Exechon混联机器人的三自由度并联机构模块位置分析

以一种组成五自由度混联机器人Exechon的三自由度并联机构模块2-UPRSPR为研究对象,利用解析法对其位置正/逆解进行分析。针对位置正解,得到了只含一个未知量的24阶多项式方程,给出了该机构位置正解的所有可能解的解析表达式,对于位置逆解,得到了其显式表达。算例表明,由正解方程得到的8个实数解对应4组镜像位形,逆解方程存在2个实数解,对应2种位形,从而得到该机构位置正/逆解的全部解析解。     

3-PPR平面并联机构的工作空间分析

对3-PPR平面并联机构利用闭环矢量方法进行了位置正解和位置逆解的分析,建立了该机构的位置正、逆解方程,求出了简单位置正解和逆解的结果。采用MATLAB编程得出了该机构的工作空间,发现输入量的伸长范围和中间杆的伸长范围是影响工作空间形状和大小的主要因素。该研究为3-PPR平面并联机构的动力学研究、优化设计等进一步研究奠定了一定的理论基础。     

一种四自由度并联机构运动学及传动性能分析

以2-RPU2-SPS并联机构为研究对象,首先借助螺旋理论对机构的自由度的数目和属性进行了分析,该机构可实现空间两转动和两平动运动(2R2T)。在此基础上对机构的位置正反解进行了研究,对于机构位置反解,给定机构独立运动参数可获得其显式表达;对于机构正解,可通过求解非线性方程组获得其数值解。另外,通过建立机构的雅克比矩阵,并利用机构支链输出传动效率指标对机构的运动学传动性能进行研究,为后续机构样机开发与实际应用奠定理论基础。     

一种新型3T2R冗余驱动混联机构的位置逆解和工作空间分析

提出了一种新型3T2R冗余驱动混联机构。首先,运用螺旋理论分析了该机构实现3T2R运动原理,计算出该机构的自由度,进行了输入选取与论证;然后,利用解析矢量法建立机构位置逆解方程;随后,基于位置逆解,结合机构的约束条件,运用数值搜索法对其工作空间进行研究,分析机构的性能优越性;最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了逆解模型的正确性及机构的可实现性。     

基于BP神经网络算法的3-CRS/SP并联机构正解分析

提出一种通过BP神经网络求解并联机构位置正解的方法。根据BP神经网络的算法,采用了3层前向神经网络。对3-CRS/SP并联机构建立旋转矩阵求得该机构的位置逆解。将位置逆解所得数据作为神经网络的输入,将求解位置逆解的动平台位姿包含4个参数值作为输出,进行神经网络的训练。仿真和实验结果表明,该方法对于求解并联机构位置正解快速有效;相对于解析法,该方法直观简洁,能够为并联机构的控制过程提供数值参考。     

新型((3-RPR+R)&UPS)+P混联机床机构的位置逆解和工作空间分析

针对提出的新型((3-RPR+R)UPS)+P混联机床机构,根据螺旋理论对其进行了自由度分析;然后,利用解析矢量法建立了其位置逆解方程;基于位置逆解,对其工作空间进行了分析研究,研究结果表明该机床有效工作空间较大,刀具可实现较大摆角;运用MATLAB对位置逆解方程进行了求解,且利用ADAMS对求解结果进行了仿真验证,验证了逆解模型的正确性。     

一种少自由度并联机构优化设计及运动学分析

围绕少自由度并联机构对稳定与跟踪两种功能的实现,运用螺旋理论设计了一种2-SUP(U)并联机构,并对该机构的自由度进行分析。根据此并联结构的运动特点,利用闭环矢量运算法,借助Rodrigues参数对机构进行了运动学分析,推导位置逆解与速度逆解计算方法,并利用Matlab进行仿真,获取位置速度等特征曲线,为实现对此机构位置和速度的控制提供了理论基础。     

3-RRS球面并联机构的位置解及工作空间研究

利用螺旋理论对3-RRS球面并联机构进行了运动分析。利用牛顿迭代法求解了3-RRS球面并联机构的运动学正解,应用闭环矢量法建立了3-RRS球面并联机构的位置逆解模型并推导出了相应的位置逆解算式,得到了3-RRS球面并联机构的8组逆解。实例分析验证了3-RRS球面并联机构位置解的正确性。利用数值搜索法求解了机构的可达工作空间,利用MATLAB编程绘制了机构在不同结构参数下的可达工作空间图,分析了工作空间的变化规律,为3-RRS球面并联机构的应用奠定了基础。     

六足农业机器人并联腿结构设计与位置分析

基于方位特征集理论(POC),设计并研究了一种1平移2转动(1T2R)六足农业机器人并联腿机构。首先,基于方位特征集方法,综合得到一批满足功能要求的并联腿机构;然后,根据农业实际应用需求,优选得到一种性能优越的机构,该机构具有结构简单、工作空间大、控制方便等优点;最后,对优选的机构进行了位置正逆解分析。分析结果表明,该机构正逆解简单,正逆解均可进行解析求解,且正解方程最多具有4组解。     

双二重八面体变几何桁架机器人逆位置分析

研究了双二重八面体变几何桁架机器人的逆位置分析。针对双二重八面体变几何桁架机器人单元结构特点，建立起机构逆位置分析的封闭解。     

一类三平移3-RRC并联机构的运动学

介绍了一类具有三平移的3-RRC并联机构,并对该机构的自由度、位置正逆解、工作空间、奇异位形进行分析计算;利用基于螺旋理论(反螺旋)的自由度分析原理结合动平台约束分布给出了机构在任一位形下的自由度,并获得了运动奇异产生的几何条件;给出了位置分析的逆解析解,导出了位置正解的公式,并给出具体求解步骤;利用有逆解的充分必要条件推导出了工作空间;对主动件锁住后形成的新机构进行自由度分析从而得到约束奇异产生的几何条件。     

