一种新型3T1R并联机构的设计与运动学分析

基于被动链原理设计出一种能实现沿X、Y、Z轴平移和绕Y轴转动的新型四自由度并联机构2-RPC/2-SPC,运用向量之间的外积求解了机构的位置反解,推导了机构的位置正解,导出了Jacobian矩阵,分析了速度、加速度、奇异位形及工作空间,并对机构位置正反解进行了数值验证。正解的计算结果与反解的计算结果相吻合。     

4-UPU并联机器人机构及其运动学

提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构模型———空间4-UPU并联机器人机构模型。采用螺旋理论分析了4-UPU并联机器人机构实现空间三移一转运动的机构学原理,计算了其自由度,讨论了输入的合理性;给出了其位置反解的方法,导出了位置正解的封闭方程,进行了数值验证,并分析了该机构的工作空间和奇异位形。该机构是一种过约束机构,具有结构对称且相对简单、刚度大等优点,可用于开发新型工作台、并联机床、四维力传感器以及微操作机器人等。     

一种新型3-RPR并联机构及其运动学分析

提出了一种能实现沿Y、Z轴平移和绕X轴转动的3-RPR型三自由度并联机构,运用螺旋理论分析了该并联机构实现二维平移和一维转动的机构学原理,计算了机构自由度,进行了驱动输入选取与论证,并进行了奇异分析,提出了减少奇异的参数设计条件,运用多体系统运动学理论建立了运动学模型,研究了运动学正反求解,并进行了数值仿真验证,最后分析了机构的工作空间。该并联机构是一种支链完全相同的半对称并联机构,结构较为简单,是对2T1R并联机构的重要补充,可应用于工业装配机器人、姿态调节器、并联机床、工作台等领域。     

冗余机构2URR-2RRU运动学与性能分析

针对实际运动控制对机构运动学分析及性能分析的依赖性问题,将并联机构运动分析方法应用到了新型并联机构2URR-2RRU中。首先运用了螺旋理论对机构自由度进行分析,采用矢量法对机构进行了位置分析,通过位置反解求解了相应的雅可比矩阵,并对机构进行了奇异性分析,再利用Matlab空间数值搜索法对该并联机构进行了工作空间分析,最后采用LTI性能指标对该机构的力/运动传递性能进行了分析。研究结果表明:该3自由度并联机构位置正解解析解难以求解,且该机构只存在反解奇异,其工作空间在Y轴方向上的大小由机构末端尺寸决定;性能分析结果显示,该机构具有良好的力/运动传递性能,可为2URR-2RRU并联机构优化提供理论基础。     

4-RUP_aR并联机器人机构及其运动学分析

提出一种能实现三维移动和绕z轴转动(3T1R)的新型对称4-DOF空间4-RUPaR并联机器人机构。采用螺旋理论分析4-RUPaR并联机器人机构实现空间3T1R运动的机构学原理,计算其自由度,讨论输入选取的合理性。以机构的杆长为约束条件,建立约束方程,得到位置分析的非线性方程组。推导机构位置正解的一元超越方程,并应用自适应变异粒子群算法(Adaptive mutation particle swarm optimization,AMPSO)求解该方程。导出位置反解的封闭方程及速度、加速度的表达式。最后应用算例对位置正反解的研究结果进行数值验证,正解结果与反解结果十分吻合。在位置正解分析的基础上,对算例的速度和加速度正解进行分析。     

新型三转动并联机构的动力学分析

提出一种基于Stewart机构的新型三转动并联机构,该机构有三个驱动缸和三个拉杆,能实现三自由度的转动.建立该机构的运动学方程,推导其运动学反解的封闭解和运动学正解的数值解,然后建立系统的动力学方程,最后对其动力学特性进行仿真分析.该新型并联机构在运动模拟领域具有广阔的应用前景.     

