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。     

新型六自由度并联机器人工作空间分析

工作空间是评价并联机构工作能力的重要指标。本文主要研究一种平面连杆式六自由度并联机器人的工作空间。首先求解了其运动学逆解,在此基础上详细研究了取不同结构参数时的工作空间截面形状,运用极坐标搜索法得到其工作空间。为并联机器人的结构参数优化及轨迹规划等奠定了基础。     

六自由度3-PRPS并联机器人工作空间分析

以六自由度3-PRPS并联机器人为研究对象,根据其机构特点,对其进行运动学反解分析.在运动学反解的基础上运用搜索法得到满足各约束条件时该并联机器人在定姿态下的工作空间,并研究了并联机器人在约束条件与给定的球铰安装方式下,上、下平台的比值p对机器人工作空间的影响.     

三自由度平面并联微动机器人运动学模型及工作空间分析

运动学分析是并联机器人机构分析中的首要问题,是进行机构动力学分析、精度分析的基础,而全柔性微动机器人机构的首要目标就是精确实现所需的运动。介绍了平面并联微动机器人伪刚性模型的建立方法,并采用闭环矢量原理建立理论运动学线性模型,得到理论Jacobian矩阵,其次对该机构进行实验分析,得到工作平台的实验输出位移和方位角(Jacobian矩阵);然后用ANSYS软件对其进行有限元分析,得到有限元运动学模型(Jacobian矩阵值),最后通过MATLAB7.1软件对该机构的三种运动学模型进行工作空间分析,并进行误差分析,得到输出平台适用的运动学方程。     

集成式6自由度微动并联机器人系统

基于机构、驱动、检测一体化的思想,研制出了压电陶瓷驱动的6自由度集成式并联微动机器人,对该机器人的机构、驱动、检测、控制及误差补偿方法进行了研究.采用6自由度(6-SPS)并联结构设计了微动并联机器人的构型,对结构参数进行了优化,并进行了运动空间分析和刚度分析.基于模块化设计思想将压电陶瓷驱动电源、微位移传感器检测电路、中央控制器组合在一起,通过自定义的内部总线相连构成了并联机器人的驱动和控制系统.最后,给出了该机器人位姿测量方法,并分别在压电陶瓷的开环与闭环控制状态下进行位姿测量,进而实现误差补偿.实验结果表明:该并联微动机器人可实现10 nm平动重复定位精度;0.0001°转动重复定位精度;具有定位精度和可靠性高,使用灵活方便的特点,满足多自由度精密定位的要求.     

新型六自由度微动并联机构的工作空间分析

在实现天文光学镜面毫米级行程位姿调整和微纳米级精密定位中,基于全柔性铰链的新型3SPS+3(SP-U)六自由度并联机构的工作空间主要由柔性铰链相对较小的回转空间所定义。分析了3SPS+3(SP-U)并联机构运动自由度及其部分自由度解耦特性,并根据实物样机的几何参数建立了其运动学逆解模型。在此基础上,基于柔性铰链回转空间及支链行程范围,采用搜索法分析了其工作空间,并采用激光跟踪仪对样机的工作空间进行了实测。理论计算和实测结果验证了该机构动平台中心点的平动位移空间可达±3 mm,转角空间可达±1°,确保了其在应用中具有足够的工作范围,达到了设计目标。     

3自由度绳索牵引并联机器人的工作空间分析

给出了所设计的平面1R2T三自由度绳索牵引机器人模型,建立了其运动学的逆解模型.在时机器人进行可达工作空间分析的基础上,提出了一种基于矢量封闭原理的可控工作空间;同时在MATLAB环境下采用Monte-Carlo方法对可达工作空间和可控工作空间进行了仿真.仿真结果表明机器人的可控工作空间都落在可达工作空间范围内,验证了可控工作空间分析方法的可行性.该方法也适用于多自由度的绳索牵引并联机器人.     

三支链六自由度并联柔性铰微动机器人的研究

提出了一种过程中采用的新型三支链六自由度并联微动机器人结构。采用两端分别带有柔性球铰和柔性旋转铰的支杆以简化结构,整体加工包含三个二自由度单元的基平台来有效减小装配误差,并用压电陶瓷驱动弹性平板获得高分辨率高精度。根据运动影响系数理论对其运动学进行分析,求出了其平动台、支杆和柔性铰链的速度表达式。考虑柔性铰链的弹性变形,基于虚功原理建立了其刚度模型。 分析了此类并联微动机器人的设计目标和柔性铰链设计原则,采用模块化精密定位控制器设计了控制系统。实验结果表明,所设计的微动机器人可达到纳米级精度, 简化了六支链六自由度并联微动机器人的复杂结构,减小了装配误差。     

2TPT-PTT并联机器人工作空间的研究

提出了一种新型的2TPT-PTT三自由度并联机器人。对机器人工作空间边界面进行了研究,仿真出其工作空间。研究结果表明:该机构工作空间大,且不存在空洞,为并联机器人的机构设计提供了一定的理论基础。     

3-PRR微动操作机器人刚度及工作空间分析

微动操作机器人在精密制造、生物技术和微创医疗等领域中发挥着日益重要的作用。本文对3-PRR微动操作机器人进行了研究,考虑柔性铰链在非功能方向上的变形,利用齐次变换矩阵和材料力学方法,建立3-PRR微动操作机器人输入力和输出位移之间的关系,求出了其刚度矩阵,并在此基础上研究了该微动操作操作机器人的工作空间。最后通过有限元分析,证明本文提出的方法的有效性,为类似的微动操作机器人分析提供了简便精确的方法。     

Workspace and stability analysis of a 6-DOF cable-driven parallel robot using frequency-based variable constraints

Journal of Mechanical Science and Technology - Because of lots of advantages such as a large workspace, high dynamics and high payload capacity, CDPRs have been widely used in various applications....     