基于一种1T2R并联机构的转动能力分析方法

并联机构的工作空间与转动能力是评价并联机构工作能力的重要指标,目前对于并联机构大多数是在耦合状态下研究机构转动能力。以三自由度2-SPS/PRR并联机构为例,分别对并联机构耦合状态与解耦状态下的转动能力进行分析。基于方位特征集理论对机构进行方位特征集分析,基于封闭式量法对机构进行运动学分析,求解机构位置逆解;基于并联机构运动学逆解,使用极限边界搜索法分别对耦合状态和解耦状态下的转动能力进行分析,并将二者进行对比从而实现相互转换。提出在耦合状态下求解工作空间中某点转动能力的新方法。     

2-PRS-PRRU并联机构运动学与奇异分析

[PP]S类并联机构可实现1移动自由度和2转动自由度,具有广泛的应用前景。2-PRS-PRRU并联机构属于[PP]S类并联机构。运用螺旋理论分析2-PRS-PRRU并联机构的自由度特性,确定动平台的两条连续转轴。研究2-PRS-PRRU并联机构的伴随运动,证明该机构无伴随运动。建立该机构位置正/逆解模型,推导出位置正/逆解的解析表达式,进而求得该机构的雅可比矩阵。通过对雅可比矩阵的分析,确定机构的逆解奇异、正解奇异和混合奇异。2-PRS-PRRU并联机构具有确定的连续转轴和无伴随运动的特性,使其在实际应用中具有很大潜力。     

双二重八面体几何桁架机器人逆位置分析

研究了双二重八面体变几何桁架机器人的逆位置分析，针对双二重八面体变几何桁架机器人单元结构特点，建立起机构逆位置分析的封闭解。     

一种2T2R并联机构的位置逆解和工作空间分析

针对物流行业需要对大量商品快速分拣、包装的需求,提出了一种(2-RRR&RPR+R)&URS型4自由度并联机构,该机构由静平台、动平台、URS支链、以及与带有R副的连接平台相连接的两条RRR支链和RPR支链组成.首先,运用螺旋理论对机构自由度进行分析,求得该机构可实现两转两移的4自由度运动;随后,采用解析矢量法对其进行位置逆解分析,运用数值搜索法并结合位置逆解方程求得工作空间,分析了机构的工作性能;最后,通过Matlab对位置逆解方程进行仿真,并利用Adams对求解结果进行验证,验证了机构逆解模型的正确性以及机构运动的可实现性.结果表明,该机构能沿X轴方向大范围移动,在Y轴方向可实现大角度转动,可以代替物流行业的人工操作,提高工作效率.研究结果可为机构的进一步动力学分析与应用提供理论基础.     

7自由度串联机器人运动学分析

以北京某大学自行研制的7自由度串联机器人为研究对象,对其运动学正解和逆解进行分析和研究。应用旋量方法推导出该机器人的运动学正解求解方程。在运动学正解求解方程基础上,采用位姿分离方法,将7自由度串联机器人的运动学逆解问题分解为位置逆解和姿态逆解两部分,并结合几何法和最短行程原则优化计算位置逆解和姿态逆解,继而完成了该机器人的运动学逆解求解。仿真结果验证了该7自由度串联机器人运动学逆解求解方法的正确性,且证明了该方法具有运算量小和精度高等特点。     

六自由度并联机器人设计和关键技术研究

根据并联机构的有关理论和实际需求设计了旋转输入式6自由度并联机器人,该并联机器人以旋转电机为输入动力,通过6个由锥齿轮转向器、R-T-R-T组成的传动结构实现并联机器人的6自由度要求。基于轨迹法对旋转输入型并联机器人进行了位置逆解分析,同时基于MATLAB对并联机器人的工作空间进行了仿真,得到了此并联机器人的运动空间结果。     

物流车升降平移装置上连杆传动机构的研究

介绍了一种集升降和平移于一体的双自由度升降平移传动机构,用于物流电动汽车上,能够完成升降平移动作。当货物与顶架不在同一平面或中间有间隙时,需要调整顶架,使其到达合适位置,以方便货物的搬运。从正解、反解两个方面对升降平移传动机构进行运动学描述,并对其工作空间进行计算与分析。利用Solid Works建立了升降平移传动机构的三维模型,并用Matlab对其顶架运动轨迹进行仿真与分析,仿真结果验证了推导公式的正确性,为进一步研究升降平移传动机构打下了理论基础。     

三指灵巧手运动学分析及抓持仿真

参考人手的结构特征,设计了一种三指灵巧手,手指采用模块化设计,各手指结构相同。手指各主动关节均由直流伺服电机驱动,通过锥齿轮和钢丝绳传动机构传动,直流伺服电机和传动机构均配置在手指内部。采用D-H法建立手指坐标系,推导出运动学正、逆解,为灵巧手控制和抓取规划的研究奠定基础。运用仿真软件A D A M S对灵巧手抓持球体过程进行仿真分析,结果表明三指灵巧手在其工作空间内能够实现对物体的精确抓取。     

平移式3-PUU并联机器人的分析建模

研究了一种具有三角形平台的3-PUU并联机器人机构.通过理论分析,证明了该机构在初始位置和一般情况时,动平台只做三维平动.在该并联机构上建立坐标系,运用解析几何中的坐标变换,求出了该并联机构的位置逆解,同时通过MATLAB软件对该方法进行了仿真.