基于ADAMS的3-PUU并联机构坐标测量机的轨迹规划及仿真

运用SolidWorks/ADAMS软件建立了3-PUU并联坐标测量机的运动学仿真模型,完成了相应的运动学仿真计算,并与该并联机构的解析性逆解相互进行了印证。利用该软件实现了典型运动轨迹的规划,通过捕捉理想轨迹下的三个滑块的速度函数,再对驱动速度进行分段匀速控制,获取实际运动轨迹,为后续的测量机自动测量所需要的测头运动轨迹控制和规划提供了良好的技术基础和分析手段。     

六自由度并联机器人的位置分析及仿真研究

为了研究驱动元件滑块的运动规律,先根据机构尺寸和位置关系建立6PTRT并联机器人空间坐标系,再利用并联机器人6根连杆长度不变的特点,推导出该并联机器人的运动学逆解,最后运用Matlab软件对并联机器人运动学逆解以及各运动参数之间的线性关系进行仿真。研究结果可为并联机器人的轨迹规划及其控制提供理论依据。     

双滑块驱动2自由度五杆机构的运动特性分析

工业操作常常需要作各种平面曲线运动,不仅对轨迹形状有要求,而且对其运动特性(速度、加速度)也有要求.文中研究一种简易实用的两驱动滑块在同一导轨上运动的2自由度平面五杆机构,推导了该机构运动学正反解计算公式,基于其运动学反解仿真分析了该机构末端操作点行走轨迹满足各类直线、圆轨迹及封闭组合曲线时,两滑块驱动运动规律及特性,为这种简易2自由度操作手的实时控制及工业应用奠定了基础.     

6自由度绳牵引并联机构的运动轨迹规划

首先,基于6自由度绳牵引并联机构的运动学逆解模型,给出了可用于运动轨迹规划的绳的速度和加速度 的一般结论:绳的速度值始终不大于动平台上相应铰链点的速度值;而正的绳加速度值始终不大于动平台上相应 铰链点沿绳拉力方向的加速度值。接着,提出一种适用于大部分工作空间的绳拉力的计算算法。然后,选择一个 结构紧凑的6自由度完全约束定位机构,以末端执行器能实现空间螺旋∞型的轨迹为目标,进行运动规划,研究 绳的运动特性。仿真结果验证了以上所得到的一般性结论。同时表明,一些绳的拉力的变化不大;而另外一些绳 的拉力的变化很大。这些运动轨迹规划的仿真结果,能为以后该机构的运动控制方案的研究提供依据。提出的运 动轨迹规划方法对一般的6自由度绳牵引并联机构都适用。     

基于ADAMS的三自由度平动并联打磨机构的轨迹规划与仿真

为了完成对悬锤工件表面毛刺的打磨任务,提出了并联打磨机构的轨迹规划与插补算法。首先,基于一种新型三自由度并联打磨机构的运动学逆解,即如何控制支链驱动关节来实现期望的运动轨迹,进而确定了动平台几何中心点按预期轨迹运动时应在滑块驱动关节上设定的运动驱动函数规律。其次,借助Pro/E创建该机构的装配模型,通过ADAMS虚拟样机技术验证了轨迹规划的可行性、正确性。     

3-RPC并联机器人的运动轨迹规划与仿真

对一种具有四角平台的3-RPC并联机器人进行了结构分析，应用并联机构逆运动学分析理论，对并联机构动平台的运动轨迹规划进行了推导，提出了3-RPC并联机构的运动学反解计算公式，进而确定了动平台上某一点按预期轨迹运动时应在原动件上设定的运动规律。借助UG创建了该机构的装配模型，通过ADAMS仿真对所规划的运动轨迹进行了验证。     

3PSS并联机构的运动轨迹规划与仿真

在对3PSS并联机构进行结构分析的基础上，应用并联机构的逆向运动学分析理论，对3PSS并联机构的动平台的运动轨迹规划进行了分析研究。给出了3PSS并联机构的位移反解计算公式，由此确定了动平台按预期轨迹运动时应在原动件滑块上施加的运动规律。最后，采用虚拟样机技术，创建了3PSS并联机构的虚拟样机模型，通过虚拟样机仿真对所规划的运动轨迹进行了验证。     

