仿生咀嚼6PSS并联驱动平台的运动学研究

基于食品物性检测及品质评价、义齿材料检测及评估等领域的需求,设计了一种仿生咀嚼6PSS并联驱动平台。文章介绍了该并联驱动平台的基本结构组成,建立了动平台的运动学模型,并进行运动学分析,得出了位置逆解、速度逆解及雅可比矩阵表达式。在Adams中进行运动学仿真,建立虚拟样机,给予动平台一组模拟右侧咀嚼运动的轨迹,使其模拟下颌咀嚼食物,得到动平台及相关构件的位姿参数曲线,为并联驱动平台的后续运动学性能分析及优化设计提供参考,为动力学分析奠定了基础。     

6-PSS仿生下颌咀嚼平台工作空间分析及其优化

仿生下颌机器人是可以模拟人类下颌运动行为的机器人,在食品科学、生物力学、牙科学等领域具有广泛的应用前景。人类下颌系统驱动肌肉不对称、生物力方向不同,实现其运动的仿生机构较为复杂。根据机械仿生原理,首先建立基于6-PSS并联机构的仿生下颌机器人模型。运用Matlab软件,根据并联机构位置逆解求得其空间位置逆解,并利用UG三维软件进行仿真,以验证机构设计的可行性。其次,根据人类生物特性,对仿生下颌机器人的工作空间进行分析,并以球副转角、驱动杆干涉作为约束条件,对机构进行结构优化。     

6—PSS并联机床的运动学分析

以6-PSS并联机床为例，从单一支路的运动分析出发，利用并联机床的结构约束条件，得到并联机床显格式的位置反解方程以及工作空间到输入空间的速度和加速度映射矩阵，最后给出衡量并联机床运动精度的重要指标及其计算式。     

新型基于6—PSS三维平台机构的并联微动机器人

提出一种新颖的基于6－PSS并联三维平台机的微动机器人并介绍其结构布局特点,应用Jacobian矩阵和力Jacobian矩阵的子阵,分别对其线速度与角速度和力与力矩的各项同性进行了分析计算,并建立显式的微位移正解和反解方程,为其设计和使用提供理论依据。分析计算结果表明,该微动机器人算法与控制简单,微位移解耦和速度与力向向同性,具有最佳的运动和力传递性能。     

6-TPS并联机构动力学分析

建立了6-TPS并联机构全部构件和关节与动平台速度加速度的解析关系。用凯恩法建立机构运动微分方程,该方程采用了机构输出速度作为独立变量,可作为动力学控制模型对机构进行完全闭环控制。利用矩阵范数导出了主动关节驱动力相对变化量与惯量矩阵以及加速度相对变化量之间的摄动关系,提出量化机构加速度性能和动力学优化的指标。通过实例得出机构加速度性能指标是以惯量矩阵在工作空间的奇异轨迹为极限的结论,这可以用来选取动力学性能优良的工作空间。     

6—PSS并联加工机加工过程仿真研究

用六参数建模方法,建立了适用于6－PSS型并联加工机的逆运动学模型,即由给定刀尖和刀具姿态求解滑块的位移,并根据运动的连续性求出滑块位移的唯一解。根据轨迹规划中得到的不同时刻刀尖的位置和刀具的姿态,求出相应的滑块位移。同时,为了直观形象地显示加工过程和滑块的位置,采用了现今流行的三维图形软件开发包－OpenGL来实现仿真加工过程。结果验证了所建模型及插补算法的正确性,为系统的实际开发提供了依据。     

并联隔振平台驱动装置

并联隔振平台在多轴低频隔振方面获得广泛应用。其驱动装置对平台性能具有重要的影响作用。由于并联隔振平台结构的特殊性,其驱动器的输出力与负载之间不是简单的线性关系,给驱动器的选择带来困难。使用并联隔振平台的静力平衡方程较好地解决了上述问题。同时,围绕并联隔振平台驱动装置,完成了控制器、驱动器、音圈电机等的选择,并给出了驱动原理图,为设计并联隔振平台驱动装置提供了一种新思路。     

Stewart平台6-UPS并联机构动力学建模与仿真

以6-UPS并联机构为研究对象,推导了并联机构的动力学方程.在给定动平台运动轨迹的情况下,用龙格库塔方法求解动力学微分方程.计算结果验证了并联机构动力学建模正确,控制器设计合理.     

