学模型及工作空间分析

运动学分析是并联机器人机构分析中的首要问题,是进行机构动力学分析、精度分析的基础,而全柔性微动机器人机构的首要目标就是精确实现所需的运动。介绍了平面并联微动机器人伪刚性模型的建立方法,并采用闭环矢量原理建立理论运动学线性模型,得到理论Jacobian矩阵,其次对该机构进行实验分析,得到工作平台的实验输出位移和方位角(Jacobian矩阵);然后用ANSYS软件对其进行有限元分析,得到有限元运动学模型(Jacobian矩阵值),最后通过MATLAB7.1软件对该机构的三种运动学模型进行工作空间分析,并进行误差分析,得到输出平台适用的运动学方程。     

新型并联机床的柔度指标及其在工作空间内分布研究

研究并联机床的柔度及其在工作空间内的分布情况，对并联机床的方案设计和使用有重要意义，对一种新颖的以6－SPS正交3维平台机构为原型6自由度并联机床的变形与力关系进行分析，基于柔度矩阵的子阵，提出该并联机床在任意位姿的4个柔度评价指标，并给出了这些评价指标在定位姿工作空间内的分布情况，为该并联机床的合理任务规划和因受力变形而 产生的加工误差分析提供依据。     

五自由度3D打印并联机器人设计及分析

为实现多向3D打印,设计了一种新型五自由度3D打印并联机器人,该机器人具有两个转动自由度和三个平动自由度,其特点是采用铰接的动平台以获得大的工作空间。根据建立的运动学模型,计算了该机器人机构的运动学反解,分析了定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,用螺旋理论方法建立了速度雅可比矩阵,在此基础上分析了五自由度3D打印并联机器人的奇异性、灵巧性,并进行了运动仿真分析。研究结果表明,所设计的五自由度3D打印并联机器人具有大的位置工作空间和姿态工作空间,该机器人在工作空间内存在奇异位置,通过添加冗余驱动后可以消除奇异位置,并且具有良好的灵巧性,适合多向3D打印。     

平面两自由度驱动冗余并联机器人的运动及灵巧性分析

研究一种平面两自由度驱动冗余并联机器人的运动学求解，同时探讨了该并联机器人机构的工作空间，并绘制了工作空间的各种形状，在此基础上分析了该并联机器人机构的灵巧性，利用特例在其工作空间内绘制了灵巧性性能图谱，这些图谱是该并联机器人的机构设计的重要参考依据。     

3-RRRT并联机器人工作空间与灵巧度的分析

旨在研究和分析3-RRRT并联机器人的工作空间和灵巧度。运用了齐次坐标系法对3-RRRT并联机器人机构进行了分析，给出属于工作空间点的判别条件，并进行了数值仿真；给出了3-RRRT并联机器人灵巧度的计算公式，并进行了数值仿真。     

平面冗余驱动并联机器人的性能分析与尺度综合

建立了平面2自由度冗余驱动并联机器人的Hessian矩阵,将Hessian矩阵引入全域性能指标中,进行速度、加速度和灵巧度性能指标分析,给出三项指标的性能图谱,讨论结构尺寸变化对机构性能的影响。以该机器人速度、加速度和灵巧度指标为目标函数,以无奇异位形和工作空间为约束条件进行基于性能图谱的尺度综合,对不同权重优化结果的讨论为该机器人的构形设计提供了参考。     

新型三维平台机床全域承载能力及其在几何空间模型内的分布

应用并联机器人机构学理论，定义新型6自由度三维平台并联机床的全域承载能力指标，并基于空间模型理论，研究了全域承载能力指标在并联机床几何空间模型内的分布，为该并联机床的结构参数的计算机辅助优化设计提供了一条新途径。     

3-RRR平面并联微动机器人的运动学分析

运动学分析是并联机器人机构分析中的首要问题,是进行机构动力学分析、精度分析的基础,而全柔性微动机器人机构的首要目标就是精确实现所需的运动。因此对其运动学的研究在机构学领域占有重要的地位。本文对平面并联微动机器人进行了建立伪刚性模型,采用闭环矢量原理建立理论运动学线性模型,得到理论Jacobian矩阵,其次对该机构进行实验分析,得到工作平台的实验输出位移和方位角(Jacobian矩阵);然后用ANSYS软件对其进行有限元分析,得到有限元运动学模型(Jacobian矩阵值),最后通过分析比较该机构的理论运动学方程、实验运动学方程和有限元运动学方程,得到输出平台适用的运动学方程。     

