平面2自由度对称并联机构的传动性能研究

机械传动性能的研究在机械领域是一个比较重要的研究内容。文章利用传动角的概念,以一种PRRRP对称并联机构为研究对象,提出一种评价平面并联机构力传递性能的度量指标,并运用该指标对PRRRP对称并联机构进行相应的优化设计。     

3支链6自由度并联机构运动学研究

为了使并联机构在三维空间完成3个转动和3个移动的动作,可以进行全方位的运动,课题组提出了6自由度2PPRS-RPRS并联机构。课题组描述了该并联机构的构型,建立了机构的运动坐标系;利用螺旋理论求解了机构自由度,并运用修正Kutzbach-Grüble公式验证了自由度求解的正确性;根据支链与定、动平台间的相对姿态关系,推导了支链平面方程,并结合杆长不变条件,推导获得了该6自由度并联机构全部位置逆解的解析解;并基于三维边界搜索法,求解绘制出了机构的可达位置工作空间;最后,通过SolidWorks/Simmechanics的三维运动/参数可视化联合仿真,得到了机构的驱动位移相对时间的变化曲线。研究结果表明该机构构型设计、自由度分析正确,得出了该机构在三维空间内的运动学输入、输出的变化规律。     

具备大转动能力的2-PUR-PSPR并联机构

针对目前复杂曲面工件加工时,需要加工设备具备大转动能力的需求,课题组提出了一种新型的RXRYTYTZ4自由度2-PUR-PSPR并联机构。机构同时采用移动外副和内副驱动,通过相互平行的大行程移动外副的驱动方向变换,辅以移动内副伸缩驱动的调节作用,控制动平台的运动。课题组基于螺旋理论和修正的Kutabach-Grübler公式,计算并验证了该机构的自由度;由机构闭环矢量方程建立位置逆解模型,并借助定杆长等约束条件,获得了该机构位置逆解解析式;基于边界搜索算法,应用MATLAB软件,求解出动平台Y轴方向位移恒定时机构的RXRYTYTZ工作空间。在Solid Works软件中进行仿真分析,结果表明:该机构具有工作空间范围大,动平台转角范围大,运行稳定等优点。课题组的研究可为大姿态转动能力机构设计提供一定参考。     

三自由度并联包装机构静动态特性建模与分析

目的：针对一种可用于食品包装的三自由度HUU型并联机构,对其静动态特性进行研究。方法：先建立并联机构几何模型,再进行机构静动态刚度分析与计算,并基于Lagrange法确立机构动力学方程。将连接杆按照纯刚体进行动力学分析,并将支链连接杆件作柔性化处理进行刚柔耦合动力学分析。结果：并联包装机构沿空间垂直方向的静刚度值最大,薄弱环节位于连接杆与滑鞍以及动平台连接处。支链连接杆刚柔耦合效应使得滑鞍转向运动时加速度出现了突变情况,刚体模型与耦合模型其余运动评价指标分析结果基本一致。结论：优化并联包装机构可提高其运动性能。     

基于少自由度主动支链的2 R1 T并联机构

针对空间串联机构的工业机械臂在执行加工操作任务时,普遍存在刚度强度较差、重复精度较低、能耗较高等缺点。基于3条少自由度主动支链,课题组设计了一种具有2R1T自由度的2-RPU/RPS并联机构。计算并验证了2-RPU/RPS并联机构的自由度,获得了解析形式的位置逆解,证实了该机构仅可能发生运动学正解奇异;依据课题组提出的基于边界数值搜索法的工作空间求解流程,证实了动平台具有沿X方向约80°的较大姿态转动范围;通过Solid Works虚拟运动仿真获得了2-RPU/RPS并联机构驱动位移变化曲线。仿真结果表明:机构各驱动位移变化曲线均波动较小且在合理取值范围,说明驱动器运转平稳、能耗较低。本研究可为基于并联机构的复杂曲面工件多轴加工装备研发提供有益的参考。     

