一种球面2-DOF冗余驱动并联机器人的优化设计

提出了一种基于兼顾全域性能指标和局域性能指标相对性能综合最优的机器人机构尺寸优化设计方法,运用VB、Matlab软件编写优化程序,并通过范例给出了该优化程序的使用方法,实现了球面2-DOF冗余驱动并联机器人机构在不同应用场合下兼顾不同性能的尺寸优化设计。     

平面2自由度驱动冗余并联机器人的性能分析

以一种平面2自由度驱动冗余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,给出反映机构几何参数变化范围的空间模型,建立机构的运动学方程,得到位置反解和速度雅可比矩阵。定义并计算机器人的全域性能指标,探讨机器人的雅可比矩阵条件数、承载能力及刚度等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;根据性能图谱,总结三种性能指标在空间模型内的分布规律,分别给出每种性能指标值较好的机构尺寸范围;最后对三种性能指标较好的尺寸范围进行了综合,得到同时考虑三种性能指标优化的最佳尺寸范围。这些图谱使机器人依据运动学性能指标进行优化设计成为可能,图谱分析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。     

基于综合性能指标的喷涂机器人机构尺度优化

从运动学全域条件性能指标和运动学全域性能波动指标两方面对串联机器人运动学性能指标进行了分析,在此基础上对喷涂机器人的运行学性能指标进行求解,同时进行机构尺度优化,并通过运动学仿真进行验证。经过机构尺度优化后的喷涂机器人运动更平稳,控制精度更高,确认了方法的可行性与效果。     

基于速度性能指标的码垛机器人尺寸设计

针对一定工作空间下对袋装水泥装车机器人的结构尺寸进行初步设计,采用机构速度性能指标理论进行优选。在初步设计数据的基础上,通过D-H矩阵建立机器人末端执行器坐标系与笛卡尔坐标系的变换矩阵,得到机器人的运动学方程,获取机器人的工作空间并采用MATLAB进行仿真,初步验证工作空间与实际任务工作空间的正确性,并基于机构速度性能指标进行结构尺寸优选。该方法应用于某水泥粉磨站袋装水泥装车机器人的设计中。     

Delta机器人的尺度综合方法研究

尺度综合是并联机器人运动学设计的最终目标.为此,本文针对Delta机器人提出了一种最优尺度综合方法.首先对机构进行运动学分析得到局部灵活度的性能评价指标,其次将局部性能评价指标综合为全域性能指标,并将尺度综合问题归结为一类参数优化问题.上述方法对这类高速轻型并联机器人以及其它并联机构的运动学设计理论有一定指导意义.     

3-PUU并联机构工作空间分析与优化设计

提出一种新型3-PUU并联机构,对该并联机构进行运动学分析,得到了3-PUU并联机构的运动学反解,在此基础上,分析了移动副和虎克铰对工作空间的限制。采用三维极限搜索法求解了工作空间。对该并联机构的工作空间进行了优化分析,为并联机构的构型设计和进一步研究奠定了基础。研究结果表明,该种机构具有较好的实际应用前景。     

一种Tripod并联机器人运动学与工作空间分析

通过对Tripod并联机器人的结构进行分析,建立单支链分析模型,利用几何分析法对机器人的运动学进行反解分析,获得运动学反解表达式。在反解分析基础上求解运动学正解解析式,并利用牛顿迭代法的数值方法计算出运动学位置正解,结合具体实例利用MATLAB软件编程来验证运动学分析的可行性。为了进一步研究机器人的工作性能,根据运动学反解对机器人的工作空间进行分析,并根据机器人雅可比矩阵探讨了机构存在的3种奇异位形,最后结合机构尺寸参数利用MATLAB软件编程绘制其工作空间图。     