新型过约束并联机构2RPU+UPU动力学模型

提出一种新型的过约束2RPU+UPU机构,该机构的两个RPU分支一共提供了4个约束,但由于机构运动副的特殊布置,其中的两个约束为过约束.机构中的UPU分支为机构提供了一个约束力.建立该机构的速度约束方程,并基于此分析了该机构的自由度.建立该机构的几何约束方程,确立表达机构末端位姿的独立运动参数.导出机构上平台的位姿、速度和加速度耦合关系.求解该机构的运动学反解、速度、加速度,建立机构RPU分支和UPU分支详尽的运动学模型.基于虚功原理和该机构的运动学模型建立该机构的动力学模型,并采用Matlab软件对该机构动力学进行模拟仿真,模拟结果表明理论结果完全正确.所用的方法同样适合于其他过约束并联机构.     

新型并联机构((2-RPR&RP)+R)&UPR构型及位置逆解分析

提出了一种新型1T2R大摆角并联机构。首先,运用螺旋理论中运动和约束的关系分析了该机构实现1T2R运动原理,计算出该机构的自由度,进行了输入选取;然后,利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程;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。该并联机构可实现大的摆角,可作为并联模块应用于混联机床,实现大摆角五轴联动加工。     

3-PRUR三平移并联机构位置计算

根据并联机器人机构结构综合理论,构造出一种新型的具有三平移的3自由度并联机器人机构。建立了运动学模型,分析了该机构的运动特性和运动学正反解。简单的运动学反解模型为该机构作进一步的运动学动力学及优化设计研究打下了基础。     

混合型四自由度并联平台机构及其位置分析

为了丰富并联少自由度机器人的机型,本文提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的并联机器人机构模型,该模型由三个TRT分支和一个SPS分支构成.文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构学原理,计算了它的自由度;给出了其位置反解的方法,推导出了位置正解的封闭方程,并进行了数值验证.     

三杆混联数控机床的运动学研究

介绍了一种3-TPS(RRR)型混联机床,该机床既可进行立式加工,将工作头旋转一定角度后又可实现卧式加工。在工作头下面安装一个数控转台,并配置自动换刀系统后,机床可进化为一台五轴联动的数控加工中心。在分析其约束机构的基础上,给出了机构的位置、速度、加速度逆解方程及雅可比矩阵的计算公式,并进行了机床的工作空间分析。理论分析表明,3-TPS(RRR)型混联机床运动学方程形式简洁,计算简单,控制计算方便,在运动空间内无运动干涉和耦合,无奇异点和不定形位,可操作性良好,有效工作空间大。     

五自由度并联驱动机构及其位置分辨能力分析

提出了一种具有三移动和二转动的多分支耦合并联驱动机构,基于方位特征集法分析了机构自由度及机构末端的运动特征.利用齐次变换法建立了机构的运动学逆解模型,求解了并联驱动机构的全雅可比矩阵.基于牛顿迭代法建立了运动学正解模型,并对理论模型进行了仿真验证.利用CAD变分几何法绘制了机构的可达工作空间.定义了机构的全域位置敏感度...     

并联机床运动仿真与运动学分析的新方法

为了不建立数学模型完成并联机床机构的运动仿真和运动学分析，提出综合利用CAD软件所具有的装配约束和尺寸驱动功能实现运动仿真和运动学分析的方法。给定刀具位置与姿态的驱动尺寸和杆件长度的被驱动尺寸，在装配约束作用下驱动尺寸带动整个机构运动，实现运动仿真，记录杆件长度的被驱动尺寸，得到杆长的值。用Matlab软件拟合杆长数据，得到刀具位姿（驱动尺寸）与每个杆长值（被驱动尺寸）的拟合曲线和拟合方程，求解了杆件的速度和加速度方程。计算机模拟结果表明，并联机床运动仿真与运动学分析方法简捷直观，速度快，求解精度高，可完成其他多自由度并联机构的运动仿真和运动学分析，是并联机构的运动仿真和运动学分析的有效工具。     

混联机床轴线定位精度的干涉测量与误差补偿模型

在对直线运动坐标定位精度的干涉测量原理和方法进行深入研究的基础上,对干涉测量的误差进行了分析.采用激光干涉法检测了混联机床X轴的定位精度和重复定位精度,并作出了基于测量数据的混联机床X轴单向均位偏差特性曲线,推导出了X轴正、反向运动定位误差的数学模型.利用最小二乘法拟合得到了机床直线运动坐标目标位置的均值误差补偿数学模型,提出了一种直线运动坐标定位精度的激光干涉测量方法和误差补偿模型的建模方法,并对X轴的定位精度进行了补偿.     