含运动分岔闭链的多运动模式并联机构

为了探究变自由度可伸展机构、多轴联动多面加工机床和多步态灵活移动装置等新兴可重构装备的执行机构设计问题,课题组设计了含运动分岔闭链的多运动模式并联机构。并基于螺旋理论对分岔闭链、含分岔闭链的混联支链及并联机构的多种自由度进行研究。课题组提出了一种URRC(万向节-转动副-转动副-圆柱副)构型的运动分岔闭链,该闭链处于奇异位形时有2自由度瞬时运动,一般位形时有单自由度整体空间连续转动或单自由度平面连续运动。进一步,将URRC运动分岔闭链与5自由度RRS(转动副-转动副-球面副)开链串联,得到了一种具备5自由度和6自由度2种独立运动模式的混联支链。最终,将3条对称布置的URRC-RRS混联支链组装为运动分岔并联机构,该并联机构具有3转3移、3转2移、3转1移和2转1移4种运动模式。     

4PRR-P混联加工机构运动学研究

由于平面并联机构存在着动平台灵活度低,容易产生机构奇异,工作空间小等缺点,课题组提出了一种新型4PRR-P混联加工机构。基于螺旋理论验证了机构的自由度特征,建立了机构位置逆解数学模型,确定了机构的奇异位形。采用数值搜索法求解了机构的工作空间,通过考察各尺度参数对工作空间的影响,优选得到了机构的关键尺度参数。相关数值计算及运动仿真结果表明该机构可以解决平面并联机构存在的灵活度低、容易产生机构奇异、工作空间小等问题。文中运动学模型及性能分析结论合理正确,相关成果可为机构动力学分析、结构设计提供参考。     

空间连杆引纬机构柔性铰间隙动态特性研究

为提升高速剑杆织机的运行效率,深入研究运动副间隙给空间连杆引纬机构运动输出带来的影响.首先,采用矢量法对空间连杆引纬机构进行运动学仿真,选择适合高速剑杆织机工况下的Lankarani-Nikravesh建模方法;其次,将计算得到的运动学参数与柔性铰碰撞力模型相结合,使用Newton-Euler方法对系统运动输出部分进行...     

一种并联多指灵巧手的设计与运动学分析

针对串联灵巧手的不足,利用并联机构的优势,设计并分析了一种新型多指灵巧手。根据构型综合方法,提出了一种三自由度的并联手指机构并对其进行运动学分析;基于手指机构的构型,设计出相适应的手掌,将其组合成多指灵巧手;分析并联多指灵巧手抓取能力和可达工作空间,与串联灵巧手的性能进行对比。结果表明,以并联机构设计的多指灵巧手具有良好的运动性能和工程应用前景。     

一种新型烹饪并联机器人位置与工作空间分析

提出了一种基于新型并联机构的烹饪机器人。首先对人工烹饪时锅具的运动进行分析,设计了旋锅、颠锅、翻锅、倾斜4个基本动作;然后依据4个基本动作,设计了2RRPS/SPS并联机构作为烹饪机器人的工作平台。运用解析几何法求得工作平台位置正反解表达式,并利用MATLAB软件验证了位置正反解表达式的正确性,通过运动仿真验证了该烹饪机器人的有效性。     

3-RPS柔性并联定位机构运动学分析与仿真

对具有空间三自由度的3-RPS柔性并联定位机构进行了运动学分析及仿真。首先,以3-RPS并联机构为基础,将机构中的运动副用柔性铰链代替,研制了一台具有三自由度的精密定位机构;其次采用"伪刚体模型"方法将该精密定位工作台等效为伪刚体模型,利用齐次坐标变换方法和矢量闭环方法构建其逆运动学模型;最后,利用软件RecurDyn进行仿真分析,测量出其位移与速度随时间的变化曲线进行验证。结果表明所建立的机构理论模型合理,且机构具有良好的运动学性能。     

模切机双肘杆机构运动分析与优化设计

为了研究模切机双肘杆施压机构的运动规律,基于回路法对双肘杆施压机构进行运动建模,并对其进行数值求解.利用MATLAB语言进行运动仿真,绘出双肘杆机构运动仿真曲线,并进行运动特性分析.在仿真分析的基础上建立数学模型,并进行优化设计,对优化前后各构件参数进行了对比,改善了双肘杆施压机构的运动性能.     

基于SimMechanics软件模块集的3-RRRRR并联机构运动仿真

介绍了基于Simulink/simMechanics模块集对3-RRRRR并联机构进行仿真研究的方法,建立了仿真模型,设置各项参数,进行了该并联机构的运动仿真,并得出了正确的结果.与其它方法相比,最大的优点是无需建立机构运动的数学模型和编制程序,具有系统建模方便,直观和仿真功能强大的特点,能大大减轻设计人员的工作,为机械系统的建模仿真提供一个强大而方便的工具.     

