应用螺旋理论对并联机器人形位的分析与综合

采用螺旋理论对并联机器人的约束与运动问题进行了分析和总结. 在各种约束存在条件下,分析了刚体平台相应的运动轨迹形式,为今后对多刚体的形位分析提供了可行的理论依据．     

平面三自由度并联冗余机器人的位置分析

由于机构的结构复杂 ,对并联机器人进行位置分析 ,尤其是并联冗余机器人 ,要比串联机器人复杂得多 .本文提出一种新的平面三自由度并联冗余机器人位置分析方法 ,运用这种方法进行了位置正解和位置反解分析 .对于位置正解 ,其中方程的解最多为 4 ,说明这种平面并联机构可以有 4种不同的位姿 .对于位置反解 ,可以有16组解 .最后用数值实例进行了验证 ,给出了计算结果 .本文所提出的方法也为求解其它并联冗余机器人提供了新的途径     

一种三自由度并联机器人机构的运动学分析

1引言 并联机器人具有输出精度高、结构刚性好、承载能力强、部件简单及运动学反解简单等许多串联机器人所没有的优点,近年来引起了机器人研究者的高度重视.其中,六自由度并联机器人方面的研究已比较深入和成熟.三自由度并联机器人是一种很有实用前景的机器人,也越来越多地引起人们的注意.三自由度并联机器人包括平面三自由度并联机器人,球面三自由度并联机器人和空间三自由度并联机器人.球面三自由度并联机器人能够实现运动平台三维转动,是一种角台形式,由静角台、动角台和三组具有一定弧度的连杆架和连杆构成,各联接处均采用转动副.这种机构结构复杂、设计困难。     

基于SimMechanics的三自由度并联机器人仿真

Delta型机器人是一种三自由度纯平动并联机构,介绍了应用Simulink的SimMechanics模块集对Delta平台进行仿真研究的方法。运用SimMechanics模块对并联机器人进行建模,并根据机构的几何特性建立运动学逆解求取模块,给出动平台规划运动轨迹,通过运动学逆解求取模块生成机构驱动轴输入运动信号,对机构模型进行运动仿真。仿真结果表明,所建立的机械模型和逆解求取模块以及轨迹跟踪都符合实际系统特性,仿真方法高效、实用。     

基于Simulink/SimMechanics的三自由度并联机器人控制系统仿真

针对并联机器人控制系统比传统串联机器人更加复杂的问题,将虚拟仿真技术应用到并联机器人控制策略的研究上.以三自由度Delta并联机器人为例,为便捷高效实现其控制系统仿真,利用Simulink为仿真平台,结合SimMechanics Link接口软件,提出了三维Pro/E模型转换成SimMechanics模型的建模方法建立机械系统模型,并设计PID控制器模型进行仿真分析.结果表明,该方法为并联机器人控制策略的研究提供了高效的仿真平台,便于展开针对并联机器人特点的各种控制策略的研究.     

欠秩三自由度并联平台机构工作空间中的单纯性运动路径

本文先定义了欠秩机构;接着研究了欠秩机构的瞬时转轴和连续转轴,并重点讨 论了该机构移动的直线路径、纯转动的圆弧路径和纯滚动运动的各种渐开线路径．给出了其 工作空间中单纯性运动路径的图谱,以方便机器人路径规划．     

并联机器人基于滑模理论的模糊控制

根据并联机器人控制的特点,运用一种基于滑模理论的模糊控制方法对它进行控制。这种控制算法简单,具有很强的鲁棒性,还能够保证系统的稳定性。仿真结果表明,它对并联机器人的控制具有良好的效果。     

一种三自由度冗余驱动并联机器人控制研究

并联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,但其在几何特性方面也存在很多缺点,如运动范围小、灵活性差以及工作空间内存在奇异位形等,加入冗余度可以改善它的几何特性。由于冗余驱动并联机器人在工作空间、灵活性、避障能力及动力特性等方面具有优点,因而受到了越来越多的重视,本文提出一种三自由度的冗余驱动并联机器人控制研究方法,主要从冗余并联机器人的运动学模型、工作空间、MATLAB仿真及其控制程序开发等主要方面进行了深入细致的研究。     

新型三自由度微机器人及其控制系统

本文提出一种新型三自由度微机器人的机械结构及其控制系统。微机器人的机构具有三轴共体、体积小和内藏传感器等特点，其控制器的鲁棒性强。计算机仿真和实验结果表明，该微机器人的动态性能好、重复精度高。该微机器人可以单独使用，也可安装在一般工业机器人的终端执行器上，从而构成高精度装配机器人和能进行各种微操作的高精度机器人。     

农田信息采集机器人机构设计与奇异性分析

提出一种四轮并联机构的新型农田信息采集机器人．结构和越障原理分析结果表明,该机器人具有较 强的地形适应能力．为了研究机器人的奇异位形,根据雅可比矩阵的定义和D-H 矩阵法直接求出雅可比矩阵的解析 表达．根据机构的奇异性分类,利用动力学分析软件ADAMS 仿真得到了各奇异位形的精确位置和运动特点,与理 论分析相一致．根据以上分析设计的机器人物理样机能有效避免奇异位形．     

5自由度并联机器人设计方法

本论文以螺旋理论为基础,提出一种系统的结构综合方法.根据各条支链对运动平台所提供的反螺旋 约束的线性关系,研究了构成五自由度并联机器人机构的各条支链所有可能的运动副组合以及它们的空间几何条 件.利用这一方法,设计出一组结构对称的五自由度并联机器人.     

