薄壁高筋筒件的径向包络成形装备运动学分析

对径向包络成形装备的位置反解、奇异位形和工作空间等运动学进行分析。通过闭环矢量法建立六连杆三自由度并联机构的运动学模型,利用雅可比矩阵求解奇异位形,通过位置约束条件求解工作空间。揭示六连杆三自由度并联机构的运动学特性;建立驱动滑块位置和包络辊位姿之间的映射关系,得到驱动滑块的位移、速度和加速度表达式;得到并联机构的两种奇异位形;分析机构工作空间的影响因素和限制条件,求解了并联机构的工作空间。通过径向包络成形装备的运动学分析,表明了当前构型和运动参数的可行性,在运动平台转角γ最小时,并联机构可获得最大的移动工作空间。上述研究为径向包络成形装备运动控制提供了理论依据。     

两平移一转动并联机构奇异位形分析

介绍一种两平移一转动并联机构及其在中医推拿方面的应用,从机构的位置反解出发求出该并联机构的雅可比矩阵,利用雅可比矩阵法系统地讨论了该并联机构的三类奇异位形,为该机构的实际应用提供理论依据。     

一种并联机器人机构运动特性优化研究

针对并联机器人工作空间的最大化,提出一种具有四自由度的并联机器人机构模型,该并联机器人具有几何对称、运动学简单、平移工作空间沿直线导轨方向无限扩展等优点。采用投影法简化位移分析,采用闭环矢量法分析并联机器人机构瞬时运动学特性。通过对雅可比矩阵的秩分析,确定雅可比矩阵的正向奇异构型、逆向奇异构型、组合奇异构型和局部奇异构型,研究具有偏置角的远端平行四边形的局部奇异特性。在工作空间分析的基础上,建立以机构所占最大面积为目标函数的优化模型,并采用遗传算法优化设计参数,结果表明当偏移角为15°时,可达工作空间总体增加了17%。     

圆钢端面贴标混联机器人雅可比矩阵求解

圆钢端面贴标混联机器人由并联机构串接串联机构组成。根据微分变换法的计算特点,逐列计算贴标混联机器人雅可比矩阵。采用微分变换法对并联机构运动学约束方程求导获得并联机构雅可比矩阵。在建立串联机构D-H参数的条件下采用微分变换法得到其雅可比矩阵。对照并联机构和串联机构在混联机器人的结构中的位置,将其雅可比矩阵代入到混联机器人雅可比矩阵相应的列中,进而得到贴标混联机器人整体的雅可比矩阵。圆钢端面贴标混联机器人雅克比矩阵的求解为进一步工作空间分析和尺度综合提供了依据。     

3-TPT并联机床奇异性及平稳性研究

以一种新型3-TPT三自由度并联机床为研究对象,建立了该机床的运动学正、反解方程,推导出了该机床的雅可比矩阵及其雅可比逆矩阵,并在此基础上运用Matlab软件对该机床的奇异性及平稳性进行了研究,计算出了该机床雅可比矩阵行列式的绝对值表达式,仿真出了该机床各驱动杆的伸缩速度变化曲线,研究结果表明:该机床具有运动平稳、不存在奇异形位等优点。该研究为并联机床结构最优化设计及性能分析提供了一定的理论依据。     

一种新型2-DOF太阳追踪装置的结构参数优化设计

为提高太阳能装置对太阳能的接收效率,提出一种新型并联机构的太阳跟踪装置。依据位置闭环矢量方程建立该机构的位置逆解模型,推导出速度雅可比矩阵,定义该机构的灵活性能评价指标;绘制太阳追踪装置的任务工作空间,并在其工作空间内给定约束条件,优化得到各参数关系,为该装置的详细结构设计奠定了基础。     

4 UPU并联机构奇异研究与工作空间分析

基于螺旋理论,分析了一种4-UPU并联机构的运动性质,利用Kutzbach-Grübler公式计算了机构的自由度。根据机构运动副的布置方式,选取4个移动副作为输入。建立机构的位置关系方程,采用雅克比代数法判断奇异性;根据约束条件和位置关系方程,得到了机构在定姿态且非奇异条件下的工作空间。计算结果表明,机构的奇异位形与姿态角和平台结构参数有关;在非奇异条件下,机构的工作空间不连续,存在"空洞",工作空间范围与姿态角关系显著。     

虎克铰间隙对3-RUU并联机构定位精度的影响

对于并联机器人而言,关节间隙是影响机器人精度的重要因素。采用极限误差的方法,对虎克铰关节的空间间隙进行等效分解,利用数值算法,建立关节间隙与末端动平台的定位精度之间的函数关系和位姿误差分布图,与机器人运动学雅可比矩阵条件数分布图进行对比分析,得到位置误差与雅可比矩阵条件数分布规律相似,而姿态误差与此相反的结论,该结论可作为机构优化设计的理论依据。     

