2-SPR/UPU新型并联机构运动性能分析

目的 针对流水线中对安全质量有要求的产品分拣过程,提出一种2-SPR/UPU并联机构为主体的机器人,用于产品的分拣与装箱,便于减少人力,提高效率.方法 首先用螺旋理论和修正的G-K公式对并联机构进行自由度的分析;其次采用封闭矢量法求解机构的位置反解;最后利用SolidWorks软件求解机构的工作空间,并在Matlab中进行编程绘制出机构的空间图.结果 该并联机构具有3个自由度(两转一移),在X,Y,Z 3个方向的空间运动范围分别是-35°～35°,-35°～35°,290～380 mm.机构的工作空间呈蜘蛛网状,内部连续无空洞,说明其工作空间没有奇异点的出现,运动性能良好.结论 2-SPR/UPU并联机构结构简单、平稳性良好且工作空间范围大,其具有的两转一移特性可以提高产品的检测分拣与装箱的效率.     

基于2-RPS/UPRS并联机构的自动分拣机运动分析

目的 针对目前物流行业大都采用人工分拣,耗费了大量人力成本的问题,提出一种新型2-RPS/UPRS并联机构来解决这一问题.方法 首先进行机构的自由度分析和工作空间仿真,以验证2-RPS/UPRS并联机构是否具有较大的工作空间.基于螺旋理论进行空间并联机构自由度分析,在三维软件中建模,添加合适的驱动验证其自由度.通过闭环矢量法和运动支链参数D-H矩阵表示法求解机构动平台的位置逆解.最后在Matlab程序中进行工作空间的仿真分析.结果 2-RPS/UPRS并联机构末端执行器在空间中具有2个转动自由度,2个方向的移动自由度.工作空间形状规则,无奇异位型.结论 基于2-RPS/UPRS并联机构的分拣装置结构简单,可以在生产线上实现精准控制.该并联机构两转两移的运动特性能适应不同倾斜角斜面的分拣任务.     

基于2-UPR/UPRR并联机构装盒装置的运动性能分析

目的针对生产线上一类小包装84消毒液的装盒工序,提出一种基于2-UPR/UPRR并联机构的简易装盒装置,对该并联机构进行运动性能分析。方法基于螺旋理论对2-UPR/UPRR并联机构的自由度进行分析,并利用闭环矢量法算出该机构的位姿逆解;然后利用一阶影响系数法求解出该机构的速度关系式及雅可比矩阵,并利用ADAMS软件对其运动性能进行仿真分析;最后应用数值搜索法求解出该机构的工作空间。结果该机构的自由度为2R1T,动平台质心速度变化曲线光滑平稳,且始终保持在600 mm/s以内,实际装盒工作空间为一个尺寸为400 mm×400 mm的规则矩形。结论该并联机构的运动性能优异,能满足生产线上对小包装84消毒液的装盒要求,提高了生产效率。     

应用于药品包装生产线的2-UPR/RSPR并联机构的工作空间分析

目的针对药品包装生产线后端对工人数量需求多、劳动强度大等问题,提出一种具有较大工作空间的2-UPR/RSPR并联机构,可应用于药品包装生产线的装箱和码垛环节。方法建立2-UPR/RSPR并联机构的螺旋矩阵,并应用G-K公式进行机构自由度的求解和验证,综合应用闭环矢量法和D-H法求解机构的运动学逆解。通过三维模型进行运动仿真获得机构的可达工作空间,联合使用SolidWorks和Matlab软件验证机构的工作空间。给出该机构在药品包装生产线上的应用实例。结果2-UPR/RSPR并联机构具有4个自由度,机构工作空间为双伞形,动平台最大执行角度可达90°,能满足药品包装的需求。结论2-UPR/RSPR并联机构应用于药品包装生产线的后端,不仅提高了包装效率,也提升了药品包装的智能化程度。     

2-SPR/RUPR并联机构的逆运动学与可达工作空间分析

目的提出一种2-SPR/RUPR并联机构,用于在任意曲面上的雕刻与喷绘。方法基于螺旋理论建立2-SPR/RUPR并联机构的螺旋矩阵,使用修正的G-K公式计算出机构的自由度。采用几何法和D-H法求解并联机构的位置逆解。通过三维动态法进行机构工作空间的搜索,再将数据点导入Matlab中进行工作空间的绘制。结果求解得到2-SPR/RUPR并联机构的逆解,且工作空间呈实心蘑菇云状,给出了在曲面上雕刻和喷绘图案的实例。结论该机构可以应用于曲面雕刻和喷绘,使得刀具与曲面相垂直进而提升了雕刻与喷绘的效果,可以实现任意曲面上的雕刻和喷绘。     

