并联机械手实验装置研制

研制了一种并联机械手装置,并对两台并联机械手对击小球的过程进行了研究。分析了该机械手的运动学问题,推导出其位置方程、速度方程。对机械手的运动和小球的运动建立了数学模型,并对机械手的位置、速度、角速度和运动轨迹进行仿真和试验。试验表明,该装置性能稳定、运动过程安全可靠,满足相关科研和教学使用要求。     

基于球面并联机构的换档机械手换档力分析

对基于二自由度非对称直线内副驱动的球面并联机构的换档机械手进行了静力学分析。在建立机构输出力与驱动力之间的映射关系模型的基础上,通过仿真计算得出驱动杆在各档位之间变换时驱动力的变化曲线,分析最大驱动力和外部载荷之间的关系,为实际操作中换档力的控制提供理论方法。     

一种新型6-DOF并联机构的运动学分析

提出了一种新型6自由度2支链并联机构:2-S*RU;其中S*为3自由度球面机构,为复合球铰,R为转动副,U为虎克铰。采用余弦矩阵方法得出了该并联机构的位置正反解的封闭解形式,其中正解的最终方程为一元4次方的多项式。采用余弦矩阵的优点是:第一,与欧拉角不同,方向余弦矩阵不会有任何有代表性的奇异位形。第二,在计算过程中不会出现三角函数,提高了计算效率。该机构可应用于机器人手臂,结构简单紧凑,易于实现模块化。     

并联机械手运动学分析及仿真

提出适合于焊接工作的6-PTS并联机械手,针对该并联机械手的性能、运动学、工作空间等问题进行了较为深入和系统的分析。基于Matlab软件对该机械手进行速度、加速度正逆解运动学分析与仿真,确定运动平台的工作空间并进行仿真。根据仿真结果分析机械手各个关节的运动状态,得到所需的理论数据,并分析该机构主要参数对工作空间的影响。最后进行了腊模加工方式模拟焊枪运动实验。实验结果表明:该机械手运动平台灵活空间较大,可以满足焊接需求。     

凸轮控制的三自由度并联机械手的设计与分析

基于并联机构理论设计了一种凸轮控制的单动力输入三自由度并联机械手,对其进行运动学研究,完成了该机械手的自由度分析、求得运动学正逆解。在此基础上,完成了凸轮的参数化设计。最后用Pro/E进行运动学仿真,验证了设计的正确性,为机械手的速度、加速度模型的建立,工作空间以及奇异性分析提供理论依据。     

高速并联机械手运动学标定方法

以可实现2平动自由度运动的并联机械手——Diamond机械手为研究对象,提出一种具有分层递阶格式的误差辨识和补偿方法,该方法以动平台参考点初始位置为标定坐标系原点,首先辨识并补偿主动臂回零转角误差．而后再辨识并补偿其它几何参数误差。实验结果验证了该方法的有效性。     

3-HRC并联机器人的运动学分析与仿真

针对3-HRC新型空间三自由度的并联机器人进行了运动学分析。基于定平台与动平台间的矢量关系,运用齐次坐标变换法推导出该机构的运动学方程,进而得到位置反解计算公式;从而确定了动平台上某一点按预期轨迹运动时,驱动件上所需要施加的运动规律;最后,借助UG创建了该机构的装配模型,并通过ADAMS模拟仿真对所规划的运动轨迹进行了验证。研究结果表明:该机构具有良好的运动稳定性,便于实时控制。     

一种3-TPT并联机构的位置分析与运动仿真

介绍了一种3-TPT并联机器人机构的结构特点,利用螺纹理论分析了该机构的自由度,并对该机构的运动学位姿进行了分析,给出了运动学位姿反解和运动学位姿正解的显式表达式.最后用ADAMS软件对其进行运动学仿真,对动平台自由度及其位姿的理论分析进行了验证.     

一种基于3-UU并联机构的腕关节康复机器人研制

在3-UU并联机构基础上研制腕关节康复机器人样机,辅助中风患者进行腕关节康复训练。回顾了3-UU机构演化过程和自由度,根据3-UU机构的约束关系和几何特性,采用球坐标法和滚动-俯仰-偏航（Roll-Pitch-Yaw,RPY）法分析机构逆运动学,得到机构平台和驱动的关系式;将研制的样机与经典的3-RRR腕关节康复机构进行对比,得出本机构不存在多解和奇异值等优点;对样机运动性能以及前臂两大肌群的肌电信号进行了测试。实验表明,该机构的最大横滚角度为-90°～90°,俯仰角度为-90°～90°,虚拟偏航角度为-180°～180°,最高能产生950 mV的肌电信号。上述结果表明,所研制的样机能满足腕关节运动需求,对前臂肌群进行训练。     

一种新型2-DOF并联主轴平台机构运动学分析

提出了一种新型2-PRR两自由度并联主轴平台机构,介绍了其机构组成及其结构特点。针对此平台机构,建立了运动学方程,给出了机构的位置正反解,并绘制了所有正反解构成的空间曲面,由此得到了平台机构的工作空间。最后,基于雅克比矩阵,对平台机构进行了运动仿真研究,为并联主轴平台机构运动参数的正确设计及控制提供了理论依据。     

