三自由度驱动冗余并联机器人刚度性能与尺寸关系研究

以平面三自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,应用空间模型理论建立了机器人机构的空间模型,求解机器人机构的速度雅可比矩阵和柔度矩阵,进而得到全域刚度性能评价指标。在此基础上探讨了机器人机构刚度性能与运动学尺寸之间的关系,并绘制了刚度性能图谱。这些图谱将有助于该机器人机构的优化设计。     

平面2自由度平动并联机器人的性能分析

以一种平面2自由度平动并联机器人为研究对象,对该机器人机构尺寸进行量纲一化,建立了反映机构几何参数变化范围的设计空间模型。探讨了该机器人的雅克比矩阵条件数、承载能力及刚度全域性能指标与机构杆件尺寸之间的关系,并在空间模型内绘制相应的性能图谱,这些图谱是该机器人机构设计的重要参考依据。     

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。     

平面2自由度并联平动机器人理论工作空间分析

以一种平面2自由度并联平动机器人为研究对象,对该机器人机构尺寸进行量纲一化,建立反映机构几何参数变化范围的设计空间模型;分别讨论该机器人机构理论工作空间的形状及大小与尺寸参数之间的关系,并绘制工作空间面积与尺寸关系的性能图谱,该图谱是该机器人机构设计的重要参考依据.     

一种平面二自由度并联机器人承载能力分析（英文）

以一种可实现末端运动平台平动且具有较小运动惯量的平面二自由度并联机器人机构为研究对象,分析其承载能力性能。与传统的分析和优化设计方法不同,综合考虑机器人机构的几何尺寸和运动变量的变化范围,作为机器人机构的运动学参数,利用空间模型理论,建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人机构的承载能力性能指标并绘制了相应的承载能力性能图谱,并探讨了机构承载能力性能指标与运动学参数之间的关系。这些图谱为设计者评价该机器人机构的承载能力性能和选择优化的运动学参数提供了帮助。提出的新方法也为以移动副为驱动的平面并联机器人分析与优化设计提供了一种有效的新途径。     

一种平面二自由度并联机器人承载能力分析

以一种可实现末端运动平台平动且具有较小运动惯量的平面二自由度并联机器人机构为研究对象,分析其承载能力性能。与传统的分析和优化设计方法不同,综合考虑机器人机构的几何尺寸和运动变量的变化范围,作为机器人机构的运动学参数,利用空间模型理论,建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人机构的承载能力性能指标并绘制了相应的承载能力性能图谱,并探讨了机构承载能力性能指标与运动学参数之间的关系。这些图谱为设计者评价该机器人机构的承载能力性能和选择优化的运动学参数提供了帮助。提出的新方法也为以移动副为驱动的平面并联机器人分析与优化设计提供了一种有效的新途径。     

一种平面二自由度并联机器人速度性能与运动学参数关系研究

以一种平面二自由度并联机器人为研究对象,在已有机构的基础上,对其进行了改进,提出了一种具有较小运动惯量且可实现运动平台平动的新型平面二自由度并联机器人机构。不同于已有的研究方法,综合考虑了机器人的输入和机构尺寸作为机器人运动学参数,应用空间模型理论建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人全域速度性能指标,绘制了机器人速度性能图谱,在此基础上探讨了机器人速度性能与运动学参数之间的关系。结果表明:速度极小值η_(vmin)和速度极大值η_(vmax)随r_1的增大而减小,即r_1越小,速度性能越好;随r_2的增大而增大,即r_2越大,速度性能越好;在0r_1≤1.5且0.7≤r_21.5的区域内η_(vmax)和η_(vmin)值较大,机器人具有很好的速度性能。速度性能图谱有助于该机器人机构的性能评价与优化设计。     

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。     

3UPS-UP并联机构性能分析与优化北大核心

以三自由度并联机构3UPS-UP为研究对象,对机构进行运动学分析,建立机构模型和数学模型,求解完整的雅可比矩阵。建立工作空间、全域条件数和全域刚度三个性能指标,运用多岛遗传算法对该并联机构进行多目标优化,绘制设计变量和全域性能指标的关系图谱,并优化求解最优结构参数和最优Pareto解。借助散点矩阵分析设计变量和目标函数的变化趋势和相关性,结果表明,工作空间指标和全域条件性能指标是两个相互矛盾的指标;工作空间和全域刚度指标近似正相关。     

基于PSO的6R装配机器人手臂刚度优化

为了提高6R装配机器人的末端定位精度,从提高其刚度性能出发,提出一种基于PSO的机器人臂长组优化算法。首先,在装配机器人的静刚度模型基础上,提出末端刚度矩阵的"力-线位移矩阵"在手臂工作空间内奇异值的积分均值作为机器人末端刚度的定量评价指标,并以其为优化目标,建立机器人臂长组分配优化函数,研究利用PSO寻优算法对该优化函数求解;最后对某公司自主开发的KRT20-1540装配机器人,利用ANASYS仿真,验证了该方法的可行性。     