3P3R型磨削机器人的结构参数计算与优化

针对设计机器人中考虑到灵活空间需要包络整个工件,灵活空间的大小受到机器人结构尺寸与磨削机和机器人的摆放位置影响等问题,提出了3P3R的结构构型,并对该机器人结构参数计算与灵活空间等方面进行研究。首先给出了运用旋量建模方法的运动学分析,后又将待加工的工件模型进行了简化,在总结前人工作的基础上,参考加工实际情况,提出了虚拟球的概念,针对特定的的加工工件设计机器人的尺寸,重点讨论了机器人与砂带机位置参数的计算方法,给出了详细公式推导与计算流程图,对于整个磨削系统的结构计算进行了系统综合,运用蒙特卡洛方法对于机器人的灵活空间进行了验证,并在Matlab平台上进行了编程实现。最后,研究结果证实,该优化算法具有可靠性与实用性;同时这种逆推机器人结构参数并优化的方法也可应用到其他机器人的结构设计中。     

基于遗传算法的一种串联机构性能指标分析

针对机器人速度同性指标、灵巧度指标和全域性能波动指标的不足,提出一种改进的全域综合性能指标来综合评价机器人的运动性能,该指标可更全面的评价机器人运动学性能.采用单变量分析法,逐个分析了关键部件尺寸变化对这里所述6R串联机构全域综合性能指标的影响规律,得到尺寸变化对其性能的影响趋势.基于改进后的全域综合性能评价指标,利用遗传算法求得了6R串联机构运动性能较好的尺寸.该研究为机器人关键部件尺寸的选取提供了理论依据.     

基于条件数的3-RTT并联机器人参数优化

采用基于各向同性条件数为目标函数，优化机构参数以最大化其运动学性能；运用归一化方法，在位置输入输出方程的基础上，分析了机构的轨迹。充分考虑机构的约束情况得到了机构的工作空间，分析了工作空间的几何性质；求出了机构的局部条件数表达式，以全域条件数为指标，采用数值方法进行优化研究；得到了机构的优化解即满足最大全域条件数时的机构结构参数，将优化结果运用到实例中，获得满足设计要求的结构参数。     

混合输入五杆机构运动性能的分析

混合输入五杆机构是最简单的平面并联机器人。根据混合输入五杆机构的三种机构类型 ,确定它们各自的求解空间 ;按照全局运动性能指标 (GCI)定义 ,推导出混合输入五杆机构的运动性能指标的数学模型 ,利用此数学模型和混合输入五杆机构的工作空间的特征 ,建立混合输入五杆机构运动性能的计算算法及求解空间的运动性能图谱。最后 ,给出混合输入五杆机构运动性能的分析实例     

3-RUU微动并联机构的尺寸型模型及性能图谱

基于伪刚体模型及运动学参数的量纲一化,建立了3-RUU微动并联机构的尺寸型模型,该模型在有限区间内给出了3-RUU微动并联机构所有可能的尺寸参数组合,模型空间内的任意一点代表具有相同或相似运动性能的同一族机构。结合对微操作运动性质的分析,提出了作业空间体积值、作业空间形状值及常值雅克比矩阵条件数等三种描述微动机构运动学性能的评价指标,并根据尺寸型模型及定义的性能指标绘制了反映机构性能与尺寸参数关系的性能图谱。     

一种欠约束丝牵引并联机构工作空间的分析方法

针对光学悬丝吊架试验台系统应用的六丝牵引的并联机构,提出了运用维数缩减法求解欠约束六自由度并联机构工作空间的方法,并利用提出的衡量工作空间质量的评价指标ks,通过Matlab仿真分析了机构结构参数及预紧力系数等对其工作空间的影响趋势,最后经过多次计算对比,得出机构各参数的最优组合,获得最大工作空间,从而为下一步的实际测试试验奠定基础。     

基于正交机构的机器人肩关节静力学分析与结构参数设计

为了增大机器人肩关节的工作空间和承载能力,改善机器人肩关节的通用性与适应性,提出一种基于3-RRR正交球面并联机构的新型机器人肩关节,并对机器人肩关节进行了静力学分析和结构参数设计.首先,应用虚功原理建立机器人肩关节的静力学传递方程;其次,利用矩阵理论中的范数知识,将力雅克比矩阵引入静力学性能评价指标中,定义了机器人肩...     

