Stewart平台机构在雷达领域中的应用探讨

简要介绍了Stewart平台机构的发展历程、特点及其应用情况,重点对Stewart平台机构在雷达领域中的应用前景进行了可行性探讨,同时指出了需要解决Stewart平台机构的位置正反解、工作空间分析、运动和动力分析等关键技术问题。     

大射电望远镜精调Stewart平台结构刚度分析

建立了大射电望远镜精调Stewart平台的有限元模型,对其位于典型工作位置的结构进行了刚度和模态分析。利用Ansys参数化设计语言(APDL)实现有限元模型的参数化设计,使之能对锁定在不同位姿的Stewart平台结构进行刚度和模态分析,从而计算出Stewart平台在其任务空间内的刚度和固有频率分布。根据伺服系统设计准则,进一步确定了Stewart平台的伺服带宽。     

基于Stewart结构的并联平台工作空间与刚度分析

根据Stewart结构的运动学原理,分析了并联平台的工作空间,并采用对分法对工作空间边界进行了分析了并联平台的刚度,给出了刚度计算模型,通过计算和仿真得到了该并联平台的工作空间及刚度引起的位置和方向的变化规律。     

3-6Stewart平台安全机构设计

提出了一种通过优化杆长的最大伸长比来进行Stewart平台安全机构设计的方法。首先用 Stewart平台上平面顶点轨迹圆的集合定义了顶点空间 ,并通过设计伸长比 ,生成不同的顶点空间 ;进而在考虑上平面几何约束的条件下建立约束方程 ,在顶点空间内 ,将满足约束条件的机构的设计问题转化为三角形方程组解的存在性问题 ;最后利用 Strum定理来确保在任一组顶点轨迹圆上都存在满足约束条件的实解。仿真实验表明 ,应用该方法设计出的 Stewart平台不但能够满足机构的约束 ,而且具有最大的工作空间。     

六自由度Stewart平台误差建模及误差补偿分析

以六自由度Stewart平台为研究对象,分析了Stewart平台误差来源,同时为提高Stewart平台工作质量,引入了一种有利于提高Stewart平台精度的运动学标定方法,并运用运动学逆解方法建立了Stewart平台误差模型,进一步计算出平台输出端位姿,此外,还提出了运用最小二乘法实现运动参数测量的方法。     

改型Stewart平台性能分析及优化

从工作空间和基于雅可比条件数的灵敏度两方面对一种改型Stewart平台进行了分析,讨论了一些结构参数对平台性能的影响,分析得出这些参数的变化对工作空间和灵敏度的影响效果相反。以工作空间和灵敏度最优为目标对一些结构参数进行了优化。     

Stewart平台的力工作空间初步分析

基于 Stewart并联机器人杆长工作空间提出力工作空间的概念 ,对一类 Stewart平台分几种情况进行讨论 ,得到相应的解析解 ,并有数值算例为证。对于更一般的讨论 ,问题将很复杂 ,已很难得到解析解。因此本文只是对这一问题的初步探讨 ,为工作空间的设计提供一个有益的参考     

6-SPSR驾驶模拟器平台设计及机构理论分析

提出一种可连续转弯的6-SPSR驾驶模拟器平台机构的设计,详细介绍机构的组成及工作原理,并对机构进行了理论分析。该平台在传统的Stewart模拟驾驶器平台机构的基础上,增加了可以围绕Z轴无限旋转的上平台,有效地提高了绕Z轴旋转的回转行程,弥补了经典的Stewart模拟驾驶器平台机构不能模拟车辆大角度转弯的缺陷,增加了驾驶模拟器平台的工作空间,从而有效地提高模拟的真实性,且控制算法也比较简单。     

新型微创手术机器人Stewart位姿平台工作空间分析

随着自然腔道内镜手术(NOTES)技术逐渐成熟,对手术器械的要求也越来越高。目前影响NOTES技术推广的主要因素是通道过小,没有良好的操作三角,使其工作空间性能受限,以及术者使用器械过程中的主观不适感。因此,工作空间和人机界面在NOTES器械的研究中受到广泛重视。Stewart平台通过自身位姿的调整,能够广泛的运用到新的手术机器人中,用于实现调整手术末端装置的位置空间大小。本文基于1种新型NOTES手术机器人的工作原理,着重对手术机器人中的Stewart平台进行结构上的分析,并基于其运动反解和Stewart平台结构设计参数,结合利用搜索法和二分法的算法来计算工作空间,为新型手术机器人整体工作空间运动分析提供基础,并推进其在NOTES中的应用。     

并联结构六维力传感器性能分析与优化设计

基于螺旋理论和空间模型理论绘制了Stewart平台型六维力传感器的性能图谱,总结了结构参数对传感器各性能指标的影响规律;在此基础上对大型Stewart平台六维力传感器的结构进行了非线性单目标、多目标优化设计,为具有普通球形铰链大型Stewart平台六维力传感器的设计和优化提供了依据.     