Kinetostatics Analysis of a Novel 6-DOF Parallel Manipulator with Three Planar Limbs and Equipped with Three Fingers

It is significant to develop a robot hand with high rigidity by a 6-DOF parallel manipulator（PM）.However,the existing6-DOF PMs include spherical joint which has less capability of pulling force bearing,less rotation range and lower precision under alternately heavy loads.A novel 6-DOF PM with three planar limbs and equipped with three fingers is proposed and its kinematics and statics are analyzed systematically.A 3-dimension simulation mechanism of the proposed manipulator is constructed and its structure characteristics is analyzed.The kinematics formulae for solving the displacement,velocity,acceleration of the platform,the active legs and the fingers are established.The statics formulae are derived for solving the active forces of PM and the finger mechanisms.An analytic example is given for solving the kinematics and statics of proposed manipulator and the analytic solved results are verified by the simulation mechanism.It is proved from the error analysis of analytic solutions and simulation solutions that the derived analytic formulae are correct and provide the theoretical and technical foundations for its manufacturing,control and application.     

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。     

Dimensional Synthesis of a 3-DOF Parallel Manipulator with Full Circle Rotation

Parallel robots are widely used in the academic and industrial fields. In spite of the numerous achievements in the design and dimensional synthesis of the low-mobility parallel robots, few research ef...     

3-RSR并联机器人运动学研究

在已有研究的基础上,给出了更为简单、完善的3-RSR并联机器人封闭正解,以及一般结构参数下的逆解和对称结构参数时的封闭逆解的求解方法.该机构运动学正解的最大数目为16组,逆解数目最多有8组,求逆解较其它三自由度并联机器人复杂.     

轮毂打磨5-DOF机械臂动力学建模与驱动参数预估

提出了一种基于2-UPS+UPU机构的5-DOF机械臂,建立了机械臂的手腕运动状态与其关节驱动参数之间的传递方程显式表达式,从而得到机械臂的伺服电机驱动参数峰值预估模型,计算出各伺服电机中的驱动转速最大理论值为25.1r/s,驱动力矩最大理论值为6.2N*m。以一组具体的结构参数作为算例,计算出伺服电机中的驱动转速最大值为18.7r/s,驱动力矩最大值为4.73N*m,算例伺服电机选型的预估功率为700W,证明了伺服电机峰值驱动参数预估模型的合理性。     

新型平面三自由度冗余并联机构的动力学分析

提出了一种新型平面三自由度冗余并联机构,推导出该机构的运动学逆解,利用牛顿-欧拉法建立了该机构封闭形式的动力学模型,分析表明驱动冗余可以有效地消除奇异位形,最后给出了该机构动力学逆解的数值仿真实例。     

三自由度冗余驱动并联机构的奇异性和工作空间分析

基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置逆解模型,运用微分法推导出了该并联机构的雅可比矩阵,结合Gosselin奇异性分析法和数值分析法,分析了该并联机构的奇异性。随后分析了影响4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构工作空间的主要因素,并对其各支链的行程限制、各球铰副的转角限制和各支链间的尺寸干涉限制等影响因素进行了解析化分析。最后,基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置正解模型,设计了该并联机构回转工作空间的求解算法。该算法避免了数值方法及几何方法的复杂性和不确定性,实现了回转工作空间的直观性表达。     

两自由度并联机械手的参数化设计与研究

以两自由度并联机械手为研究对象,运用ADAMS软件建立虚拟样机模型并仿真,并采用并联机械手设备对模型进行验证。以主动臂最大转角范围为优化目标,对并联机械手的虚拟样机的主动臂臂长、从动臂臂长、位置偏置距离进行参数化设计和优化设计。     

一种新型四自由度并联机器人运动学特性

提出一种新型四自由度并联机器人机构,命名为2UPU／2SPS11机构,该机构可以实现空间的三维移动和一维转动。采用计算机辅助几何法,建立并联机器人模拟机构,得到动平台位置轨迹,并采用拟合法分析动平台速度、加速度。采用解析法建立机构的位置正反解方程．并基于影响系数法推导速度、加速度方程,对计算机辅助几何法的分析结果进行验证。验证结果表明,计算机辅助几何法研究并联机器人的运动学特性是可行的,值得推广。     

一种新型完全解耦移动并联机构的运动和奇异性分析

提出一种新型三自由度完全解耦移动并联机构,机构的三条分支中各包含一个平行四边形结构,推导出该机构运动位置和速度的正、逆解析解,讨论了机构主动副的移动范围,并根据机构正、逆雅可比矩阵的奇异性对机构奇异位形进行了系统地分析。由于在整个运动过程中机构雅可比矩阵为三角阵,因此机构为完全解耦并联机构,这使得机构在控制和轨迹规划等方面较为简单。此外,分支中平行四边形结构增加了机构的刚度。该机构在坐标测量机和虚轴机床等方面具有广阔的应用前景。