6 SPS并联机构的运动学仿真与分析

位置正解求解是6-SPS并联机构运动学计算的难点,为方便确定位置正解,在ADAMS环境中为6-SPS并联机构的动平台添加一个初始多自由度驱动,进行运动学仿真。得出仿真位置逆解,并在MATLAB环境中求得理论位置逆解,验证了仿真位置逆解的正确性。将仿真位置逆解作为输入参数驱动此并联机构,得到其位置正解,结果表明:位置正解与初始多自由度驱动的值吻合,说明所得位置正解正确。表明运用上述方法可简单方便地计算出6-SPS并联机构所需的正解,可为此类机构位置正解的求解与控制提供参考。     

基于RecurDyn的4-RPC冗余驱动并联机构的运动学求解

针对4-RPC冗余驱动并联机构进行了结构分析和运动学分析.运用齐次坐标变换公式推导出其运动学逆解,进而求出动平台质心按给定轨迹运动的各支链的运动规律.将在Pro/E中建立的4-RPC冗余驱动并联机构的模型导入RecurDyn中.然后,把由各支链运动规律生成的AKISPL驱动函数添加到该机构模型中,进行运动学仿真.测量出其位移和速度随时间变化曲线.最后,在Recur-Dyn中对动平台质心施加笛卡尔驱动(CMotion)进行仿真测定其位移和速度随时间变化曲线进行验证.结果表明,该机构运动学性能良好.     

基于SimMechanics的新型3UPU UPS并联机器人仿真研究

针对一种新型3UPUUPS并联机器人进行了运动学和动力学分析,建立该并联机器人的运动学及动力学模型,在此基础之上运用Mat Lab中的Sim Mechanics模块精确建立该并联机器人仿真模块。根据该并联机器人的运动情况设计动平台运动轨迹,经逆解模块产生各个支链的运动轨迹,设计PID驱动控制器驱动该并联机器人进行仿真。最后将数值计算与仿真结果进行对比分析,结果表明:该种方式建立的机械模型和控制均都符合实际系统特性,并且避开了并联机构平台复杂的建模过程,对其他并联机构有很大的借鉴意义。     

一种新型六自由度并联机器人设计

为了扩大并联机器人的工作空间,减少整体尺寸,设计一种新型的六自由度并联机器人,它由6个SPS支链连接动平台与滑块,滑块绕定平台旋转以改变动平台位姿。通过在静平台与动平台分别建立静坐标系与动坐标系得到变换矩阵,进而求得六自由度并联机器人的位姿反解,即每个滑块的位置。在得到此并联机器人位姿信息后将每个支链视为二力杆求出每个滑台的受力情况,进而计算得到此并联机器人各位姿驱动力。并提出一种通过线圈拖拽钕磁铁的驱动方式。该新型并联机器人具有Z轴转动不受限制的特点,极大地扩展了其运动范围,且相对常规并联机器人结构尺寸极大减少。     

3-UPU并联机构的运动学仿真与分析

为了提高并联机构的设计效率和准确性,以3-UPU型三平动并联机构为研究对象,对其进行运动学位置正逆解仿真与分析。在ADAMS环境下,得出该机构位置正逆解的仿真曲线。运用MATLAB作出其理论位置逆解曲线并与仿真位置逆解曲线相比较,验证了仿真位置逆解的正确性。将仿真逆解曲线以样条驱动函数形式输入给该机构,得出样条驱动函数下的位置正解曲线并与仿真位置正解曲线相比较,验证了仿真位置正解的正确性。说明了该并联机构的理论数学模型与仿真实体模型的正确性与合理性,为后续的控制提供理论依据。     

一种3 PUPU并联机构的位置分析与动态仿真

针对串联机器人和3-PUU并联机器人机构的结构特点和运动学特性,提出了一种3-PUPU并联机器人机构。研究描述了该并联机器人机构的几何关系,其具有三条相同的支链,且每条支链均以两个移动副作为驱动副。以该机构的运动学位置理论分析为基础,利用SolidWorks建立了该机器人机构虚拟样机,并在ADAMS软件中对机构位置作动态仿真。仿真结果验证了该运动学正反解的正确性。     

