低耦合度PRPaR-2CPR并联机器人机构设计与运动学分析

提出一种支链含平行四边形结构的新型PRPaR-2CPR并联机器人机构，机构由1条PRPaR支链和2条CPR支链构成，具有结构简单、耦合度低、刚度高特点。基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法，对自由度和运动性质进行分析计算，利用杆长约束条件建立运动学方程，计算得到逆解表达式，同时得到正解数值解。另外，根据雅克比矩阵分析出奇位性存在条件，通过位置逆解表达式，运用极限边界搜索法分别得到工作空间和运动灵巧度性能图谱，绘制相应性能图谱加以分析，期望在有限的操作空间范围内获得更好的运动灵活性性能。以任务工作空间内的全局灵巧度作为优化目标，选择遗传优化算法进行结构参数的优化设计。优化后的任务工作空间内灵巧度性能得到极大的改善，使此并联机构运动性能得到改善。     

3UPU并联机构的运动学分析与结构参数优化

以3UPU并联机构为研究对象,运用Solidwork建立机构的三维模型,根据方位特征集理论对机构的方位特征集、自由度、耦合度进行分析;同时求解机构的运动学逆解;采用一种新型数值分析法分析机构的工作空间;基于果蝇优化算法(FOA)对3UPU并联机构结构参数进行优化。结果表明:3UPU并联机构具有较大的工作空间且工作空间存在空洞。优化后的参数为后期样机研制、轨迹规划提供了依据。     

半对称2SPU-2RPC并联机器人机构设计与运动学分析

设计一种可实现三平移一转动的空间并联机器人机构。利用方位特征集理论分析机构的自由度和方位特征集。根据向量的外积和矢量法推导得到运动学逆解方程,同时根据Newton-Raphson方法计算机构的运动学正解,选择一组数值解进行正逆解互相验证。计算运动学的雅克比矩阵,分析运动学的奇异性。分析机构的可达工作空间和定姿态工作空间,研究参数对工作空间大小的影响。建立工作空间体积最大化数学优化模型,选择鲸鱼优化算法完成参数的最优化设计。结果表明：L₂、r越大,机构的操作空间越大,L₁、R越大,机构的操作空间越小;最优R、r、L₁、L₂分别为1、0.999 2、0.3、1.5 mm。     

6 SPS并联机构的运动学仿真与分析

位置正解求解是6-SPS并联机构运动学计算的难点,为方便确定位置正解,在ADAMS环境中为6-SPS并联机构的动平台添加一个初始多自由度驱动,进行运动学仿真。得出仿真位置逆解,并在MATLAB环境中求得理论位置逆解,验证了仿真位置逆解的正确性。将仿真位置逆解作为输入参数驱动此并联机构,得到其位置正解,结果表明:位置正解与初始多自由度驱动的值吻合,说明所得位置正解正确。表明运用上述方法可简单方便地计算出6-SPS并联机构所需的正解,可为此类机构位置正解的求解与控制提供参考。     

新型三平移2PPPa并联机构运动学分析与优化设计

以空间三平移并联机构作为研究对象,根据方位特征集设计理论和方法,设计一种运动解耦、结构对称、运动副简单、工作空间大的空间纯移动并联机器人机构,通过拓扑结构特性分析证明机构具有空间三维移动的运动特性,并建立运动学方程模型,推导得到运动学正逆解以及雅克比矩阵;在此基础上分析机构奇异性、操作空间、灵巧度等性能指标,以工作空间最大化的实际需求作为数学优化模型,选择萤火虫算法进行优化设计,通过优化后的结构参数尺寸进行算例分析。结果表明:优化后的工作空间性能得到显著改善,工作空间体积较优化前增加12%,优化后的参数为机构的应用设计和控制提供参考。     

一种三自由度弱耦合并联机构运动学分析

提出一种PRR+2-PRRU型两平移一转动并联机构,并研究其运动学特性.根据方位特征集理论分析并联机构的POC集、自由度和耦合度等机构拓扑特性;该机构耦合度为1,其构型为弱耦合设计.运用解析法进行位置分析,并通过MATLAB验证位置求解的正确性.在位置分析的基础上,分析了机构工作空间,并求解机构运动Jacobian矩阵...     

一种三自由度并联稳定平台机构的位置与工作空间分析

根据并联机器人机构结构综合理论,提出一种能够实现空间一平移两转动的三自由度并联机构。以单开链单元和方位特征集理论为基础,对机构进行拓扑结构特征的分析和位置分析,建立了位置正逆解的方程,然后进行了解耦性和奇异位形的分析,最后对其工作空间进行分析。该机构易于控制和轨迹规划,在船舶稳定平台等领域有良好的应用前景。     

3-UPU并联机构的运动学仿真与分析

为了提高并联机构的设计效率和准确性,以3-UPU型三平动并联机构为研究对象,对其进行运动学位置正逆解仿真与分析。在ADAMS环境下,得出该机构位置正逆解的仿真曲线。运用MATLAB作出其理论位置逆解曲线并与仿真位置逆解曲线相比较,验证了仿真位置逆解的正确性。将仿真逆解曲线以样条驱动函数形式输入给该机构,得出样条驱动函数下的位置正解曲线并与仿真位置正解曲线相比较,验证了仿真位置正解的正确性。说明了该并联机构的理论数学模型与仿真实体模型的正确性与合理性,为后续的控制提供理论依据。     

基于模糊遗传算法的新型六自由度并联机器人运动学分析

运动学位置正解和位置逆解是对并联机器人其它性能进行分析的基础,位置正解也是并联机器人研究中的一个难点.采用模糊遗传算法对一种新型六自由度并联机器人的运动学位置正解和位置逆解进行了求解,并且利用灰色关联分析对求解结果进行了分组,得到了Stewart并联机器人的五组位置正解实解.实例表明该方法简单、方便、具有通用性,是求解并联机器人运动学问题的一种新策略.     

