一个特殊3自由度并联机构的精度分析及标定

运动学标定是一种提高机器精度的有效方法。一个改进的误差分析和标定方法得到仿真验证,解决一个用做锻压操作机台虎钳的特殊3自由度并联机器的标定问题。通过建立运动学正解和逆解模型,得到机构的运动空间并对机构进行运动学精度分析,得到机构所有误差源对终端位姿误差的影响因子。结合零部件加工工艺性及精度分析的结果,确定需要标定的误差源,并利用直接微分法得到机构的雅可比矩阵。随机选点建立误差辨识矩阵对机构运动学参数进行标定辨识,Matlab仿真结果显示,经过1次运算得到的运动学参数误差的辨识值与真值之间的偏差小于5%,验证了针对这一特殊3自由度并联机器的精度分析和标定方法的有效性。     

正交3自由度平动并联机构平台的运动学分析

为了研究正交3自由度平动并联机构平台,设计了该并联机构平台构型;利用校正后的Kutzabach-Grubler自由度计算公式验证该并联机构平台的输出是3自由度运动;根据各构件之间的几何关系,探求各运动支链的夹角与摆臂之间的约束方程;通过运动坐标系和固定坐标系相互之间的映射关系,建立并联机构运动平台参考点的位置方程;对并联机构平台的位置正、逆解等内容进行求解,得到了并联机构平台的速度与加速度表达式。最后,根据设定好的运动规律参数对其进行运动学仿真,并在运动平台上设定参考点,获得了运动平台的运动轨迹和相关运动规律曲线图,验证了并联机构平台的动态性能。     

新型并联打磨机构的自由度分析与仿真

为了满足打磨小型零件的需要,提出一种新型3自由度并联打磨机构,应用螺旋理论对该机构进行自由度计算分析,然后应用PRO/E软件建立三维模型并把模型导入ADAMS软件进行分析。仿真结果表明该并联机构结构是正确的。     

悬置式3自由度并联机构的精度分析

建立了悬置式3自由度并联机构的位置逆解模型;依据全微分理论建立了机构的误差模型,得到了该机构的输出位姿误差与各原始误差源之间的映射关系,对于给定的各结构参数和驱动误差,应用此模型可求出机构的输出位姿误差,为实际误差补偿提供理论依据.     

一种新型5自由度并联机构刚度分析

提出了一种新型含平面分支的少自由度并联机构。建立了该并联机构的虚拟样机模型,并分析了机构的自由度及结构特点。通过对平面闭环分支及约束分支的速度解析,推导了机构的6×6的雅克比矩阵。综合考虑了平面分支中上、下横梁的弹性变形及SPR分支中约束力作用下的弹性变形对并联机构刚度的影响,建立了该机构的整体刚度矩阵。将理论解析解与软件Solidworks Simulation的仿真结果对比,验证了所建刚度模型的正确性,为含平面分支少自由度并联机构的开发和应用提供了理论基础。     

新型3自由度并联机构的设计与分析

基于机构的概念,将一种正方体折纸盒折痕等效为铰链,连接折痕的纸板等效为连杆,抽象出新型3自由度并联机构.该新型并联机构由定平台、动平台和4个连接支链组成,各支链结构完全相同,且都含有1个具有特殊结构的六杆球面变胞机构闭环子链.介绍此新型并联机构结构设计,其特点是结构完全对称,只含有单自由度转动运动副.详细描述各支链中闭环子链的结构特点、一般构态及其自由度数.应用螺旋理论,分析运动支链中闭环子链的自由度特性.根据广义运动副的概念,用广义运动副替代各支链中的六杆球面变胞机构,并分析各运动支链末端约束.依据该并联机构的结构对称性,分析其动平台的自由度数和相应的自由度特性,得到动平台相对于定平台具有2个转动和1个移动自由度,并具有连续转轴.     

新型3-PCRNS球面3自由度并联机构

提出一种新型3-PCRNS球面3自由度并联机构,其分支运动链由一个带环形导轨的移动副PC,一个转动副RN (下标N表示三个分支中转动副的轴线都交于一点)和一个球铰S构成。运用约束螺旋理论,对该机构的自由度、奇异位形和输入选取进行分析。在一般非奇异位形下,该机构中三个PCRNS分支运动链对动平台施加三个汇交于机构中心点的约束力,约束机构动平台的3移动自由度,机构具有3转动自由度;在奇异位形下,三个PCRNS分支对动平台施加六个线性相关的约束力,其最大线性无关数为五,机构具有一个绕z轴的瞬时转动自由度。可选用带环形导轨的移动副PC作为主动副,此外该机构动平台绕z轴的转动自由度和其他转动自由度解耦。     

两种新型并联机构的自由度及运动特性分析

提出了两种新型四自由度并联机构,介绍了螺旋理论在求并联机构自由度和运动特性分析中的应用,用螺旋理论分析了3-PSS/PS和3-SPS/PS并联机构的自由度及其运动特性,并在ADAMS软件中验证了机构自由度的正确性.     