一种四自由度并联机构的性能指标分析

通过改变并联机构的拓扑结构,得到了一种具有空间四自由度的并联机构。根据位置关系方程,通过理论推导,得到了机构速度和加速度映射解析方程,同时求出了机构的一阶和二阶影响系数矩阵。综合分析了机构的运动学和动力学性能指标,得到了影响多种性能指标的敏感因素。考虑量纲的不同,将Jacobian矩阵分离,在动平台任务空间内,研究了决定速度和力、角速度和力矩的性能指标。提出了对Hessian矩阵采用"分层"研究的方式,在任务空间内,得到了各支链扰动对机构加速度和惯性力性能的影响程度。研究结果为机构的设计和优化以及控制策略的选择提供了理论依据。     

4-RR(RR)R并联机构的动力学性能指标分析

利用位置反解分析4-RR(RR)R并联机构的空间位形,并采用虚设机构法和影响系数矩阵法建立Jacobian和Hessian矩阵,将Hessian矩阵引入全域性能指标中,不同于以往仅采用Jacobian矩阵作为评价机构性能的指标,使得对机构的动力学性能评价更加全面.对全新的4-RR(RR)R4自由度并联机构进行速度、加速度和惯性力性能指标分析,给出三项指标的性能图谱.改变机构尺寸,搜索4-RR(RR)R并联机构在不同机构尺寸下的工作空间,在可达工作空间内讨论机构尺寸变化对机构性能的影响,重点讨论Jacobian矩阵和Hessian矩阵对机构加速度性能的影响程度.对比加速度偏差的具体数值,发现Hessian矩阵对机构的加速度性能有着更重要的影响.最后利用Matlab软件对机构进行模型仿真.     

全解耦3-■PaRR三维平移正交并联机构

提出了一种新型全解耦3-■PaRR三维平移正交并联机器人机构,该机构由3条正交支链SOC{■∥Pa∥R∥R-}将动平台和定平台连接而成。应用螺旋理论分析了机构的运动性质、自由度及输入选取合理性。机构的运动学分析结果表明,其Jacobian矩阵为3×3阶单位阵,且行列式值为1,因此在整个工作空间内机构表现为无奇异且完全各向同性。故该机构具有良好的运动与力传递性能。     

基于任务空间的 2P3RR 并联机构尺度综合

结合一种五坐标混联工作台的开发,对其少自由度并联机构部分进行了深入的研究。给出了该并联机构的运动学位置正、逆解,求解了雅可比矩阵,分析了工作空间,基于任务空间探讨了该并联机构主要结构参数之间的相互关系,采用雅可比矩阵条件数的倒数的全域均值作为该并联机构灵巧度评价指标,对其进行灵巧性分析,给出了混联工作台开发实例并进行了设计计算,为混联运动平台的设计开发奠定了理论基础。     

6—SPS正交机构的运动学传递性分布研究

并联机器人的运动学传递性能是随其位姿变化而变化的,研究运动学传递性能在工作空间内的分布规律,对并联机器人驱动器的选择与控制有重要意义。本文介绍一种6自由度正交三维平台机器人新机型结构特点,定义其运动学传递性能评价指标,并给出了这些指标在定位姿工作空间内的分布情况。     

4-UPS-UPU并联坐标测量机的灵巧度研究

为了完成新型五自由度4-虎克铰-移动副-球铰/虎克铰-移动副-虎克铰并联式坐标测量机机构的灵敏度分析,建立了该测量机机构的雅克比矩阵,并推导出了其无量纲雅克比矩阵,得到了该机构7个不同的灵巧度指标。在此基础上,定义了评价不同位形下灵巧度的综合灵巧度系数指标,并分别研究了不同灵巧度评价指标在工作空间内的分布规律。以上研究为该测量机机构的优化尺度综合和轨迹规划奠定了理论基础。