三自由度并联机构的位置及工作空间分析

提出了一种面向重工业的三自由度并联机构(3RPS-3UPS)。对其机构进行分析,基于符号法建立了机构位置分析的数学模型。利用齐次位姿变换建立机构运动约束方程并应用结式消元法求得位置正解的封闭解。通过分析求得工作空间的边界条件,并结合位置分析进行工作空间分析的推导。最后应用MATLAB软件编程,结合实例进行位置正解以及工作空间计算,验证了该机构的位置正解方法与工作空间分析方法的有效性,为该机构的速度、加速度分析与动力学分析奠定了基础,并为机构的参数优化提供了理论依据。     

2RPU/2SPS并联机构工作空间及运动学分析

为获得2RPU/2SPS并联机构的工作空间和运动特性,基于拓扑结构方位特征集方程求解其自由度和方位特征集,利用空间坐标变换法和封闭矢量法建立位置反解方程。以蒙特卡洛法为基础,通过反解方程并利用MATLAB软件进行数值仿真得到工作空间,结果表明由于该机构具有对称性,使得工作空间呈现对称分布。运用ADAMS软件进行运动学仿真分析,得到动平台位移、速度、加速度随时间的变化曲线图且曲线呈现周期性变化,证明了该2RPU/2SPS并联机构具有良好的工作性能和应用价值     

三平动冗余驱动并联机床工作空间与运动学分析

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床机构为研究对象,并对该机构进行工作空间和运动学分析。建立该机构的位置反解模型,并得到带约束条件的位置反解运动方程,利用边界数值搜索法,确定并联机构的工作空间。采用Matlab曲线拟合[1]确定杆长变化与动平台运动位姿关系方程,以此分析冗余驱动滑块位于不同位置状态下,每个杆长的速度、加速度。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

一种新型3自由度并联机构运动学分析

首先建立3-PSS机构的位置方程,根据方程的特点,将该机构简化为一简单的等效机构,进而求出机构的位置正、反解的解析表达式。最后根据该机构的工作空间的特性,考虑了铰链摆动角的限制条件,给出了工作空间的解析式。本文所得的结果是进行3-PSS机构的其它特性分析和开发并联机构装备的基础。     

基于BP神经网络5 P4R并联机构位置正解研究

并联机器人机构位置正解问题是机器人机构的应用基础也是运动学研究中的难点之一。针对数值法和解析法的复杂和求解难度以及有时求解的不唯一性,提出了一种多层前向神经网络求解3自由度5-P4R并联机构位置正解的方法。将位置反解作为训练样本,采用学习率可变的BP算法,实现了从驱动工作空间到动平台变量空间的非线性映射,从而得到并联机构运动学正解值。最后给出一组仿真实例,可以看出此方法的有效性与可行性。     

一种新型运动冗余并联机构的运动学研究

针对传统3-RPR型非冗余平面并联机构运动过程中存在奇点,且需要较大驱动力矩无法实现平滑轨迹跟踪问题,提出了一种新型3-PRPR运动冗余并联机构。建立了新型并联机构的位置、速度和加速度模型,基于运动学模型进行了工作空间仿真分析,分别对不同末端执行器位置和大小、不同基圆半径对工作空间的影响进行了对比分析,并对工作空间运动轨迹进行了分析。仿真结果表明:末端执行器位置只影响定向工作空间,对可达工作空间无影响;定向工作空间和可达工作空间均与基圆半径成正比;末端执行器大小与定向工作空间成反比,与可达工作空间成正比。相同条件下,与传统3-RPR并联机构相比,所提出的新型并联机构工作空间明显增大,证明了该新型并联机构的有效性。     

空间三转动并联机构工作空间和刚度分析

针对数控回转台的实际运动需求,以三自由度并联构型3-PUS-RU为研究对象,利用封闭矢量法建立位置逆解方程和并联机构的雅可比矩阵。引入并联机构的工作空间和刚度性能指标,并绘制机构的工作空间和机构守恒协调刚度在工作空间中的分布图谱。结果表明,由于机构的对称性,使得工作空间和刚度性能仍出现对称分布,工作区域尽量选取刚度值大的位置。对该3-PUS-RU并联构型工作空间和守恒协调刚度性能进行研究,其研究结果对并联机构的设计具有一定的指导作用。     

TPT—2PTT并联机床奇异性及平稳性研究

提出了一种新型的TPT—2PTT三平移自由度并联机床构型。在运动学正、逆解的基础上，对雅可比矩阵及速度进行了研究，分析了机构的奇异性及平稳性。研究结果表明：该机构具有运动平稳、不存在奇异点、易于控制等优点。