基于拓扑解耦准则的球面并联机构解耦条件研究

具有输入输出解耦特性的并联机构,由于其易于控制,深受欢迎。基于提出的并联机构拓扑解耦准则,针对一种球面解耦并联机构进行了解耦性分析,给出了该机构更一般的解耦条件;更进一步,基于拓扑解耦准则构造了一种更一般的新型球面解耦并联机构。基于拓扑解耦准则进行并联机构解耦特性分析和型综合的方法,对具有拓扑解耦特性并联机构的创新设计和应用具有深远意义。     

一种两转一移完全解耦并联机器人机构及其特性分析

提出一种具有两转动和一移动自由度的完全解耦并联机构,运用约束螺旋法对机构的自由度数目和运动特性进行分析,推导出了该机构位置正反解的解析表达式,进而求得机构的雅可比矩阵,验证了机构的解耦特性,并对机构的奇异性进行了研究。所提出的解耦并联机构丰富了机构构型库,对其进行的性能分析证实了机构解耦特性,从而为其进一步的应用奠定了理论基础。     

一种新型正交结构6-PPPS并联机构及其运动学解耦性研究

提出一种正交结构六自由度并联机构,建立了运动支链的位置矢量方程,推导出速度正解和反解方程.定义了并联机构的运动解耦,分析了该正交结构六自由度并联机构在不同姿态的运动解耦性能.并联机构运动解耦能够简化其运动学模型,为其运动学标定和控制带来方便.     

一种用于腕关节的球面三自由度并联解耦机构位置分析

根据螺旋理论分析了并联球面解耦机构的自由度，应用空间球面解析理论，讨论了并联球面解耦机构的机构学特点，推导了位置正解及逆解，可以看出其解析形式简洁，便于分析和计算，为动力学和控制研究打下良好的基础。     

三转一移解耦并联机构型综合

通过分析解耦并联机构的输入输出特点,基于支链独立驱动原则和螺旋理论提出了三转一移(3R1T)解耦并联机构构型综合方法。首先,基于解耦并联机构的雅可比矩阵为非零对角阵的要求,利用螺旋理论构造出满足期望要求的正逆雅可比矩阵,以确定支链驱动副作用于动平台上的使动螺旋,再得到该使动螺旋对应支链上的表示驱动副的驱动螺旋和除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,根据支链连接度的不同,可完成支链结构螺旋系的配置;最后根据解耦并联机构分支组合原则,依次选取四条支链连接动平台和定平台,得到3R1T解耦并联机构。综合的解耦并联机构的输出运动是由支链上独立的输入驱动提供的,属于解耦并联机构,此类机构结构紧凑,控制简单,具有一定的应用前景。     

3T2R完全解耦并联机构的型综合研究

针对并联机构的运动往往是非线性、强耦合问题,提出一种完全解耦并联机构型综合原理。首先利用互易螺旋理论对3T2R并联机构的输入输出展开分析,揭示了完全解耦并联机构的雅可比矩阵特点,得到了完全解耦并联机构的移动特征和转动特征条件;其次基于支链驱动理论构造满足完全解耦并联机构的各条支链,根据并联机构约束综合理论,依据提出的支链选取原则依次选取每条支链,连接动、定平台,完成完全解耦3T2R并联机构的型综合;最后针对综合的一种完全解耦并联机构,求得其运动雅可比矩阵验证了机构的解耦特性。     

一种部分解耦并联机构运动学与动力学分析

针对并联机床加工复杂曲面零件,设计了一种部分解耦5自由度并联机构。分析了该并联机构的自由度和解耦性能;基于矢量法,推导了机构中各驱动分支和动平台运动之间的映射关系,分析了并联机构中各构件的运动;考虑各构件的重力、惯性力和惯性力矩,利用虚功原理建立了机构的动力学方程;利用CAD软件对并联机构运动学和动力学方程进行了验证。分析了部分解耦并联机构的奇异性,为该类机构的应用奠定了理论基础。     

新型两平移一转动并联机器人机构位置分析

分析了一种新型两平移一转动并联机器人机构．求出其运动学正解和反解封闭解．讨论了该机构的控制解耦性。与其它类似机构相比。该机构不仅结构简单、位置分析求解容易，而且正解具有完全控制解耦关系。该机构可广泛应用于工业装配机器人、微动机器人、虚拟轴并联机床、多维减振平台和推拿机器人等领域。     

一种新型四自由度并联机器人机构分析

针对并联机构的构型综合问题,一直是机构学研究的难点和热点。基于螺旋理论构造了一种新型四自由度解耦并联机构,该机构能够实现空间的三维转动和一维移动,具有完全解耦和完全各向同性特点。首先,运用螺旋理论对该机构进行自由度分析,验证了构型方法的正确性。其次,通过建立机构输入输出运动关系,得到机构的雅可比矩阵,同时对机构进行完全解耦输入输出关系分析和机构工作奇异性分析,讨论了机构的完全各向同性、完全解耦结构特性。最后,运用adams软件对该机构进行了运动仿真分析,证明了理论分析的正确性。这种并联机构的稳定性好、刚性好、控制简单,具有良好的应用前景。     

一类一平移两转动解耦并联机构及其位移分析

基于机构结构组成理论 ,揭示了机构运动解耦特性与机构活动度及其判定准则之间的内在联系 ,提出了拓扑解耦并联机构型综合的基本原理 :综合出一类 3自由度并联机构 ,其期望运动输出为一平移两转动 ,非期望运动输出为常量 :机构运动输入输出呈完全解耦关系 ,位置分析相当简单 ,从而显著简化了该类机构的控制与轨迹规划问题。     

