一种平面二自由度并联机器人的设计空间及其灵巧性分析

提出一种新型平面二自由度并联机器人机构,其运动平台具有较小的惯量,且其输出为平面内的平动。以不同于传统的分析方法,综合考虑机器人驱动滑块的行程与机器人机构的几何尺寸,对它们量纲一化,得到了该机器人的设计空间。在设计空间内计算灵巧性性能指标值,并绘制了该机器人的灵巧性性能图谱。灵巧性性能图谱反映了该机器人灵巧性性能指标与机器人运动学参数之间的一一对应关系。该灵巧性性能图谱对于该新型机器人机构的设计是极为有用的,这里提出的新方法也为以移动副为驱动的并联机器人的机构设计提供了一种简单、全面而有效的新途径。     

平面2自由度驱动冗余并联机器人的机构设计

机器人机构参数的设计是极其复杂的难题。研究一种平面2自由度驱动冗余并联机器人的机构设计方法,首先建立了该并联机器人机构的空间模型,在此基础上探讨了该并联机器人机构的工作空间性能指标与杆件尺寸之间的关系,并绘制了相应的性能图谱,这些图谱是该并联机器人的机构设计的重要参考依据,该方法为实现并联机器人机构设计的计算机辅助设计提供了一种简单、有效途径。     

平面三自由度并联机器人理论工作空间与机构尺寸关系研究

以一种平面三自由度并联机器人机构为研究对象,对其机构尺寸进行量纲一划,给出反映机构尺寸参数变化范围的设计空间,求得其封闭运动学反解。利用运动学反解存在条件和设计空间,计算该机器人机构理论工作空间并绘制理论工作空间性能图谱,建立了机构理论工作空间与机构运动学尺寸之间的一一对应关系。总结该机器人理论工作空间性能指标在设计空间内的分布规律,给出了理论工作空间较大的机构尺寸范围。这些图谱是该机器人机构优化设计的重要参考依据。     

平面两自由度驱动冗余并联机器人的承载能力分析

基于一种平面两自由度驱动冗余并联机器人的运动学解和机构的可达工作空间，分析了该并联机器人机构的承载能力，利用特例在其工作空间内绘制了承载能力指标性能图谱。这些图谱是该并联机器人的机构设计的重要参考依据。     

一种平面二自由度并联机构的运动学参数优化

针对混联运动机床开发中拟采用的一种新型二自由度平面运动并联机构的运动学解析部分进行了深入的研究。文中详细推导了该并联机构的运动学位置正、逆解求解公式和速度求解公式,同时给出了该机构的雅可比矩阵。通过求解可以看出该并联机构运动学正、逆解方程均具有显式表达式,能够从理论上描述并联机构各个运动参数之间的函数关系,易于实现实时控制。同时,为了能够指导该并联机构的设计,还给出了该机构的工作空间和奇异形位。最后运用一种全域综合评价指标基于任务空间对该并联机构进行了运动学参数优化,为其设计开发和实际应用奠定了基础。     

并联机器人运动学传动性能研究

研究了一般形式的并联机器人速度输入输出方程系数矩阵的奇异值、灵活性、奇异位形和工作空间之间的关系，以三自由度并联机器人为例，通过仿真给出机器人灵活性最差、位于第一种奇异位形，位于第二种奇异位形和位于各向同性位形的具体实例，得出在结构尺寸对称条件下存在各向同性的位姿及必要条件。     

4自由度并联机器人刚度分析

少自由度并联机构应用于机床上时要求具有很高的刚度,而少自由度并联机器人的刚度和机器人雅可比矩阵有很密切的关系。采用螺旋理论方法求出了4-RUC 4自由度并联机构的雅可比矩阵,推导出4自由度并联机器人的刚度计算公式和条件指数计算公式,分析了少自由度并联机器人在某一位置时(z=0)最大和最小刚度所在的方向,给出了这种4自由度并联机器人的最大和最小刚度曲线,通过曲线可以评价出此并联机构在各个方向上刚度大小,为这种机器人的应用和开发提供了有力的依据。     

三杆六自由度并联机器人运动学研究

分析了一种三杆并联机器人的自由度,给出了其运动学逆解方程,并对其工作空间进行了仿真。该机器人运动学逆解方程形式简单、计算量小、易于进行实时控制、工作空间大,在机械加工等领域具有一定的应用价值。     

新型4自由度并联机器人运动学分析

研究一种新型3-RRUR并联机器人,这类并联机器人结构简单对称,刚度大,可用于实现高精度装配,也可用来开发力传感器或构造并联机床以及微动机器人,且分支中不含移动副,便于使用维护。首先利用螺旋理论,建立分支运动螺旋系,然后求解各分支对运动平台的约束螺旋,分析约束螺旋系,在此基础上确定3-RRUR并联机器人的自由度数是4,自由度性质为三维移动和一维转动,转动轴线垂直于固定平台与3个分支相连接的运动副轴线所在的平面。再以反螺旋理论为基础,采用刚化驱动运动副后分析运动平台所受约束性质和约束相关性的方法,给出合理的输入方案。并结合自由度性质分析,建立约束方程,进行运动学正反解,给出相应的算例。研究结果将对推动此类机器人的应用起重要作用。     

一种三维移动并联机器人机构及其运动学分析

根据方位特征集理论和并联机器人机构组成原理,提出一种能实现空间三维纯移动的并联机器人机构,对其进行了结构特性和运动学的分析,给出了该机构位置正解和逆解的分析方法以及相应的数值算例;对该机构的速度、加速度进行了分析;最后进行了机构工作空间的分析,建立了工作空间模型。该机构结构简单,易于控制,有较好的应用前景。     