考虑跃度影响的四自由度并联机构轨迹规划

以一种四自由度3PUS-P-RU并联机构为研究对象,首先利用运动链矢量方程法建立机构的跃度逆解模型,然后揭示了动平台运动过程中没有刚性冲击和柔性冲击的七次多项式运动规律,最后通过运动学逆解计算得到各个关节的运动轨迹。计算结果表明,该运动轨迹下各个关节的速度、加速度和跃度曲线平滑连续且没有突变,运动特性优越,轨迹规划方法有效。     

3-RPS并联机构及其轨迹规划与仿真

构造了3-RPS并联机构试验台,运用并联机构逆运动学分析理论,分析研究动平台的运动轨迹规划。推导出其运动学反解计算公式,确定了动平台按预期轨迹运动时应在原动件上施加的运动规律。最后,在ADAMS环境中建立了该机构的虚拟样机模型,通过虚拟样机仿真对所规划的运动轨迹进行了验证。     

一种并联激光加工机床的运动学及工作空间研究

提出了一种基于并联机构的三平移并联激光加工机床,介绍了机床的组成部分,并进行了自由度求解。通过位置分析,建立杆长约束方程,得到了运动学逆解方程。应用Pro/E与Adams软件建立并联机床的数字化虚拟样机,定义动平台运动轨迹函数,进行了运动学仿真。通过仿真分析,得到了当激光加工头匀速加工情况下的驱动滑块的位移、速度、加速度曲线,并比较了滑块速度输入与动平台速度输出之间关系。最后对机床的工作空间进行了分析,得出工作空间大且无空洞的结论。上述工作,可为并联机床的设计与加工提供理论依据。     

一种三自由度并联机器人运动轨迹精度的可靠性研究

机器人轨迹精度的可靠性是评价机构性能的重要参数。压电材料作为一种驱动器能够抑制机器人柔性连接杆的振动,在抑制振动的同时也提高了机器人运动轨迹的精度。首先介绍了一种三自由度平面并联机器人系统;其次表达了振动控制系统的工作原理和实验分析;然后分别表达了不考虑振动和考虑振动因素时机器人轨迹精度的可靠度计算方法;最后分析了无振动控制和有振动控制时机器人运动轨迹精度的可靠度。可靠度计算表明,振动控制系统能够提高机器人运动轨迹精度的可靠度。     

2自由度绳索牵引并联机器人的高速点到点轨迹规划方法

合理的轨迹规划方法可以提高机器人运动控制的平稳性、快速性和工作效率。当前绳索牵引并联机器人的轨迹规划方法主要采用多项式函数和三角函数满足平稳性要求,但规划算法复杂、快速性较差。针对一种2自由度绳索牵引并联机器人,根据动力学模型推导绳索拉力的单向性约束条件,提出一种新的点到点轨迹规划方法——S型-梯形组合规划方法。考虑到具体的点到点轨迹包含若干个需要依次到达的目标点,构成起始段、中间段和终止段三种不同的运动段,故采用S型-梯形组合规划方法分别设计这三种运动段的速度曲线,使得机器人在起始点和终止点的加速度为零,而中间若干点的加速度不为零,实现动态轨迹规划。仿真试验表明所提出的规划方法不仅可以满足绳索拉力的单向性约束条件,且加速度为简单的一次曲线,可以实现高速的点到点运动。     

基于SolidWorks和单片机的并联机器人控制系统

提出了一种新型的并联机器人运动控制方案。利用Solid Works运动仿真模块COSMOSMotion生成运动轨迹,将运动轨迹数据导出并处理成相应的机器人运动输入数据,单片机通过RS232串口与PC机通讯获得运动数据,并驱动步进电动机完成机器人的控制。该方案不需建立复杂的数学模型,就可以解决并联机器人控制系统设计,具有直观性强、运动精度高的特点。     

气动肌肉并联关节的位姿轨迹跟踪控制

针对多输入多输出的气动肌肉并联关节,建立包含任务空间负载动态方程、容腔压力动态方程和高速开关阀平均流量方程的多阶动态系统数学模型。为保证气动肌肉并联关节系统良好动态特性的同时具有高精度的位姿轨迹跟踪,采用基于非连续投影算法的自适应鲁棒控制策略。该策略通过自适应参数估计来消除因气动肌肉并联关节系统动态数学模型的参数未知而引起的较大参数不确定,通过鲁棒反馈来消除因气动肌肉的伸缩力模型误差、摩擦力时变和关节系统的不可知干扰等引起的严重非线性不确定,且控制器基于反推设计,对多输入多输出的多阶耦合动态系统具有很好的适用性。试验结果表明：所研究的气动肌肉并联关节阶跃响应的静态误差小于0.09°,连续轨迹跟踪的标准误差小于0.15°,且具有较强的自适应性和鲁棒性。     

