双重驱动2-DOF平面并联机器人系统的研究

研制了一种新颖的高速高精度柔性机器人机构。采用高速精密直线电机驱动2-DOF平面并联压电智能杆机构,针对柔性机器人机构的振动问题,以直线伺服电机作为机器人的主驱动源实现高速精密点位控制并采用脉冲整形技术减小末端残余振动,以压电陶瓷作为从驱动源采用闭环反馈控制策略抑制末端残余振动。实验研究和测试结果表明:机器人系统的最大加速度为2 g,稳定时间小于150 ms,重复定位精度小于±5 μm,实现了高速高精度的点位控制。     

高速6杆并联测量机的运动学建模与奇异性求解

并联机器人具有负载能力强、速度快和刚度大等优点,弥补了串联机器人的不足,使得并联机构成为一个潜在的高速度、高精度运动平台。针对所设计的6杆并联测量机,为解决奇异位形处的动力学性能变差和产生不可控运动等问题,基于主、被动关节所在三条支链的约束关系,推导建立了6杆并联测量机的运动学模型和闭链约束方程,将奇异性求解转化成LMI的极值问题,利用归一化GA算法仅通过15代计算实现了空间奇异位形的求解,精度达到1.168 9×10-5。所用方法避免了常规基于雅克比矩阵进行奇异性求解时产生的大量计算,具有求解精度高、收敛速度快等明显优势,为实现高速、高精度检测奠定了理论基础。     

基于李群理论的并联码垛机器人构型综合

码垛机器人是一种用于生产线上物料堆垛与机床上下料的机器人,现有的码垛机器人多采用串联结构,而串联结构又具有误差累计大、刚度差、精度差等缺点。并联机构是一种动静平台通过多条支链联接而成的机构,具有刚度大、误差累积小、负载能力强等优点,将并联机构引入码垛机器人领域有望解决现有的串联码垛机械手的误差累积大、刚度差等问题。而现有的并联机构还未成熟,尤其是可用于码垛行业的构型明显不足。采用李群理论进行了并联码垛机器人的构型综合,获得了多种能满足搬运码垛任务的并联机构。     

平面5R并联机器人约束误差影响分析

少自由度并联机器人中的过约束构型,具有结构简单、刚度大的优点,但其依赖运动副轴线间的特殊几何约束关系,如平行、垂直、汇交于一点等,来实现预期的动平台自由度。此类机构有对几何约束条件敏感的缺点,约束误差的存在将对机构产生一系列不良影响。基于此,以平面5R并联机器人为对象,在分析其过约束特性基础上,研究运动副轴线几何约束误差导致的回路封闭变形协调条件。应用矩阵力法计算强制装配引起的机构附加内力以及连杆的变形,从而分析动平台的寄生运动以及机构的应变能波动。对一种具体的5R并联机器人进行仿真分析,计算结果揭示了过约束机构对运动副轴线几何约束误差的敏感性以及约束误差与过约束共同作用下对并联机器人性能的影响机理。     

一种6-6UHU并联机器人的设计和实验研究

研制了一种新型结构的大工作空间 6 6UHU并联机器人。通过对虎克铰摆角极限对机器人工作空间的影响研究 ,在机构设计上解决了杆间干涉和下关节极限问题 ,简化了干涉检测算法 ,降低了运动控制算法的复杂性 ,并且增大了工作空间。研制出基于DSP的多轴控制器PMAC卡的交流伺服电机控制系统和实验系统 ,并进行了实验。给出了不同姿态下该机器人的工作空间分析。仿真数据和实验结果表明 ,所研制的新型 6 6UHU并联机器人 ,结构精巧 ,工作空间大 ,动平台的倾斜角达到 4 5° ;同时具有高刚度、高精度、操作性能好等特点。干涉防护系统能保证机器人在大工作空间机动运行情况下的安全     

平面五连杆高速高精度机械手

针对微电子器件封装作业对高速高精度的自动设备的需求，提出了一种具有平面五连杆结构的机械手，机械手采用集成了高分辨率角位移反馈元件的旋转直接驱动电机作为驱动元件。并给出其运动学、动力学模型及雅克比矩阵。结合并联机构和直接驱动的优点，实现了高速高精度运动。     

基于改进粒子群算法的并联机器人运动学精度提高新方法

针对并联机器人在基于给定工作任务进行轨迹规划过程中,存在因机构误差引起的期望轨迹与理想轨迹之间的偏差,由此造成并联机器人运动学精度降低的问题,提出了一种并联机器人运动学精度提高新方法。首先将连续工作任务离散化为满足精度要求的若干理想位姿点,在建立并联机器人位姿误差模型基础上,将机构误差项转化为驱动杆误差;基于种群排列熵模型和粒子速度激活机制改进了粒子群算法,并利用改进的粒子群算法组合优化驱动杆参数,补偿并联机器人位姿误差,进而修正期望轨迹以提高并联机器人运动学精度。通过MATLAB和ADAMS仿真验证了所提出方法的可行性和有效性。     

新型6-HTT并联机器人应用研究

提出一种改进型的并联机器人结构即6-THH并联机器人。6-THH并联机器人是由6个相同的支链构成,滑块与连接杆以及连接杆与动平台间为虎克铰联接。搭建了6-THH并联机器人运动控制以及误差补偿的硬件系统。基于6-THH并联机器人的优点,将其应用于螺旋锥齿轮齿顶倒角的铣削加工。     

3-PPSR并联微动机器人静刚度分析

为简化6支链并联微动机器人的复杂结构,减小装配误差,提出压电陶瓷驱动的3-PPSR构型6自由度并联微动机器人结构.采用整体式下平台和三条两端带有柔性球铰链和直圆柔性铰链的支杆,使结构紧凑并有利于提高精度.为分析对并联微动机器人精度具有重要影响的静刚度指标,首先求出此类机器人的逆解矩阵及支杆柔性铰链处微小角位移和末端位姿的关系.在此基础上,考虑支杆两端柔性铰链和弹性平板的弹性变形,运用虚功原理推导并联微动机器人静刚度矩阵.进而仿真分析机构各几何参数对静刚度的影响,获得支杆两端铰接点半径及直角弹性平板和支杆两端柔性铰链尺寸对刚度的影响规律,为此类并联微动机器人刚度配置和机构优化设计提供理论依据.     

平面五杆机器人位置精度分析及仿真

并联机器人是一种新型的机器人,与串联机器人相比具有许多优点。平面五杆机器人是典型的两自由度平面并联机构。利用D-H法对平面五杆机器人的位置正解进行了分析,并应用解析法对其位置精度进行了探讨。利用Matlab对位置精度进行了仿真分析。