基于ADAMS的三自由度运动平台运动学分析

针对一种三自由度运动平台,实现了复杂机械在ADAMS中的虚拟样机建模,使运动平台的整个运动过程直观化,并对建立的虚拟样机模型进行仿真。仿真结果表明,所建立的虚拟样机模型精确,仿真结果达到预期要求,并为并联机床的运动学、动力学、控制等后续研究奠定了基础,对复杂机构运动学规律的分析研究具有一定的意义。     

基于线性回归理论的数控机床精度检测及误差补偿分析

为提高数控机床定位精度,需对精度的误差源进行分析及补偿。基于线性回归理论,采用激光干涉仪为检测工具,建立了BF-850B数控机床数据检测的精度检测与补偿模型,并根据各个测量点位误差特性进行分析,确定采用一次性线性补偿和多段式线性补偿方法;最后,结合具体的数控机床实例,根据得到的实验数据验证实现误差补偿,对定位精度的补偿效果进行了分析。结果表明:一次性线性补偿将X轴精度由4.853 1～35.025 0μm提高至-2.472 1～0.736 3μm;将Y轴精度由-14.425 0～-4.132 5μm提高至-2.481 2～0.752 9μm;将Z轴精度由-4.128 0～17.227 1μm提高至-0.501 5～1.324 5μm;多段式线性补偿将X轴精度提高至-1.364 1～0.484 0μm;将Y轴精度提高至-1.364 1～0.551 0μm;将Z轴精度提高至-0.412 0～0.495 2μm;补偿前根据数据分布的主要特点,采用呈线性或分段式对数控机床的系统误差进行相应的呈线性或分段式补偿有着很好的补偿效果。     

机床沿曲线高速加工时的运动学与动力学特性分析

详细分析了刀具沿曲线加工时，刀具路径几何特性（位置、切向矢量、曲率）与机床的运动学特性（进给速度、加速度）以及动力学特性（伺服电动机驱动力、切削负载、摩擦力）之间的关系。并采用解析的方法，计算了在各轴加速度和伺服电动机驱动力约束条件下，机床沿曲线加工时的最大安全进给速度。分析结果表明刀具路径几何特性对机床的运动学和动力学特性有很大的影响。     

基于虚拟制造的弧齿锥齿轮仿真加工技术研究

通过分析弧齿锥齿轮加工原理及弧齿锥齿轮铣齿机的结构和运动关系,建立了弧齿锥齿轮铣齿机虚拟机床模型及虚拟机床加工坐标系,推导了弧齿锥齿轮铣齿机虚拟机床运动参数的计算方法,构建了弧齿锥齿轮仿真加工模型.计算了一对弧齿锥齿轮进行的几何参数、刀具参数和虚拟机床运动参数,并通过弧齿锥齿轮铣齿机虚拟机床对其进行了仿真加工,验证了弧齿锥齿轮铣齿机虚拟机床模型及仿真加工模型的正确性.     

一种新型3-RRRU并联机构及其运动学分析

提出了一种具有三维平移自由度的3-RRRU型全对称并联机构,运用螺旋理论分析了该并联机构实现三维平移的机构学原理,进行了驱动输入的选取与论证,分析了机构奇异,讨论了奇异的可避免性,建立了运动学模型,获得了运动学反解的解析解,通过坐标变换和变量扩展进行了运动学正向求解的讨论与数值验证。该并联机构具有全对称、制造简单、奇异可避免等特点。