3自由度并联机器人研究进展分析

并联机器人作为一种新型机器人,具有刚度高,误差小,动力性能强等特性。根据大量并联机器人文献,介绍了多种结构形式的3自由度并联机器人,分析其不同结构形式下的工作空间与可操作性研究方法,探讨其典型误差补偿方法,对其今后的相关研究具有借鉴意义。     

3DOF并联机构的分析

提出一种新型三平移三自由度空间并联机器人机构,对此机构的运动输出特性进行了分析,建立了机构的方位特征集,计算其自由度,分析了机构的耦合度及输入的合理性,建立了并联机器人机构运动学模型,该机构是一种较理想的能实现三平移并联机构的选型。     

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。     

新型三平移并联机构及其奇异位形分析

根据并联机器人机构结构综合理论,以单开链支路为单元,提出了一种能实现空间三维移动的3-PRRR并联机构.对该并联机构的自由度、虚约束和耦合度等结构性能参数进行了计算,分析了该机构的运动特性和运动学正反解,得到了该机构的奇异位形.该机构在结构上具有较好的对称性和解耦性.     

新型3-DOF冗余并联机构运动学和工作空间分析

因具备更高刚度、更好动力学性能等特点,冗余驱动并联机构越来越多地应用于各行业中。提出一种支链为双滑块结构的3-DOF冗余并联机构,基于位置正、反解分别推导了机构的运动学方程,并结合反解方程和MATLAB对机构进行运动学仿真,绘制了驱动位移、速度曲线;结合运动学分析结果与正解方程对机构工作空间进行分析,绘制了机构三维工作空间;运动学、工作空间分析结果表明,机构在工作空间内运动平稳,无位移、速度突变等情况,且工作空间关于XOZ面具有良好的对称性;研究结果为该构型冗余并联机构的实际应用提供了基础。     

一种新型三自由度并联机构的奇异性分析

提出了一种新型三自由度空间并联机构,根据螺旋理论分析了该机构的运动平台只能实现三维移动.利用坐标变换法建立了机构的位置和速度解析方程,并根据正、逆雅克比矩阵系统分析了机构的奇异位形.     

三自由度冗余驱动平面并联机构的运动学分析

针对一种三自由度冗余驱动平面并联机构,提出一种运动学分析方法,建立了机构的运动学模型,然后分两种情况对模型进行实例仿真,并给出了仿真结果,证明了机构运动学分析是可行和有效的,为机构的控制器设计奠定了数学基础。     

面向踝关节康复的四自由度广义球面并联机构运动学性能

针对现有踝关节康复机器人运动特性与人体踝关节实际运动特性存在明显差异,导致人机相容性不理想的问题,基于高匹配度的U1U2型踝关节运动拟合模型,提出一种适用于踝关节康复且结构紧凑的四自由度广义球面并联机构.基于螺旋理论分析其运动及约束特性,论证其与踝关节运动拟合模型运动的一致性;分别建立机构的位置及姿态运动学模型,证明了...     

一种新型2-DOF并联主轴平台机构运动学分析

提出了一种新型2-PRR两自由度并联主轴平台机构,介绍了其机构组成及其结构特点。针对此平台机构,建立了运动学方程,给出了机构的位置正反解,并绘制了所有正反解构成的空间曲面,由此得到了平台机构的工作空间。最后,基于雅克比矩阵,对平台机构进行了运动仿真研究,为并联主轴平台机构运动参数的正确设计及控制提供了理论依据。     

一种三自由度可重构并联机构优化设计及性能分析

提出了一种新型的具有无穷对称位置的平面3自由度可重构并联机构。利用闭环矢量方程进行正逆运动学分析,借助蒙特卡罗方法,以综合工作空间、雅可比矩阵条件数及其波动程度的函数为目标通过遗传算法进行杆件优化,之后应用一种离散边界搜索算法计算了相应的定姿态工作空间。通过雅可比矩阵分析机构奇异性,并讨论了可重构机构如何规避位置奇异区域,提出了一种评价机构转动性能的指标并用其检验了机构的转动能力,分析了部分关节故障下的可达工作空间,对比结果验证了新型的可重构并联机构的优越性。     

空间2自由度冗余驱动并联机构运动学性能分析

面向建筑机器人领域的高性能机械臂需求,提出了一种空间2旋转自由度的3-UPS&U冗余驱动并联机构。基于螺旋理论和修正的G-K公式对机构的整体自由度进行分析,确定了其围绕恰约束支链万向副旋转的运动特性。建立驱动参数与末端参数之间的映射关系,得到其工作空间模型。通过主驱动并联、从动约束串联的独立建模,构造了该并联机构完整的广义雅可比矩阵,进一步得到动平台末端中心点线速度与驱动关节速度之间的无量纲化雅可比矩阵,并据此建立了特定工作空间下机构的灵巧度、承载能力和刚度性能评价指标。最后结果表明,3-UPS&U冗余驱动并联机构进行较高频次上下摆动作业时,在约束支链所布置的对应转轴方向上,具有更佳的综合运动学性能,且能大大降低性能衰减的幅度。