冗余平面并联机器人工作空间分析及轨迹规划

针对固高三自由度冗余并联平面机器人的结构特点,首先对其正向运动学特性进行了分析,然后对并联机器人的工作空间进行了确定。由于末端执行点位于工作空间不同区域时,反解表达式不同,所以对三自由度冗余并联平面机器人的逆向运动学的特性进行了分段考虑,并由此确定了关节的转角运动范围。随后,采用线性插值方法对关节空间轨迹规划进行了研究和仿真。实验结果证明了并联机器人工作空间和轨迹规划的正确性。     

三自由度并联机器人运动学分析及轨迹研究

介绍了三自由度并联机器人的结构特点,并对其进行运动学分析,建立该机构的逆向运动学方程。基于运动学的逆解对并联机器人的轨迹进行规划,采用多项式的方法对轨迹进行修正,在UG里建立模型再导入ADAMS进行仿真试验。该方法优化了并联机器人的运动特性,提高了抓取速率,避免了抓、取过程中对机器人造成的冲击。     

中间变量为移动位移的三自由度平面并联机器人运动学

按照输入参数与输出参数之间的中间变量的不同，将三自由度平面并联机器人分为中间变量为转动位移和移动位移两大类型。针对中间变量为移动位移的类型，介绍了其运动学正反解的统一模型。其正解模型为一元二次方程，最多有两个解，反解模型大多数情况有唯一解，极少部分最多有两个解。     

一种高速并联机器人的运动学建模与轨迹规划仿真

以一种可实现高速运动的4自由度并联机器人为研究对象,采用矢量法建立了机器人运动学逆解模型,并提出了具有显示表达式的运动学正解解析解法,因无需迭代而具有较高的计算效率。采用4种运动规律分别规划末端抓放路径,并对比分析了关节角加速度与角跃度随时间的变化规律。在此基础上,提出了基于SAMCEF的机器人刚柔耦合仿真流程,并分析了不同运动规律的残余振动幅值变化,为优选可兼顾关节驱动力矩平滑性与末端残余振动收敛性的运动规律提供了解决思路。     

弹性平面并联机器人的KED分析

首次用ＫＥＤ方法建立了平面并联机器人的弹性动力学方程，由此方程可以求解腿部各节点的弹性运动和平台的输出运动误差     

6-SPU并联机器人的轨迹规划与仿真

针对航空制造领域中对飞机机翼等大型工件的高加工精度、高生产效率等要求。首先,通过螺旋理论对6-SPU并联机器人进行了机构自由度的分析,并根据弗莱纳-雪列空间三元矢量原理以及并联机构的逆运动学求解方法,对6-SPU并联机构动平台的运动规划进行了分析和研究,得到机构动平台在加工过程中的相应位姿。然后,利用齐次坐标变换矩阵和逆解运算公式进一步确定6-SPU并联机构动平台上末端执行器按照预期运动轨迹移动时在驱动副上所施加的驱动运动规律。最后,借助三维软件SolidWorks及MATLAB中Simulink仿真模块进行建模仿真,进而验证了对并联机构运动轨迹规划的可行性,为移动式并联加工平台的工程设计提供理论基础。     

3-RRR平面并联微动机器人的运动学分析

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。因此对其运动学的研究在机构学领域占有重要的地位。本文对平面并联微动机器人进行了建立伪刚性模型,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),最后通过分析比较该机构的理论运动学方程、实验运动学方程和有限元运动学方程,得到输出平台适用的运动学方程。     

基于绳索驱动的并联康复机器人研究

针对在康复训练过程中如何协调控制患者骨盆运动轨迹的问题,设计了由6根绳索牵引的四自由度并联康复机器人。建立了并联机器人的静力学和动力学模型,分析了该机器人的工作空间。基于骨盆运动规律,对绳驱动机器人运动轨迹进行了规划,计算了驱动绳索长度、速度及加速度变化规律,并通过实验验证了所构建并联平台运动学模型的正确性。     

平面并联机器人的速度控制精度分析

对各种衡量机器人灵活性的指标进行了比较,分析了平面并联机器人的基于雅可比矩阵的速度控制精度,并模拟计算了速度控制精度的分布情况。     

基于摆线运动规律的悬索并联机器人轨迹规划

六自由度绳索悬挂式并联机器人属于大柔性机械系统，为保证运动的平稳性，要求动平台的运动轨迹光滑连续，为此提出了基于摆线运动规律的笛卡儿空间连续轨迹规划方法，该方法计算简单，实时性好。利用该方法对直线轨迹、圆轨迹和过离散点轨迹进行了规划。运动学和动力学方程的计算结果表明，绳索的速度、加速度和拉力变化连续平缓，而且绳索拉力始终大于0，因此动平台运行过程中动态响应小，绳索张紧可靠。该方法适用于悬索机器人的轨迹规划，同样也适用于对运动平稳性要求较高的其它机器人系统。     

3-RSR并联机器人运动学研究

在已有研究的基础上,给出了更为简单、完善的3-RSR并联机器人封闭正解,以及一般结构参数下的逆解和对称结构参数时的封闭逆解的求解方法.该机构运动学正解的最大数目为16组,逆解数目最多有8组,求逆解较其它三自由度并联机器人复杂.     