具有符号式位置正解的2T1R并联机构的运动学分析与尺度综合

基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构,分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程,计算出正运动学和逆运动学的位置解析式,通过一组算例验证计算结果可靠性。研究机构的奇异性并给出正解奇异和逆解奇异的产生条件。分析机构的工作空间,以给定的工作空间作为约束条件,建立实际工作空间最小化的优化目标,选择天牛群优化算法优化得到满足给定的工作空间且使实际工作空间最小的设计结构参数最优解。结果表明：机构具有符号式的位置正解,且工作空间形状规则,呈对称分布、边界光滑。     

一类3自由度空间并联机器人机构的设计及分析

基于单开链单元理论提出一种分支中含有平面6杆闭回路结构的空间并联机构,该机构的主动副为3个移动副,动平台相对静平台具有二维移动和一维转动(2T1R)自由度.通过将此机构的部分运动副替换又得到另外两种新型2T1R并联机构.分析了这类机构的位置逆、正解,其中位置逆解具有唯一性,而正解有两个.讨论了机构的工作空间和运动耦合性.由于这类机构结构简单,而且其运动学解具有弱耦合性,使得轨迹规划和控制较为简单,因此这类机构具有潜在的应用前景.     

基于BP神经网络5 P4R并联机构位置正解研究

并联机器人机构位置正解问题是机器人机构的应用基础也是运动学研究中的难点之一。针对数值法和解析法的复杂和求解难度以及有时求解的不唯一性,提出了一种多层前向神经网络求解3自由度5-P4R并联机构位置正解的方法。将位置反解作为训练样本,采用学习率可变的BP算法,实现了从驱动工作空间到动平台变量空间的非线性映射,从而得到并联机构运动学正解值。最后给出一组仿真实例,可以看出此方法的有效性与可行性。     

三平动冗余驱动并联机床工作空间与运动学分析

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床机构为研究对象,并对该机构进行工作空间和运动学分析。建立该机构的位置反解模型,并得到带约束条件的位置反解运动方程,利用边界数值搜索法,确定并联机构的工作空间。采用Matlab曲线拟合[1]确定杆长变化与动平台运动位姿关系方程,以此分析冗余驱动滑块位于不同位置状态下,每个杆长的速度、加速度。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

低耦合度PRPaR-2CPR并联机器人机构设计与运动学分析

提出一种支链含平行四边形结构的新型PRPaR-2CPR并联机器人机构，机构由1条PRPaR支链和2条CPR支链构成，具有结构简单、耦合度低、刚度高特点。基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法，对自由度和运动性质进行分析计算，利用杆长约束条件建立运动学方程，计算得到逆解表达式，同时得到正解数值解。另外，根据雅克比矩阵分析出奇位性存在条件，通过位置逆解表达式，运用极限边界搜索法分别得到工作空间和运动灵巧度性能图谱，绘制相应性能图谱加以分析，期望在有限的操作空间范围内获得更好的运动灵活性性能。以任务工作空间内的全局灵巧度作为优化目标，选择遗传优化算法进行结构参数的优化设计。优化后的任务工作空间内灵巧度性能得到极大的改善，使此并联机构运动性能得到改善。     

UVW对位平台运动轨迹规划及实验

为提高触摸屏机械对位平台的贴合精度和效率,对直线电机UVW共平面机械对位平台进行机构运动学分析。运用几何法求解机构位置反解,为平台定位提供理论计算依据;通过MATLAB软件求解机构位置正解,以此为理论依据,仿真求得平台工作空间大小;研究最短轨迹和最小时间轨迹规划算法,并通过实验验证了平台极限轨迹和工作空间与仿真结果一致。以视觉检测平台对不同轨迹规划的速度和时间进行实验验证,证明了该轨迹规划对于提高触摸屏机械对位平台贴合性能的合理性和可行性。     

三平动冗余驱动并联机床误差分析及标定方法的研究

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床为研究对象,对该机构进行运行学分析,在此基础上以矢量微分法建立包括球铰铰链点、伸缩杆杆长、冗余线性模组的位置和方向向量在内的48个结构参数的误差雅可比矩阵,并在MATLAB中计算得到各误差源对机床动平台末端位姿的影响。建立基于运动学逆解的标定模型,并用Gauss-Newton非线性最小二乘法求解出机构48个结构参数的实际值,通过MATLAB仿真验证了标定算法的有效性。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