Compound Impedance Control of a Hydraulic Driven Parallel 3UPS/S Manipulator

The hydraulic parallel manipulator combines the high-power density of the hydraulic system and high rigidity of the parallel mechanism with excellent load-carrying capacity. However, the high-precision trajectory tracking control of the hydraulic parallel manipulator is challenged by the coupling dynamics of the parallel mechanism and the high nonlinearities of the hydraulic system. In this study, the trajectory control of a 3-DOF symmetric spherical parallel 3 UPS/S manipulator is evaluated. Focusing on the highly coupling and nonlinear system dynamics, a compound impedance control method for a hydraulic driven parallel manipulator is proposed, which combines impedance control with the spatial motion characteristics of a parallel manipulator. The control strategy is divided into the inner and outer loops. The inner loop controls the impedance of the actuator in the joint space, and the outer loop controls the impedance of the entire platform in the task space to compensate the coupling of the actuators and improve the tracking accuracy of the moving platform. Compound impedance control does not require force or pressure sensors and is less dependent on modeling precision. The experimental results show that the compound impedance control e ectively improves the tracking accuracy of the moving platform. This research proposes a compound impedance control strategy for a 3-DOF hydraulic parallel manipulator, which has high tracking precision with a simple and cheap system configuration.     

宏微并联机器人系统自适应交互PID监督控制

500m口径球面射电望远镜(Five hundred meter aperture spherical radio telescope,FAST)的馈源支撑与指向跟踪机构由宏微并联机器人系统构成,大跨度柔索驱动的宏并联机器人保证系统的大工作空间,精密电动缸驱动的Stewart平台作为微并联机器人保证系统的末端精度并扩展其伺服带宽。为了降低宏并联机器人的柔性对末端定位精度的影响,提出基于并联机构学原理的三维机动目标解耦跟踪预测算法,对馈源舱的运动进行跟踪预测。引入自适应交互算法解决PID参数的实时调整,设计自适应交互PID监督控制器,根据馈源舱的预测运动和馈源平台的目标轨迹产生电动缸规划级控制量。此外,在电动缸执行级采用带前馈的数字伺服滤波器实现电动缸的高精度轨迹跟踪。FAST50m缩尺模型试验表明,结合解耦预测算法对馈源舱的运动预测,自适应交互PID监督控制器效果良好,能够确保宏微并联机器人系统在以期望的跟踪速度运行时,获得完全满足控制要求的定位精度和指向精度。     

新型6自由度3-UrRS并联机器人的奇异位形分析

研究了一种新型6自由度3支链并联机器人的奇异位形,利用机构的运动学反解方程和雅可比矩阵得出了精确的奇异位形的解析形式。从运动学角度分析,奇异位形有3类形式,每种形式都具有不同的物理意义。研究了该并联机器人的第一类和第二类奇异位形,并画出了4种特殊位置的奇异位形。奇异位形的分析对该并联机器人的轨迹规划和控制具有重要的意义。     

高速并联机械手PTP动作优化设计

高速并联机械手轨迹规划的目标为在给定位移与最大加速度的前提下,优化其末端执行器的运动轨迹,使得其运行时间和机械振动趋于最小。本文介绍了一种修正梯形的运动规律,并针对机械手PTP操作的典型工况作柔性路径优化,确定出了一种适合高速并联轻型机械手快速高精度PTP操作的最佳运动轨迹。     

一种新型四自由度并联机器人运动学特性

提出一种新型四自由度并联机器人机构,命名为2UPU／2SPS11机构,该机构可以实现空间的三维移动和一维转动。采用计算机辅助几何法,建立并联机器人模拟机构,得到动平台位置轨迹,并采用拟合法分析动平台速度、加速度。采用解析法建立机构的位置正反解方程．并基于影响系数法推导速度、加速度方程,对计算机辅助几何法的分析结果进行验证。验证结果表明,计算机辅助几何法研究并联机器人的运动学特性是可行的,值得推广。