双模式可重构并联机构的构型及其在酒盒产线中的应用

目的 为实现酒盒生产线上酒盒胶线点胶和酒盒底座清废环节的自动化,提出一种双模式可重构并联机构。方法 基于螺旋理论分析该机构在2种模式下的自由度,利用闭环矢量法和D-H法求得对应模式下的位置逆解,采用数值法求解机构工作空间、灵巧度和转动能力指标,给出该机构的应用实例。结果 该机构在2-URU/RRC模式下具有3T自由度,2-URU/URC模式下具有3T1R自由度,工作空间连续且无空洞,获得2-URU/RRC模式下灵巧度指标分布规律和2-URU/URC模式下动平台转动能力。结论 该机构在2-URU/RRC模式下可满足胶线点胶作业需求,在2-URU/URC模式下可满足底座清废作业需求,提高了酒盒生产线自动化程度。     

锁底式纸盒结构的进一步探讨

目的 为了提高工作效率,减少劳动力,提出一种3-URPR并联机构,用于包装生产线上对灌装瓶子的压盖工序。方法 首先利用SolidWorks画出3-URPR并联机构的三维模型,然后对该并联机构建立坐标系,基于螺旋理论求解该并联机构的自由度,最后采用空间封闭矢量法求解3-URPR并联机构的位置逆解,利用Matlab编程求解出3-URPR机构的可达工作空间,并且对该机构在灌装机上对已经灌装好的瓶子进行压盖工序了实例分析。结果 求解得到3-URPR并联机构具有3个自由度(沿x轴和y轴的转动,沿z轴的移动),且该机构的工作空间内部是连续的,没有出现空洞的情况,给出了瓶子压盖工序的实例。结论 该机构工作性能良好,可以应用于生产线上对已灌装完毕的瓶子进行压盖工序,既可以实现对没有倾角的瓶口进行压盖,也可以实现对有倾角的瓶口进行压盖。     

基于2CRU/2PRRR并联式灌装机构的设计与工作空间分析

目的 针对目前流水线上的灌装机构,对含有不同倾角瓶子的通用性不强等问题,提出一种新型2CRU/2PRRR并联机构来解决这一问题。方法 首先用SolidWorks软件创建2CRU/2PRRR并联机构的立体模型。利用螺旋理论分析得出该机构的自由度,并用修正的Kutzbach-Grübler公式对分析得出的自由度进行验证。然后利用运动学模型和D-H法分析求解机构动平台的位置反解。最后应用Matlab软件编写相应的极限边界搜索程序,运算求解出工作空间,并给出该灌装机构在流水线的应用实例。结果2CRU/2PRRR并联机构拥有1个转动自由度,3个方向的移动自由度。工作空间为规则立方体,内部连续无空洞且无奇异位型。结论 2CRU/2PRRR并联式灌装机构结构简单、运行稳定、性能良好,完全可以满足流水线上对含有倾角的瓶子进行灌装时的运动和工作范围需求,提高了灌装机构的通用性。     

基于2-RCU/CUR并联机构的运动学分析

目的随着产品的种类的丰富,出现了各类产品喷码方式不同的问题。为使得喷码机适用于不同产品,文中提出一种转动幅度较大的2-RCU/CUR机构,用于多种类产品喷码。方法应用螺旋理论对2-RCU/CUR机构进行自由度分析,并用改进的G-K公式进行验证,用闭环矢量法对机构的位置分析进行反解,在SolidWorks软件中绘制出机构模型,最后用Matlab软件对机构工作空间编程求解并绘制出工作空间。结果 2-RCU/CUR并联机构具有3个自由度,分别为2个转动自由度和1个移动自由度,在机构的工作空间内,动平台绕y轴的转动可达90°,且在工作空间内没有奇异位型。结论 2-RCU/CUR并联机构结构简单且稳定,工作精度高,工作空间较大,可以适用于多种产品喷码流程,可以提高经济效益。     