一种新型并联机器人工作空间分析

对一种新型并联机器人的工作空间问题作了讨论,基于运动学逆解,通过极限边界数值搜索算法求取了并联机器人工作空间,并通过MATLAB仿真得到了该并联机器人工作空间的实体模型.     

新型三自由度并联机构工作空间分析

随着并联机构技术的发展,少自由度并联机构由于具有结构相对简单,控制容易等优点,逐步成为机构学领域新的研究热点,在工业领域有着广阔的应用前景。针对并联机构工作空间较小的特点,对一种新型三自由度并联机构进行研究。该机构的工作空间对称分布于定平台的两侧。在分析其结构特点的基础上,推导出其位置反解方程。根据约束条件,采用数值方法绘制出工作空间的三维立体图和Z截面上的边界图。并定量分析了机构设计参数对工作空间大小的影响。     

新型6自由度并联机器人误差补偿

分析了新型6自由度并联机器人的位置误差和姿态误差。在误差概率分析与蒙特卡洛法的基础上,建立铰链间隙影响下的机器人实际误差模型。并在直接误差补偿法和工作空间补偿的基础上,结合并联机器人平台模型及误差模型提出一种适合该模型的误差补偿方法。该方法具有一定的普遍性。     

Design and analysis of a 6-DOF mobile parallel robot with 3 limbs

Mobile parallel robots (MPR), which structurally configured a moving platform and several parallel limbs with an actuating wheel at the end of each limb, exhibit advantages in high mobility, high load capability and high flexibility in complex task environments. In this paper, a 6-DOF MPR with 3-PPUU (Prismatic-Prismatic Universal-Universal) limbs is proposed. The structural scheme and inverse kinematics are first presented; the orientational workspace and the dexterity of the MPR are analyzed in detail. A parametric optimal design model is then developed; the optimal scheme of the MPR is obtained. The constant-posture control scheme and algorithm are also proposed in this paper. A prototype of the 3-PPUU MPR with omni-orientational wheels is developed and the precision for both translation and orientation of the prototype is measured by experiments, which verify the feasibility of the proposed MPR scheme.     

基于Open Inventor的六自由度并联机器人虚拟同步运动研究

针对六自由度大载荷并联机器人的工作监控问题,以Open Inventor为开发平台,对并联机器人虚拟同步运动进行了研究。首先,用Pro/E进行了零部件建模,并导入Open Inventor开发环境,用VRML虚拟现实语言描述了各零部件的连接关系,搭建了虚拟机器人;然后,构建了由立体视觉和位置正解算法组成的复合检测系统,用以实时检测实体并联机器人的位姿;最后,将位姿信息传送至虚拟机器人,由Open Inventor借助其场景渲染能力,利用内置的引擎工具完成了虚拟机器人的同步运动。试验研究结果表明,该机器人虚拟运动逼真流畅,位姿检测精度能控制在0.05 mm内,位姿检测与计算带来的虚拟运动延迟能够控制在0.5 s内;系统不仅能够满足并联机器人一般监控的需要,还提供了一种可供参考的精确位姿检测方式。     

一种6自由度冗余驱动并联机器人的神经内分泌智能控制

给出一种新型8输入6自由度冗余驱动并联机器人的机械结构,并建立其运动学逆解。基于神经内分泌激素调节原理及激素调节回路模型,结合8输入6自由度冗余驱动并联机器人的特点,设计了一种智能控制器。考虑到建立精确的并联机器人动力学模型的实际困难,利用MATLAB中MimMechanics建立了该机器人的机械系统模型,并利用提出的智能控制器对其进行控制。仿真结果表明该智能控制器能有效地控制此6自由度并联机器人。     

Accuracy analysis of a spherical 3-DOF parallel underactuated robot wrist

The International Journal of Advanced Manufacturing Technology - As an underactuated mechanism, the accuracy analysis of the spherical 3 degrees of freedom (3-DOF) parallel underactuated robot...     

一种并联机器人机构及其运动分析

介绍了一种空间3自由度并联机构3-PUU,该机构有动平台、定平台和三个连接支链组成,动平台相对于定平台有2个转动和1个移动.该机构动平台和定平台之间的连接全部由万向铰链完成,结构简单、对称,刚度高,控制简单;P副水平布置,动平台重力由导轨承担,丝杠轴向受力小,刚度好;相对于3-PRS两转一移机构,绕x和y轴允许摆角;与3-UPU机构相比,工作空间大.文中建立了运动学方程,计算了该机构的自由度,给出了位置解和Jacobi矩阵,进行了奇异性分析,为该机构的应用打下了基础.