2自由度高速并联机械手的有限元分析及优化设计

以一种2平动自由度的新型高速并联机械手为对象，分析机构的静、动态特性，并针对机构。向刚度较差的情况，对机构的结构进行改进，为样机机械结构的详细设计提供了理论依据。     

平行导轨二滑块驱动在一侧的并联操作手的运动轨迹实现与仿真研究

以平行导轨二滑块驱动在一侧且内点作为操作点的并联机构为研究对象,在给出显式位移、速度、加速度运动学逆解模型的基础上,对其运动轨迹进行了分析仿真研究;在操作头轨迹规划中,加减速及匀速阶段采用四次多项式进行拟合,拐角段采用对称的Clothoid曲线光滑匀速过渡;同时,利用运动学逆解确定了操作点按预期轨迹运动时应在原动件上施加的运动规律;最后,利用虚拟样机技术对所规划的运动轨迹进行仿真验证.仿真结果表明:并联机构驱动滑块的速度、加速度及作用在滑块上的驱动力均为连续函数,机构运行平稳,操作点的位置和速度与规划一致,能够满足操作点快速和实时控制的要求.     

一种含有闭环支链的5-DOF并联机械臂的动力学建模与分析

提出一种双闭环5-DOF机械臂,该机械臂在((2-UPS)+U)PU构型的基础上增加闭环结构,得到新的拓扑构型2-UPS+((2-UPS)+U)PU,闭环结构的引入使得机构获得更高的承载能力且为拓扑新的构型提供了新思路。应用矢量链法,建立了机构的位置模型;推导了支链驱动速度、支链摆动角速度与运动平台广义速度V_o的映射,建立了机构的独立变量q与运动平台广义速度V_o之间的解耦矩阵;建立了机构支链中的摆动杆、伸缩杆质心速度与运动平台广义速度V_o之间映射,并基于虚功原理建立了机构的动力学模型,将推导的动力学模型变换成具有Lagrange动力学形式的动力学模型;在Adams仿真软件中建立该机构的虚拟样机模型,通过仿真验证了推导的动力学模型的正确性。     

4自由度混联机器人静刚度分析

研究一种新型混联机器人模块-Bicept的半解析刚度建模方法。该模块由一含恰约束支链的2自由度平面并联机构和一与动平台末端串接的2自由度转头构成,是Tricept机器人的一种二维形式,具有制造成本低,工作空间大的特点,配以长行程导轨,可用于飞机壁板数字化自动制孔等场合。在完成2自由度并联机构位置逆解分析和变形分析基础之上,基于全变形雅可比矩阵建立该机构的静刚度半解析模型。建模中考虑了所有支链构件及铰链的弹性贡献,并侧重研究其恰约束支链弯曲刚度的精确建模问题。通过算例获得Bicept机器人面内静刚度在工作空间中的分布规律,并通过ANSYS有限元分析软件验证了计算结果的正确性。     

多模态输入整形法抑制一种3自由度并联机器人的残余振动

输入整形法能够有效地抑制单模态系统的残余振动,但是当系统的高阶模态对系统振动影响较大时,就要使用多模态的输入整形法。介绍了一种3自由度并联机器人的结构与原理,并通过实验获得了系统共振频率和阻尼比。表达了两模态的ZV、ZVD和EI输入整形器构建原理,构建了这种3自由度机器人的两模态输入整形器。从减振效果和鲁棒性等方面与单模态输入整形器进行了对比。数字仿真结果表明,当考虑了两个模态作用时,两模态输入整形器的减振效果要好于单模态输入整形器。     

一种两自由度平面并联机构的运动学分析

针对一种两自由度平面并联机构,利用Catia建立了该机构的三位立体模型,对其进行了运动学的正反解分析,在此基础上利用Maple对该机构的工作空间进行了讨论,研究了机构各个参数对工作空间的影响,并且给出了该机构的奇异点,为其进一步实际应用奠定基础.     

基于逆向运动学的6自由度并联机构尺度综合

对用于飞行器半实物仿真试验的6自由度并联机构逆向运动学性能进行尺度综合研究.提出逆向速度椭球的概念,当逆向速度椭球的长半轴长度越短时,对于给定的机构动平台运动学要求,所需的连杆驱动速度越低.由于逆向速度椭球的长半轴长度在数值上与雅可比矩阵的最大奇异值等价,因此以雅可比矩阵最大奇异值全工作空间最小为尺度综合的目标函数,在工作空间的约束下,利用穷举法对6自由度并联机构进行尺度综合.结果表明,机构在满足动平台运动学要求的同时,能够保证所需的连杆最大驱动速度最低,并且还具有很高的灵活度.     

一种三腿并联机器人的运动分析

本文提出了一种３—ＴＲＳ型并联机器人，介绍了它的结构和特点，给出了几种二自由度Ｒ—Ｒ型驱动装置的结构简图；分析了该机器人的运动问题，即从正、反两个方面分析了它的位姿、速度和加速度问题。     

三自由度并联机器人动力学及仿真

利用雅可比矩阵建立了一种三自由度并联机器人(3-RSR)动平台的外力、外力矩、惯性力、惯性力矩和重力到驱动关节的映射关系,在合理的假设基础上,运用牛顿欧拉动力学方程得到了动力学数学模型.并且基于虚拟样机技术,利用ADAMS软件对三自由度并联机器人进行动力学仿真.结果表明,用动力学模型计算的驱动力矩值和仿真结果一致,动力学模型精度较高,将其作为驱动力矩控制设计的基础是可行的.