3-R2H2S并联机器人运动学和动力学性能分析

本文提出了一种含可预紧虎克铰铰链的新型3-R2H2S并联机器人。在其结构简化和一阶影响系数矩阵分析的基础上,将二阶影响系数矩阵引入全域性能指标中。通过设置不同的结构参数,对3-R2H2S并联机构进行速度和惯性力指标分析,讨论了在可达工作空间内机构尺寸变化对机构性能的影响,并绘制相关指标的等高线性能图谱,得到了机构性能的最优组合。该方法为该类型机器人结构优化设计和机构性能分析提供了理论依据。      

一种并联机器人机构运动特性优化研究

针对并联机器人工作空间的最大化,提出一种具有四自由度的并联机器人机构模型,该并联机器人具有几何对称、运动学简单、平移工作空间沿直线导轨方向无限扩展等优点。采用投影法简化位移分析,采用闭环矢量法分析并联机器人机构瞬时运动学特性。通过对雅可比矩阵的秩分析,确定雅可比矩阵的正向奇异构型、逆向奇异构型、组合奇异构型和局部奇异构型,研究具有偏置角的远端平行四边形的局部奇异特性。在工作空间分析的基础上,建立以机构所占最大面积为目标函数的优化模型,并采用遗传算法优化设计参数,结果表明当偏移角为15°时,可达工作空间总体增加了17%。     

考虑位姿变换的钻铆工业机器人刚度寻优

针对航空航天飞机蒙皮壁板等大尺度构件自动钻铆加工中工业机器人刚度较低、加工精度差的问题,以KUKA KR600 R2830型工业机器人为例,通过调整工业机器人加工位姿的方式进行刚度优化。建立所选型号工业机器人运动学模型,在此基础上建立刚度模型并通过刚度辨识实验求解工业机器人各关节刚度;采用蒙特卡洛法绘制工业机器人作业空间并结合刚度性能评价指标在工作空间基础上绘制刚度云图,表征机器人刚度性能分布;结合参数优化后的模拟退火算法求解机械臂刚度最优位姿及当前位姿下的关节角;最后利用仿真及实验进行验证,证明刚度最大位姿的有效性。此方法可为高精重载工业机器人的加工稳定性研究提供思路和指导,提升6R工业机器人钻铆质量。     

基于影响系数法的冗余驱动并联机器人速度分析

以平面二自由度冗余驱动并联机器人为研究对象,分别进行了逆运动学分析和正运动学分析,得出并联机器人的8种逆运动学解析解.运用影响系数法建立了系统的一阶影响系数矩阵,并设定了速度性能指标.对应8种不同的机构位形,绘制了相应的速度性能图谱,探讨了不同的机构安装方式对机构速度性能的影响,指出了较优的机构安装方式,为今后研究、设计和安装该类型并联机器人提供了依据.     

3-SPT-S并联机构运动学性能指标分析

以3-SPT-S并联机构为研究对象,对机构进行位置分析,建立机构运动学模型和数学模型,推导出机构的雅可比矩阵和Hessian矩阵,并求解出局部速度灵巧度性能指标和加速度灵巧度性能指标。利用数学软件MATLAB绘制了局部性能指标的图谱,分析机构处于不同位姿下,性能指标的变化规律。     

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。     

2-RPS&PSR并联机构刚度分析

并联机构是先进制造领域的一个重要发展方向,2-RPSPSR并联机构是非对称的机构。采用螺旋理论为基础求解该机构的全雅克比矩阵,得出机构的全刚度。进行刚度分析再运用Matlab软件进行仿真,得出其各种直观曲线。验证了该并联机器人实现预期运动的可行性,为该种机器人的设计、校核和调试提供了参考。     

工业机器人在船体焊接中离线误差补偿方法

为了提高船体焊接中工业机器人的运动精确性,提出了在船体焊接中工业机器人的建模和误差补偿方法。在考虑驱动力、结构刚度、机械臂的重力和外部载荷的情况下,通过使用虚拟弹簧的方法得出笛卡尔刚度矩阵。基于建立的刚度模型,用一个工业机器人在焊接轨道上演示,以此介绍了一种补偿柔顺误差的方法。结果表明,该补偿方法能有效地提高机器人的操作精确性,使得有附加载荷机器人的实际轨迹与目标轨迹近似一致。     

圆钢端面贴标混联机器人雅可比矩阵求解

圆钢端面贴标混联机器人由并联机构串接串联机构组成。根据微分变换法的计算特点,逐列计算贴标混联机器人雅可比矩阵。采用微分变换法对并联机构运动学约束方程求导获得并联机构雅可比矩阵。在建立串联机构D-H参数的条件下采用微分变换法得到其雅可比矩阵。对照并联机构和串联机构在混联机器人的结构中的位置,将其雅可比矩阵代入到混联机器人雅可比矩阵相应的列中,进而得到贴标混联机器人整体的雅可比矩阵。圆钢端面贴标混联机器人雅克比矩阵的求解为进一步工作空间分析和尺度综合提供了依据。     

六自由度机器人结构设计及关键件有限元分析

文章介绍了50 kg六自由度机器人的设计方法,包括机器人构型方式、各轴机构传动方式以及电机、减速机的选型。创建了三维模型,利用Ansys WorkBench建立了腰部与大臂有限元模型,分析了危险工况下的应力、形变等性能,确保铸件结构符合设计刚度。该机器人本体结构设计合理,动力传递可靠,关键件强度、刚度满足使用要求,整机设计达到了最终的设计目标。