基于遗传算法的六自由度并联坐标测量机测量建模

考虑到并联闭环机构具有位置反解容易、位置正解复杂的特点,将位置反解模型作为评价函数,把复杂的位置正解问题转化为优化问题。利用遗传算法的全局优化能力,建立了基于6-DOF并联坐标测量机的测量模型。仿真结果表明,该方法克服了数值解法求解并联机构位置正解时,解的精度受初值影响的缺点,具有令人满意的计算精度和计算速度。     

含有闭环的并联贴标机构运动学分析

目的为了提高贴标机构的通用性,解决流水线上不同倾斜面上的贴标问题,提出一种含有闭环的并联贴标机构,并进行运动学分析,研究其自由度和工作空间,验证其作为贴签机构的可行性。方法建立并联机构三维模型,利用螺旋理论分析机构的自由度,使用闭环矢量法求出机构的运动学逆解方程。利用Matlab的计算功能,采用空间极限搜索法求解机构的工作空间,绘制机构的工作空间,并分析机构在不同点的最大旋转角度。结果该并联机构拥有2个移动,1个旋转自由度;工作空间紧凑无空洞,形状规则;垂直方向大部分工作空间最大转角可达90°。结论该并联机构结构简单,垂直方向转角大,动平台旋转中心易调;结合并联机构固有的刚度大、结构稳定、惯性小的优点,可以高效地完成流水线上不规则产品贴标工序的贴标任务。     

(2-RPU/RPS)&R混联机构的工作空间及其分拣应用

目的 针对包装生产线上需对食品、电子元器件等产品进行分拣的功能需求,提出一种新颖的(2-RPU/RPS)&R混联机构.方法 基于螺旋理论建立2-RPU/RPS并联机构的螺旋矩阵,并用修正的Kutzbach-Grübler公式对所得自由度数进行验证.通过机构的结构特征建立约束方程,并采用闭环矢量法求出机构的位置逆解.然后利用粒子群优化(PSO)算法分析机构的位置正解.最后采用数值搜索法求解机构的可达工作空间.结果 (2-RPU/RPS)&R混联机构具有4个自由度(3R1T).在PSO算法实例中,分析得到了动平台位置正解的数值解和适应度曲线,工作空间连续且无空洞,满足分拣活动范围的需求,在给出的应用实例中表明(2-RPU/RPS)&R混联机器人能很好地应用于手机包装生产线中物体的分拣和抓取等工作.结论 (2-RPU/RPS)&R混联机构运动学性能良好、工作空间大、运行平稳,适用于包装生产线上具有不同方位的物品的分拣功能需求.     

狭长受限空间火灾突变行为倾角效应的数值模拟

为了研究倾斜狭长空间火灾突变行为特性,基于CFD数值模拟方法研究了倾角为0°到30°范围内狭长受限空间(30 m×4 m×4 m)火灾特性参数(火焰形态和温度)的变化规律。结果发现:火焰高温区面积和火焰倾角等参数随倾角增加存在一个突变区域。当倾斜角度小于10°时,高温区面积、火焰与水平方向夹角以及纵向温度最大值位置等参数都基本维持不变;一旦超过10°,高温区面积明显增大,火焰与水平方向夹角明显减小,纵向温度最大值的位置也开始逐渐向火源上方移动。这表明倾斜壁面吸附作用会导致倾角过大的狭长空间火灾行为突变和后果剧增,这对于揭示火灾加速突变机理和指导狭长空间火灾安全设计有重要意义。     

面向大型构件印刷的并联驱动双向转动机械臂运动学分析

目的 为实现工作臂末端到达平面或曲面内特定位置,提出一种应用于大型构件印刷的2–UCU/U并联驱动双向转动机械臂。方法 应用螺旋理论分析2–UCU/U机构的约束螺旋系,得出该机构的自由度,验证输入选取的合理性。利用封闭矢量法,求解得出机构的位置反解,建立速度雅可比矩阵。使用搜索法,借助Matlab求得机构的工作空间,分析机构输入与输出运动关系。结果 求解得到2–UCU/U并联驱动双向转动机械臂的工作空间,其形状为球形曲面;分析表明,该机构的运动为俯仰和偏航2个方向的转动。结论 驱动副的同向运动实现工作臂的仰俯运动,驱动副的反向运动实现工作臂的偏航运动,因此可使工作臂末端到达工作面所需位置,最终可使连于工作臂末端的工具在特定位置工作。