基于虚拟样机的DELTA并联机械手动力学仿真和伺服选型

通过编程逆解DELTA机械手最大运动空间轨迹;采用虚拟样机技术,利用ProE/Mechanism和ADAMS软件对DELTA并联机械手进行动力学仿真,对比验证机构仿真结果,得出驱动轴运动参数;在此基础上,提出一种伺服电机精确选型的新方法。所建立的虚拟样机模型也为DELTA机械手的研究提供了一个运动学分析和控制的平台。     

精密并联机器人运动轨迹规划的研究

对并联机器人末端轨迹的速度和位置规划算法进行了研究.基于并联机器人的运动学逆解模型和雅克比矩阵给出了各个杆位置和速度的算法.提出了采用梯形速度曲线的方法对并联机器人的末端轨迹速度进行规划.在笛卡尔空间内提出了直线和圆弧插补算法对并联机器人的末端轨迹的位置进行规划.以末端轨迹分别为直线和圆弧时进行了速度和位置规划并进行仿真分析.仿真分析结果表明:并联机器人的各个杆的位置和速度变化曲线与末端轨迹的位置和速度规划一致且光滑连续.该方法考虑了轨迹的位置和速度控制,简单实用,仿真结果为以后该机构的运动控制提供了依据.     

基于3D打印并联机器人机构的工作空间分析

以一种新型三自由度并联机构3-HSS为研究对象,对该机构进行运动学逆解分析,推导出该并联机构的运动学逆解方程,并求解了并联机构的雅可比矩阵,采用Gosselin几何法编程对该并联机器人的工作空间和边界进行研究,得到比较规则的工作空间,且该构型并联机构的工作空间连续,无空洞,并呈现一定的对称性。该研究能够满足当前3D打印技术的设计需求,并为并联机构进一步优化研究提供了理论依据。     

3-TPS(RRR)型并联机床的工作空间分析

对东北大学新开发的3-TPS(RRR)型并联机器人的工作空间问题作了讨论，提出一种基于并联机构运动学逆解的并联机构工作空间极限边界数值搜索算法，给出了相应的计算框图，并通过仿真得到了并联机床工作空间的实体模型。     

基于神经网络的并联机床位姿误差分析与补偿研究

为了解决并联机床位姿误差补偿这一难题,以六自由度并联机床为研究对象,基于并联机床的运动学逆解建立了位姿误差模型,得到了并联机床驱动杆杆长误差和铰链点位置误差与并联机床动平台位姿误差的关系。铰链点位置误差可以通过调整杆长来弥补,由于驱动杆杆长误差难以测量,所以基于BP神经网络设计了一种改进的修正系统输入法对并联机床动平台的位姿误差进行补偿。仿真结果表明,经过补偿后的位姿误差明显小于补偿前的位姿误差,验证了并联机床位姿误差分析与补偿方法的可靠性。     

一种三自由度并联稳定平台机构的位置与工作空间分析

根据并联机器人机构结构综合理论,提出一种能够实现空间一平移两转动的三自由度并联机构。以单开链单元和方位特征集理论为基础,对机构进行拓扑结构特征的分析和位置分析,建立了位置正逆解的方程,然后进行了解耦性和奇异位形的分析,最后对其工作空间进行分析。该机构易于控制和轨迹规划,在船舶稳定平台等领域有良好的应用前景。     

两种具有弧形移动副的3-RPS并联机构运动学分析

提出两种3-RPS并联机构,其分支运动链均由一个转动副R、一个弧形移动副P和一个球铰S构成。第一种并联机构的驱动副轴线共线,第二种的驱动副轴线相互平行。运用螺旋理论,对这两种并联机构的自由度、位置反解、传动效率系数进行分析。第一种并联机构动平台的转动中心为弧形连杆的中心,动平台绕Z轴的旋转相对其他两个方向的旋转具有解耦性;第二种并联机构动平台的转动中心是各支链球铰中心与弧形连杆中心连线的3条直线的交点,此交点随动平台的位姿变化而变化;此外,它们的传递效率系数与支链球铰的移动方向有密切关系。