胶订联动线托打机构空间RSSR机构运动分析

平装胶订联动线上,夹紧成型动作由托打机构的空间RSSR机构完成,空间RSSR机构工作的稳定性直接影响胶订联动线的工作速度和装订质量.通过数学建模,运用Matlab软件平台编制计算程序,进行了基于方向余弦矩阵法的空间RSSR机构运动实例分析,并获得了具体的分析结果和直观的图形曲线,得出影响空间RSSR机构的重要参数,为该机构的进一步改进和优化奠定基础.     

仿人关节并串结构位姿求解算法研究

针对用于脑卒中患者上肢的康复训练,针对肩关节和肘关节运动的特点,课题组提出了一种6自由度仿人关节并串机构。该结构是由2种不同位姿并联机构进行并串组合而成,课题组利用Kutzbach-Grüble公式对其进行了自由度的求解;采用解析法对该机构进行位姿分析研究,运用了球面三角形余弦定理来分析机构运动中弧形杆弧长不确定的情况;采用分部求解法把整体问题拆分成2个互有关联的部分进行求解。结果表明:与传统的对整体结构直接求解的方法相比,课题组采用的求解算法大大减小了求解的计算量。文中研究的方法适用于同类型位姿分离的并串组合,对其他同类型结构的位姿分析具有参考意义。     

食品检测咀嚼机器人工作空间研究

为了提高食品检测效率,改善食品检测精度,增加食品检测的客观性,文章介绍了一种基于6-UPS机构的咀嚼机器人,介绍了咀嚼机器人的结构原理,求解了机构的运动学逆解,分析了机构的工作空间影响因素,利用MATLAB编程求得机构在定姿态下的工作空间。空间轮廓图表明,该机构在定姿态下能到达人类全部真实咀嚼空间,机构设计可靠,能够模拟人类咀嚼行为对食品进行检测。     

基于一维搜索方法的空间RSSR机权运动分析

在ZXJD370平装胶订联动线上，托打机构完成贴书皮和书籍的夹紧成型工艺过程。其中夹紧成型（习惯上称“打”）动作由一个空间RSSR机构完成。 RSSR机构就是一个首末各有一个转动副（简称R），中间包含两个相连球面副（简称S）的空间机构。空间机构可以实现复杂平面的空间运动的传递，在工程上有很多特殊的用途，例如机械手、机器人和假肢等，因而应用较多。一般的，这类机构采用二元数、方向余弦矩阵法、投影法等方法来进行分析。其中方向余弦矩阵法是一类通用方法，应用最为广泛。但是，这种方法     

新型剑杆织机引纬机构的反求建模与运动学仿真

为了提高剑杆织机引纬机构的设计灵活性和运动性能,提出了一种新型偏心圆-非圆齿轮行星轮系引纬机构.根据引纬机构的工作要求,设定了理想的剑杆运动规律,并建立了由理想引纬运动特性反求机构参数的数学模型;基于MatLab编写了该引纬机构的反求设计与仿真软件,并对该引纬机构进行参数优化和运动模拟,得到了一组较优的机构参数;最后建...     

6-UPS钢带并联机器人的位置分析及其仿真

研究了一种具有三角形平台的6-UPS钢带并联机器人机构。证明了该机构在初始位置和一般情况时。机构做三维平动。运用解析几何中的坐标变换和投影。得出一种有效求解位置反解的新方法,通过MATLAB软件对该方法进行了仿真和验证。6-UPS钢带并联机器人作为并联机器人的一种新的结构形式,其操作灵活性和运动性能都有较大的改善。该机构可应用于狭窄管道和深孔中的移动检测作业、水果的自动采摘等方面。     

三自由度汽车座椅及其振动特性研究

为了解决车辆座椅的多自由度振动和乘坐舒适性等问题,设计了一种三自由度并联机构座椅。利用单开链理论,计算出减振机构的耦合度为1,并用运动输出矩阵验证了三自由度为三平移运动,采用单位力椭球法对椭球圆度的分析为振动特性仿真分析提供了理论依据。通过支链不同刚度、负载和阻尼时的振动传递特性仿真分析,结果表明:系统各轴向共振频段远离乘客不舒适频段4~7 Hz,且在竖直方向上传递率峰值明显优于传统机械式减振座椅;在水平方向上,当激励在1 Hz以上时,传递率趋于零。研究表明该减振座椅能够达到较高的减振标准。