三自由度驱动冗余并联机器人刚度性能与尺寸关系研究

以平面三自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,应用空间模型理论建立了机器人机构的空间模型,求解机器人机构的速度雅可比矩阵和柔度矩阵,进而得到全域刚度性能评价指标。在此基础上探讨了机器人机构刚度性能与运动学尺寸之间的关系,并绘制了刚度性能图谱。这些图谱将有助于该机器人机构的优化设计。     

三自由度平面驱动冗余并联机器人刚度性能与尺寸关系研究

以平面三自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,应用空间模型理论建立了机器人机构的空间模型,求解机器人机构的速度雅可比矩阵和柔度矩阵,进而得到全域刚度性能评价指标。在此基础上探讨了机器人机构刚度性能与运动学尺寸之间的关系,并绘制了刚度性能图谱。这些图谱将有助于该机器人机构的优化设计。     

具有弱耦合无奇异特征的空间移动并联机构及运动学分析

针对并联机构输入/输出强耦合、存在奇异位形,影响实时控制的问题,设计一种弱耦合、无奇异空间移动并联机构,机构由两条CRR拓扑结构支链和一条UPS支链组成.利用螺旋理论分析了支链运动螺旋和约束螺旋,通过修正的Kutzbach-Grübler公式计算了机构自由度.选取支链驱动副,锁住驱动副得到约束螺旋,通过约束螺旋是否满秩...     

六足仿生机器人并联机构雅可比矩阵分析

六足仿生机器人每条腿具有3个转动关节,当三角步态行走时,机体为3-UrRS并联机构。利用螺旋理论和互易积理论分析3条支链对上平台运动产生的约束作用,分析了该机构自由度。在不同的驱动形式下固定驱动关节,分析各支链作用在上平台的约束线簇,建立并联机构的雅克比矩阵。利用ADAMS仿真验证了所求雅可比矩阵的正确性。雅可比矩阵分析对于六足仿生机器人进行可达空间分析、机构尺度综合、路径规划和协调控制都具有重要意义。     

3 SPS+SP并联机构的静刚度分析

少自由度并联机构中存在约束反力,该力会使机构产生变形。以3-SPS+SP并联机构为例,建立了同时含有驱动和约束的全雅可比矩阵。考虑结构模型中约束反力对机构的影响,采用能量等效原理推导了输入驱动力及约束反力与外负载的映射关系,建立了该机构的全刚度模型,得到了机构的动平台线性平移及角度旋转变形量与外负载的关系。定义了该机构的刚度评价指标,分析了主要结构参数与全局刚度评价指标的变化规律,为该机构的结构参数优化奠定了基础。     

索杆混合驱动并联机构的索拉力和刚度分析

分析一种索杆混合驱动并联机构的绳索拉力和刚度。考虑绳索单向受力和直线电机双向受力的特性,对机构动平台的位姿进行力学分析,得到关于绳索拉力与直线电机推力的关系式。通过规划动平台运动轨迹,得到绳索拉力与电机推力的分布曲线。结合刚度定义、机构结构参数和柔索拉力之间的关系,推导出并联机构的刚度矩阵模型;通过MATLAB仿真得到刚度评价指标,总结刚度在机构工作空间中的分布规律。     

3-UPU冗余驱动并联机构的冗余支链优选及仿真

由于当前3-UPU冗余驱动并联机构存在奇异缺陷,造成冗余支链选择方法可靠性低、刚度分布不均.提出一种新的3-UPU冗余驱动并联机构冗余支链优选方法.设计了3-UPU冗余驱动并联机构和自由度要求.将运动平台位姿参数看作变量,求出3-UPU冗余驱动并联机构的力矩阵和力矩矩阵.获取3-UPU冗余驱动并联机构输入,通过位置方程求出驱动螺旋参数和非冗余支链的驱动螺旋,提升可靠性.计算冗余驱动螺旋的参数,获取条件数机构的相关信息,确定刚度矩阵的力矩阵和力矩矩阵,利用灵巧度与刚度获取条件数和刚度最佳的冗余支链,解决刚度分布不均的问题.实验结果表明:所提方法可靠性高、刚度分布均匀.     

含两个冗余驱动并联机床的灵巧度分析

以两个冗余驱动的并联机床为研究对象,建立机床的运动学模型,得到机床的雅克比矩阵,并对机床进行灵巧度分析。利用雅克比矩阵建立了3个影响机床灵巧度的指标,即可操控性、条件数和最小奇异值,通过这3个灵巧度指标定义了综合灵巧度系数这个评价指标。最后采用MATLAB进行仿真分析,得到不同位置的灵巧度分布情况,为机床的优化和轨迹规划奠定了一定的理论基础。     

3-PSR并联机构运动学和动力学分析

建立3-PSR并联机构的约束方程,求解3-PSR并联机构的运动学正逆解。在此基础上,求解3-PSR机构的速度雅可比矩阵以进行动力学分析。采用凯恩法建立动力学模型,以动平台位姿为参数,对机构各构件进行受力分析,并转化为3个驱动滑块的等效驱动力。通过对比MATLAB和ADAMS仿真结果,总结了该机构的基本动力学性能。研究结果为研究该机构的工作空间、功率优化等提供了参考。