三自由度解耦并联机器人设计与轨迹规划

由于传统的并联机器人具有高耦合性和难以控制的缺点,所以要研究并联机构的解耦性,而只有结构解耦才是真正的运动解耦,研究了一种三移动自由度解耦并联机器人。首先根据平移运动解耦构型方法设计三移动自由度并联解耦机构,用Pro/E建立三维建模,并进行机构分析,验证解耦特性;然后将三维模型导入Adams中,并简化动力学模型,建立并联机构的虚拟样机;最后采用5次多项式插值函数对机构进行轨迹规划和运动学仿真。结果表明,设计的并联机构是解耦的,轨迹规划方案合理,机构运动学性能良好,对轻型产品的高速搬运有很高的应用价值。     

基于SimMechanics的二自由度并联机器人运动学仿真

讨论了二自由度平面并联机器人的正向和逆向运动学问题,利用复数矢量法建立该并联机器人的正向运动学模型和逆向运动学模型,利用数值解法求解机器人的逆向运动学问题。在建模之前,对机器臂的初始位置需要根据机器臂的几何位置进行合理的估计,避免数值解法无法收敛,最后在SimMechanics环境下建立该机器人的计算机模型,通过仿真算例证明了数值解法的可行性。采用Sim-Mechanics模块完成运动学仿真和逆向运动学中非线性方程组的数值求解,使得机器人模型的求解和验证更加快速有效。     

一种新型平面三自由度冗余度并联机器人的运动学分析

提出了一种新型平面三自由度冗余度并联机器人机构 ,并对它的运动学问题进行了研究。由于采用了特殊的驱动冗余方法 ,可得到运动学正解的封闭形式。还从机构学的角度分析了其运动学正解个数多于一个解时的情况。     

双自由度并联机器人的轨迹控制研究

针对双自由度并联机器人的轨迹控制,提出了双自由度并联机器人运动学的控制方法.运用几何解析法对双自由度并联机器人的正逆运动学进行了分析,同时搭建了其实验控制系统平台,最后完成了该并联机器人的圆弧轨迹控制实验.实验结果显示该控制方法具有较高的控制精度.     

平面5R并联机器人轨迹规划与运动学仿真及实验

首先运用速度为优化等速函数曲线的轨迹规划方法,在笛卡尔空间对平面5R并联机器人进行了运动学轨迹规划,得到了平滑、连续的输出角位移、角速度和角加速度曲线。其次运用Simulink/SimMechanics对该机构进行了正向运动学仿真,理论上验证了该轨迹规划方法的正确与可行性。最后基于轨迹规划和运动学仿真,对样机进行了运动控制实验研究,发现样机运行平稳,无冲击振动,位置精度较高,达到了轨迹规划的要求。     

一种全回转并联机械手轨迹规划研究

轨迹规划是机器人运动控制的基础。以一种执行高速PTP操作的3自由度全回转并联机械手为研究对象,规划其操作空间轨迹,保证快速性、光滑性,减小机构磨损和破坏,防止机械手振动,同时兼顾关节空间角加速度、输入力矩等动力学指标,将正弦、多项式及修正梯形3种适合高速机构的运动规律在操作空间相同路径下进行仿真比较,遴选出最优运动规律。仿真结果表明,规划的操作空间轨迹性能优良,满足运动控制需要,轨迹规划方法对构型类似机构具有借鉴意义。     

Delta并联机器人运动学与动力学仿真分析

本文以Delta并联机器人为研究对象,用Matlab计算出运动轨迹,运用Pro／E软件建立其样机模型,导入到ADAMS软件中,添加约束驱动等,进行运动学和动力学仿真分析,所得结果与理论计算结果一致,为Delta并联机器人的设计、优化和运动控制提供参考依据.     

应用闭环矢量原理建立三自由度平面并联微动机器人运动学模型

近年来面向生物工程、医学工程及微加工等领域的微操作机器人技术受到国内外学术界和工程界的广泛关注,发展速度极快,已被应用于实现细胞的注射和分割,微机电产品的加工和装配以及微外科手术等。微动机器人具有无摩擦无间隙、响应快、结构紧凑、刚性好、误差积累小等特点,以柔性铰链代替传统铰链后并联机构就正好具备以上特点适合用作微动机器人。本文对三自由度平面并联机器人(3-RRR型)采用闭环矢量原理建立了线性且有效的运动学模型,并利用MATLAB7.1软件编程计算出输出平台的位移、方位角与输入位移的关系。     

高速平面并联机器人动态分析与实验

基于弹性动力学和实验对高速轻型平面并联机器人的动态响应进行研究。首先,根据机构的几何和惯性非线性建立机构运动微分方程组,对机构的两个典型位形的动态响应进行分析;其次,建立了由3-RRR轻型并联机构和控制系统组成的实验装置,对理论分析进行了验证。结果表明,在位形2,理论分析和实验一致,即机构的残余振动很快衰减;在位形1,理论分析与实验两者不同,实验测量的动态响应为自激振动,而数值仿真得到衰减的残余振动。同时,结果也表明机构在不同位形有不同的动态响应。