基于ADAMS的6 PSS并联机构多目标优化研究

为了进一步提高6PSS并联机构的承载能力和扩大其运动范围,提出了一种基于ADAMS的并联机构多目标优化方法.首先,采用参数化关键点的方法建立了6PSS并联机构的参数化模型;然后,以并联机构的移动副驱动力最大值和动平台质心转角最小值为目标函数,在满足约束的条件下,研究了不同的设计变量与机构的目标函数之间的关系;最后,采用...     

复合驱动并联机构的动力学建模与仿真分析

针对一种■自由度复合驱动并联机构的刚体动力学建模问题,采用拉格朗日法结合虚功原理建立刚体动力学模型并进行仿真分析。首先,在考虑存在次闭环的情况下,采用闭环矢量法对并联机构进行运动学分析,推导出机构各构件质心的线速度和角速度;其次,采用拉格朗日法结合虚功原理建立复合驱动并联机构的刚体动力学模型,为复合驱动并联机构驱动力的求解及后续动力学仿真分析奠定了基础;最后,基于MATLAB软件和ADAMS软件对该并联机构进行动力学仿真分析,在给定相同末端轨迹的情况下,对比两种软件得到的驱动力变化曲线,仿真结果验证了所建动力学模型的正确性。文中不仅为■自由度复合驱动并联机构控制系统的搭建打下了基础,也为其他复合驱动并联机构的动力学建模分析提供了理论依据。     

电液驱动3-UPS/S并联稳定平台的动力学参数辨识

以电液驱动并联稳定平台为研究对象,对平台惯性参数和驱动关节液压缸摩擦参数进行了基于实验的辨识研究。利用关键点旋量等效原则和虚功原理构建了平台惯性参数辨识模型,以五次多项式改进的傅里叶级数构造了激励轨迹,并进行了优化;基于液压缸摩擦力模型,分离出模型中固有的摩擦参数,建立了摩擦参数辨识模型,并规划了辨识轨迹。通过辨识实验得到了惯性参数及摩擦参数的辨识结果,利用任意轨迹实验对结果进行了验证。     

6-THRT并联机构试验平台的受力分析

研究对象为一种载荷试验平台,主要采用的是一种对称6-THRT的并联机构。对其进行了位置分析,从而确定支杆位移与平台位姿参数的关系,利用matlab软件对该机构在整个工作空间表面进行静力学逆解仿真分析。任一杆件在工作空间的每个点都对应着一个力的值,给定动平一个载荷,来研究各支链杆的受力变化情况。为该机构的支链驱动设计和电动缸的选择提供了依据。     

冗余驱动并联摇摆台的动平台刚度分析

针对并联摇摆台的支撑特点,采用节点载荷分配系数的方法将动平台的交叉梁系拆分为简支梁,根据同一节点处变形量相等的条件,建立关于各节点载荷分配系数的方程,进而计算出交叉梁系的最大变形量。分别计算交叉梁系在非冗余和冗余驱动时的最大变形量,并采用有限元的方法对其进行验证,表明节点载荷分配系数法计算交叉梁系的变形量是合理的。当机构存在驱动误差时,动平台可以通过自身刚度的变化减小由于误差而产生的系统内力。     

六自由度并联运动平台动力学建模及分析

通过分析液压驱动六自由度运动平台的运动学,给出了系统各部件的速度、加速度之间的关系。利用雅克比矩阵将各部分惯量影响投影到平台广义速度方向,运用凯恩方程建立了考虑支链液压缸惯性影响的系统完整的动力学模型。由动力学模型计算出平台在以不同的姿态运动时各支链的受力情况,为并联运动平台的设计优化以及动态分析提供了基础。最后运用所建立的动力学模型对实际运动平台的驱动力进行了仿真分析计算。     