Architecture Selection and Singularity Analysis of a Three-Degree-of-Freedom Planar Parallel Manipulator

A three degree-of-freedom planar parallel manipulator, intended for high-speed, high-precision wire-bonding and electronic-component placement tasks, has been developed in our laboratory. In this paper, the work related to the kinematic manipulator-architecture selection is presented. The reachable workspace and effective base area metrics of the parallel manipulator were utilized for selecting the best possible architecture amongst six potential configurations. Constant platform-orientation regions, within the reachable workspace of the selected manipulator, were identified based on the manipulator task requirements. Simulation results for the workspace analyses (reachable workspace, effective base areas, and constant-orientation regions) are presented in this paper. Once the optimal-workspace architecture was selected, both workspace-boundary and internal singularities were further investigated in order to have a clear view of the set of uncontrollable poses of the manipulator. Singularity analyses examples are also included herein.     

可实现空间取放作业的4自由度并联机器人机构综合

本论文旨在解决非过约束4自由度并联机构综合这一机构学难题。本文在总结已有的4自由度并联机器人综合结果的基础上,结合运动子群的概念和螺旋理论的方法,技术性地解决了约束数目和支链数目之间存在的矛盾。利用解析的手段给出了一套全新的非过约束对称4自由度并联机构设计方法。定义了一系列便于综合该机构的概念,分析了该类机构必须具有的拓扑结构,得出两种类型的该类并联机构。给出了满足设计条件的运动副组成情况及空间装配条件,最后给出了典型机构的设计范例。     

Kinematics of a Hybrid Manipulator by Means of Screw Theory

In this work the kinematics of a hybrid manipulator, namely a fully parallel-serial manipulator, with a particular topology is approached by means of the theory of screws. Given the length of the six independent limbs, the forward position analysis of the mechanism under study, indeed the computation of the resulting pose, position and orientation, of the end-platform with respect to the fixed platform, is carried out in closed-form solution. Therefore conveniently this initial analysis avoids the use of a numerical technique such as the Newton-Raphson method. Writing in screw form the reduced acceleration state of the translational platform, with respect to the fixed platform, a simple expression for the computation of the acceleration of the translational platform is derived by taking advantage of the properties of reciprocal screws, via the Klein form, a bilinear symmetric form of the Lie algebra e(3). Following a similar procedure, a simple expression for the computation of the angular acceleration of the end-platform, with respect to the translational platform, is easily derived. Naturally, as an intermediate step, this contribution also provides the forward and inverse velocity analyses of the chosen parallel-serial manipulator. Finally, in order to prove the versatility of the expressions obtained via screw theory for solving the kinematics, up to the acceleration analysis, of the proposed spatial mechanism, a numerical example is solved with the help of commercial computer codes.     

A New Approach for the Dynamic Analysis of Parallel Manipulators

A new approach for the dynamic analysis of parallel manipulators is presented in this paper. This approach is based on the principle of virtual work. The approach is firstly illustrated using a simple example, namely, a planar four-bar linkage. Then, the dynamic analysis of a spatial six-degree-of-freedom parallel manipulator with prismatic actuators (Gough–Stewart platform) is performed. Finally, a numerical example is given in order to illustrate the results. The approach proposed here can be applied to any type of planar and spatial parallel mechanism and leads to faster computational algorithms than the classical Newton–Euler approach when applied to these mechanisms.     

并联机器人奇异位形分析的几何方法

采用微分几何方法,提出一种针对一般并联机器人的奇异性的分类方法,依据奇异流形与奇异运动方向的关系,将奇异性进一步区分为一阶奇异性和二阶奇异性,基于二阶奇异点分布的连续性属性将其中的二阶奇异性进一步分为退化和非退化奇异性,并对退化奇异性的物理含义进行了分析,指出退化奇异给机构带来的危险性.最后针对冗余驱动的平面二自由度并联机构进行了分析.     

并联式四自由度定位平台误差分析

设计了一种应用于扫描电镜的四自由度并联定位平台.该平台结构简单,便于集成微操作装置和实现微结构物性在线检测.为使所设计的定位平台具有高的定位精度,建立了平台的误差矢量模型.通过模拟仿真手段分析了结构误差和上平台分支分布对平台末端定位精度的影响,分析了在大载荷作用下机构在非自由度方向产生的角位移输出.     

Dynamic formulation of a planar 3-DOF parallel manipulator with actuation redundancy

In this paper, based on the conventional Newton–Euler approach, a simplification method is proposed to derive the dynamic formulation of a planar 3-DOF parallel manipulator with actuation redundancy. Closed-form solutions are developed for the inverse kinematics. Based on the kinematics, the Newton–Euler approach in simplification form is used to derive the inverse dynamic model of the redundant parallel manipulator. Then, the driving force optimization is performed by minimizing an objective function which is the square of the sum of four driving forces. The dynamic simulations are done for the parallel manipulator with both the redundant and non-redundant actuations. The result shows that the dynamic characteristics of the manipulator in the redundant case are better than that in the non-redundancy. The redundantly actuated parallel manipulator was incorporated into a 4-DOF hybrid machine tool which includes a feed worktable.     

一种四自由度并联机构的误差分析及其标定补偿

针对一种四自由度并联机构进行了运动学分析,在此基础上以摄动法建立了其误差模型,明确了各误差源对末端位姿的影响．在对并联机构的标定技术进行简单介绍后,说明了对该机构误差模型中的机构参数进行标定的两种方法,介绍了标定装置、标定算法及标定过程．最后采用Matlab对基于逆解的标定方法进行了仿真,并对仿真结果进行了分析．