六足步行机器人的并联机械腿设计

将并联机构用于六足步行机器人的腿部结构,以拓展六足步行机器人的应用领域.提出了一种基于(U+UPR)P+ UPS机构的并联机械腿,并对机械腿进行了结构参数设计.首先,对腿部机构进行了运动学分析,推导出了腿部机构的位置反解方程和速度传递方程;分析了腿部机构的工作空间并绘制了工作空间三维图,定义了工作空间性能评价指标,绘制了结构参数与工作空间性能指标的关系曲线.然后,对腿部机构进行了运动灵活性分析并绘制了雅克比矩阵条件数分布图,定义了运动灵活性评价指标,绘制了结构参数与运动灵活性指标的关系曲线.最后,基于工作空间性能指标和运动灵活性指标,采用蒙特卡罗法进行了结构参数分析,选取了一组性能较好的结构参数并考虑加工和装配工艺性,设计了一种新型3自由度并联机械腿的虚拟样机,为六足步行机器人的进一步研究奠定了基础.     

双支链六自由度并联机构尺度设计与性能分析

提出了一种新型六自由度并联机构,该机构由两条运动支链组成,每条支链各包含一个主动球副。与常规六自由度并联机构相比,支链数目的减少可有效增大机构工作空间。基于封闭矢量法求得所提机构的运动学位置逆解,在此基础上分析了机构输入与输出的速度映射关系,建立了机构雅可比矩阵。以工作空间和全域灵巧度为性能评价指标,借助性能图谱法完成了机构尺度设计,基于该尺度参数,对特定工作姿态下的工作空间、灵巧度、承载性能及刚度性能进行了全面研究。最后,搭建了3D打印样机,并对其典型应用场景进行了分析。     

三平移弱耦合并联机器人机构机型及位置精度分析

针对基于混合单开链的三平移弱耦合并联机器人机构机型设计的一种新方法，阐述了动平台可实现三平移的实用新机型的设计过程。基于并联单开链求交思想，给出了静平台上三个转动副为主动副、具有弱耦合的多种新的基本机型。针对该类机构建立运动学模型和误差模型，研究了影响该类机构并联机器人操作器精度的因素，由于该类机构具有弱耦合特性，使得用软件方法提高机构精度值变得方便易行。运用正交网格方法分析了各杆长及参数对末端精度的影响程度，找到了影响该机构误差的主要因素，为提高该类并联机构机器人末端输出精度提供了依据，具有很大的实用价值。     

Optimum design of 6-DOF parallel manipulator with translational/rotational workspaces for haptic device application

This paper proposes an optimum design method that satisfies the desired orientation workspace at the boundary of the translation workspace while maximizing the mechanism isotropy for parallel manipulators. A simple genetic algorithm is used to obtain the optimal linkage parameters of a six-degree-of-freedom parallel manipulator that can be used as a haptic device. The objective function is composed of a desired spherical shape translation workspace and a desired orientation workspace located on the boundaries of the desired translation workspace, along with a global conditioning index based on a homogeneous Jacobian matrix. The objective function was optimized to satisfy the desired orientation workspace at the boundary positions as translated from a neutral position of the increased-entropy mechanism. An optimization result with desired translation and orientation workspaces for a haptic device was obtained to show the effectiveness of the suggested scheme, and the kinematic performances of the proposed model were compared with those of a preexisting base model.     

Dimensional synthesis for 3-PRS mechanism based on identifiability performance

Many performance indices for parallel mechanism are put forward in the phase of dimensional synthesis,except for identifiability index,which determines the difficulty of kinematical calibration.If the ...