新型驱动冗余并联机构动力学建模及简化分析

动力学模型是进行动力学特性分析的基础,同时也是实现机构高精度时实控制的前提。以一种新型驱动冗余并联机构为研究对象,采用Lagrange方程法建立了基于工作空间的动力学模型,并借助最小2范数法实现机构工作空间的非约束等效广义力到轴向驱动力的优化。由于机构动力学方程存在非线性和强耦合特性,计算量大,难以满足实时控制要求,为此,通过对机构各主要构件所引入的驱动力的分析,提出基于RBF神经网络误差补偿的动力学模型简化方案。仿真结果验证了所建模型的正确性和模型简化方法的有效性。     

平面2-DOF冗余驱动并联机构弹性动力学分析

建立了平面2-DOF冗余驱动并联机构弹性动力学模型。首先,将机构系统的6个连杆视为6个柔性杆件单元,考虑柔性杆件纵向位移、横向位移和扭转变形,基于有限元法和拉格朗日方程建立了机构6个柔性杆件单元的弹性动力学模型;其次,根据转动副的约束特点及各分支与输出轴的约束关系,得到系统的弹性动力学模型。然后,将理论计算与脉冲激振法试验得到的机构在不同位置时的固有频率进行对比,验证了系统弹性动力学模型的正确性。最后,基于系统的弹性动力学模型,得到了机构1阶固有频率随机构杆件截面尺寸参数变化的规律,在此基础上,给定末端运动轨迹,分析了机构在不同杆件截面尺寸及加载情况下的动态响应,为机构杆件结构参数优化设计奠定基础。     

球面两自由度冗余驱动并联机器人弹性动力学分析

建立了球面2-DOF冗余驱动并联机器人弹性动力学模型。将机器人系统的6个空间弯杆划分为6个子结构,考虑空间弯杆的弯曲、拉伸和扭转变形,基于有限元法求出了各子结构的弹性动力学模型;根据转动副的约束特点以及各分支与输出轴的变形协调约束关系,将子结构组装成3个分支并进行装配,得到系统的弹性动力学模型;将理论计算与有限元仿真得到的机构在初始位置时的固有频率进行对比,验证了系统弹性动力学模型的正确性。通过对比分析球面2-DOF非冗余与冗余驱动并联机器人输出端的动态响应,验证了冗余驱动的引入可以明显减小机器人输出端的最大弹性位移。研究结果为含有空间弯杆并联机器人的结构优化设计以及振动分析提供了理论依据。     

含驱动摩擦的四自由度并联机构动力学分析

在考虑驱动摩擦的条件下,对一种四自由度并联机构进行了动力学分析。完全描述该机构动平台的位姿需要4个独立的广义坐标,根据运动特性推导出机构输入与输出的解析表达式,并基于牛顿-欧拉法建立了机构的动力学模型。将3种不同的静态摩擦模型引入各支链移动副,以一种3次多项式为动平台轨迹方程,得到了机构运动副约束反力和各支链驱动力。计算结果显示了摩擦对机构驱动力和运动副约束反力的影响。     

3SPS+1PS四自由度并联仿生平台运动学分析

针对3SPS+1PS对称型并联仿生平台,利用螺旋理论对其进行自由度分析得出该机构具有三转一平4个自由度,当平动自由度固定时可用于模拟人体髋关节的三维运动。基于四元数法建立了机构位姿运动方程。以四元数描述机构运动特性,避免了欧拉角描述刚体位姿存在的奇异问题。将髋关节运动曲线作为机构输出运动,基于逆运动学模型仿真出各驱动支链位移变化曲线为平滑曲线,说明该机构在模拟髋关节运动时其驱动支链易于控制。     

6-RSS并联机器人动力学模型的建立

在6-RSS并联机器人运动学模型基础上,采用影响系数法,并引入旋转矢量的概念求解6-RSS并联机器人动平台及连杆加速度,建立了6-RSS并联机器人完整的动力学模型.