大射电望远镜馈源精调试验平台的运动学研究

设计了一种包含两级 Stewart平台构型的大型球面射电望远镜馈源精调试验平台 ,该平台具有位姿实时测量和跟踪定位功能。文中详细讨论了试验平台运动学正逆解的求解方法 ,并按照几何约束条件验证了它的工作空间 ,这些工作可为大射电望远镜馈源支撑系统的结构优化设计提供有益的依据。     

大型射电望远镜类Stewart平台的奇异性研究

将大型射电望远镜的悬索馈源舱体系统类比于Stewart平台,对其进行奇异性的研究。考虑柔性悬索只能承受拉力的特点和天文观测的要求,分析了馈源舱的可实现工作空间。基于系统的非线性静力平衡方程,根据力传递Jacobian矩阵的行列式和条件数,剖析了工作空间内部的力奇异性。研究结果为确定系统工作空间提供了依据,为改进系统结构设计,消除奇异性提供了参考。     

基于改进蚁群算法的Stewart平台奇异性分析

针对Stewart平台的奇异性分析,以雅可比矩阵行列式为目标函数,将奇异性分析问题转化为在并联机构可达工作空间内的连续优化问题。通过对基本蚁群算法中的全局搜索、局部搜索以及信息素更新规则等环节进行有效的调整,构成了更加适用于连续优化问题求解的改进蚁群算法。采用该算法进行了Stewart平台的奇异性分析,结果证实了改进蚁群算法具有较好的全局优化能力和较快的收敛速度,从而为解决并联机构奇异性分析这一类问题提供了有价值的参考。     

Workspace Analysis of a Six-Degrees of Freedom, Three-Prismatic- Prismatic-Spheric-Revolute Parallel Manipulator

This paper studies the workspace of a six-degrees-of-freedom parallel manipulator of the general three-PPSR (prismatic-prismatic- spheric-revolute) type. It is known that a drawback of parallel manipulators is their limited workspace. To develop parallel mechanisms with a larger workspace is of use to potential applications. The mechanism of a three-PPSR manipulator and its variations are briefly analysed. The workspace is then investigated and the effects of joint limit and limb interference on the workspace shape and size are numerically studied. The constituent regions of the workspace corresponding to different classes of manipulator poses are discussed. It is shown that the workspace of this parallel manipulator is larger than that of a comparable Stewart platform, especially in the vertical direction.     

500m口径球面射电望远镜馈源二次精调平台

采用6-TPS Stewart平台作为500m口径球面射电望远镜馈源的二次精调平台,针对500m口径球面射电望远镜观测时对精调平台设计的特殊要求,基于极限姿态和次最优局部灵巧度,研究了兼顾工作空间、灵巧度以及避免构件间干涉三方面因素的构型参数综合设计方法,给出了一组满足项目要求的构型参数。     

新型6-PSS并联机器人工作空间分析

提出一种由Stewart平台演绎而来的正交6－PSS并联机器人新机型，介绍其结构布局特点，基于位置反解及其结构约束条件，绘制其工作空间的轮廓图，并定量分析该并联机器人RPY角和机构尺寸参数对其工作空间大小的影响，为该并联机器人的设计与实用化提供理论依据。     

A novel numerical approach for workspace determination of parallel mechanisms

In this paper, a novel numerical approach is proposed for workspace determination of parallel mechanisms. Compared with the classical numerical approaches, this presented approach discretizes both location and orientation of the mechanism simultaneously, not only one of the two. This technique makes the presented numerical approach applicable in determining almost all types of workspaces, while traditional numerical approaches are only applicable in determining the constant orientation workspace and orientation workspace. The presented approach and its steps to determine the inclusive orientation workspace and total orientation workspace are described in detail. A lower-mobility parallel mechanism and a six-degrees-of-freedom Stewart platform are set as examples, the workspaces of these mechanisms are estimated and visualized by the proposed numerical approach. Furthermore, the efficiency of the presented approach is discussed. The examples show that the presented approach is applicable in determining the inclusive orientation workspace and total orientation workspace of parallel mechanisms with high efficiency.

     

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。     

大射电望远镜精调Stewart平台并联机器人伺服带宽分析

利用有限元通用软件ANSYS建立了大射电望远镜精调Stewart平台并联机器人的有限元模型；采用ANSYS参数化设计语言(APDL)实现了该模型的参数化设计；通过对任意位姿结构进行模态分析，计算出并联机器人在其工作空间内的固有频率分布；根据伺服系统设计原则，确定了该并联机器人的伺服带宽。