完全解耦式锻造操作机运动机理与动力学

为了实现锻造操作机升降运动与水平移动之间的解耦,提出了一种从结构组成原理上实现解耦的锻造操作机机构,并对该机构的运动机理和动力学性能进行了研究与实验验证。首先,基于Hoekens四连杆机构介绍了完全解耦式锻造操作机的结构组成原理;运用螺旋理论工具分析了完全解耦式操作机机构的自由度,对其升降运动和水平移动之间的解耦机理进行了剖析。然后,基于虚功原理建立了操作机机构动力学模型,比较分析了该解耦式操作机机构和典型平行连杆式操作机机构在升降运动和锻造加工过程中的受力性能。最后,研制了该新型解耦式操作机的比例实验模型,采用激光跟踪仪测试了钳杆在升降过程中的水平位移变化量。实验结果表明:在升降运动过程中,钳杆在水平方向的位移变化量在1mm之内,基本上验证了该完全解耦式锻造操作机能够实现升降运动与水平移动之间的解耦。     

一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人分析

对一种 3 2 1正交布置的 6自由度并联微动机器人进行了分析。给出这种特殊构型并联微动机构的位置正解和逆解的显示方程 ,同时给出了该并联微动机构的力雅克比矩阵和速度雅克比矩阵 ,对速度和力传递的各向同性指标进行了分析。指出该并联微动机构可以产生 2种相互解耦的复合运动 ,一种是 3 DOF的Z tilts运动 ,另外一种是其相应的 3 DOF平面一般运动。     

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.     

基于方位特征集的两转动（0T-2R）并联机构的型综合及其应用

应用基于方位特征集的并联机构拓扑结构设计理论与方法,对两转动（0T-2R）输出的并联机构进行了型综合;在阐述基于方位特征集的并联机构型综合一般过程和步骤的基础上,给出了两转动输出并联机构拓扑结构设计的具体方法,综合得到了14种两转动输出并联机构,其中,6种机构为该方法综合得到,然后按它们的结构特性进行了初步分类,并将优选的一种两转动并联机构用于太阳能二轴跟踪机构的研制。该型综合方法运算规则少,数学方法简单,几何与物理意义明确,适用于所有无过约束和一般过约束机构。     

6-SPS并联机器人精度综合算法

通过对 6 SPS型并联机器人位置输入输出方程微分 ,建立机器人误差模型。在此基础上 ,运用误差独立作用原理和原始误差等效作用原则 ,对并联机器人进行精度综合。该方法将并联机器人精度综合这一原本为多目标多变量的非线性最优化组合问题转化为线性问题 ,因而简单可行 ,具有一定的实用价值。     

锻造操作机提升机构设计方法

基于螺旋理论并结合工程实际对锻造操作机的构型设计进行系统、深入的研究,构造多种串并联形式的混联结构锻造操作机提升机构构型。这些锻造操作机提升机构的升降和俯仰运动采用平面五杆机构实现,侧移运动采用一种典型DANGO&DIENENTHAL(DDS)锻造操作机的侧移系统实现,大车前进方向的移动和侧摆由悬挂系统实现。所以这些锻造操作机提升机构解耦性能高,均为实际应用中可以考虑的构型。根据实际工程经验可知,锻造操作机的悬挂系统为由前悬挂部分和后悬挂部分组成的并联机构,前悬挂部分由两根对称的悬挂杆组成,后悬挂部分由单根悬挂杆或两根对称的悬挂杆组成。将悬挂并联机构型综合分为后悬挂部分含单根悬挂杆和两根悬挂杆两种情况进行讨论,采用基于螺旋理论的约束综合法,构型得到了四种悬挂并联机构构型,其中三种构型为无过约束机构,应用前景广泛。     

Analysis for a planar 3 degree-of-freedom parallel mechanism with actively adjustable stiffness characteristics

A planar three degree-of-freedom parallel manipulator has been extensively studied as the fundamental example of general parallel manipulators. It is proven from previous work (Kim, et. al., 1996) that when three identical joint compliances are attached to the three base joints of the mechanism in its symmetric configurations, this mechanism possesses a completely decoupled compliance characteristic at the object space, which is the important operational requirement for an RCC device. In this work, we are concerned with the adjustability of the output compliance matrix of this mechanism, by employing redundancy on either joint compliances or on actuators. Two approaches are suggested to achieve this purpose. In the first approach, the stiffness modulation is achieved through purely redundant passive springs or decoupled feedback stiffness gains. In the second approach, stiffness modulation is achieved through antagonistic actuation of the system actuators. General stiffness models are derived for both cases. Based on these stiffness models, stiffness modulation algorithms are formulated. The capability of actively adjustable stiffness will be very effective in several robotic applications.     

基于大工作空间的三自由度并联机器人的机构研究

针对并联机器人工作空间相对较小的问题,采用菱形机构代替传统的串联支链,即运用虚拟轴代替实轴,减少并联机器人工作空间受杆长约束的范围,进而扩大机器人的工作空间,并且在z轴上具有较大的伸缩比。运用这个原理设计了一个大缩放比的三自由度并联机器人,并对该机器人进行了自由度、基本运动学和工作空间的分析。从分析结果可以看出,该机器人具有较大的工作空间。     

无源式换刀机械手爪的研制

提出了一种新颖的基于并联曲柄滑块机构的无源式换刀机械手爪，分析了该机械手爪的工作原理，并应用于柔性制造系统的换刀机器人中。分析和应用研究表明：该机械手爪结构简单紧奏、工作可靠、成本低、体积小。