六自由度运动平台位置反解的建模与仿真研究

应用MATLAB/Simulink对实验室研制的六自由度运动平台位置反解建模、仿真、分析,通过对上平台进行垂荡、纵荡、横荡、纵摇、横摇和艏摇六个自由度方向上的运动仿真分析,得到了六个液压缸的长度变化规律,更直观的了解了平台在不同运动情况下的运动规律。     

Stewart型六自由度运动平台反解算法研究

Stewart型六自由度运动平台,能够完成空间中六个自由度的运动。该文通过研究Stewart平台的机构特点和相关理论,总结出其运动学反解的运算规律,根据运动规律编写了反解算法,并通过Matlab中的Simulink建立了运动模型。给定目标姿态曲线,通过运算对运动仿真模型进行控制,即可得出运动曲线。通过比较仿真曲线与目标姿态曲线的吻合程度,即可判断算法的正确性。该研究过程为六自由度运动平台及其控制系统搭建提供了理论依据,为六自由度运动平台作为振动台进行测试试验奠定了基础。     

基于 SolidWorks Motion 的六自由度平台运动仿真

为了更直观地了解六自由度平台的运动规律,根据高等空间机构学理论,建立了六自由度平台位置反解数学模型,利用SolidWorks构建了六自由度平台的三维实体模型,然后使用Solid-Works Motion模块对平台进行了运动仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性和机构设计的合理性,对后续的轨迹规划和结构优化具有重要参考价值。     

六自由度并联机构在激光加工中的应用研究

提出以六自由度并联机构作为激光头空间运动的控制机构，基于加工原理和控制需要分析了Stewart平台的位置反解，在此基础上得出Stewart平台位置反解计算方法，为激光三维加工的机构控制提供理论依据。     

一种新型的人体仿真体验平台及其位置反解

提出了一种新型的人体仿真体验平台—7自由度平台,并为其反解提供解决办法。该平台具有除横移、纵移、垂直、俯仰、翻滚、偏航进行六自由度运动外,还能在六自由度运动的同时进行≥360°的高速旋转。通过其运动学分析提出其反解方法,把7自由度机构的位置反解简化为6自由度机构的位置反解和一个独立的冗余自由度旋转的位置处理。通过实例应用表明,利用本方法能够得到令人满意的反解,并在一种特种影院的应用中获得了很好的体验感受。     

6自由度3-PRPS并联机器人运动规划分析及仿真

6自由度3-PRRS机构是基于Stewart平台设计出来的一种特殊构型的新型并联机构。为了准确分析该机构运动学特性并从运动规划角度研究机构关键参数与机构运动的关系,建立了有效的运动学模型对机构进行分析,给出了位置反解,同时面向工程应用提出了运动规划,然后利用ADAMS软件进行仿真分析。其中建立了不同平台尺寸比率k的模型,对动平台施加运动来观察、研究比率k的变化对连杆运动产生的影响,给出了3-PRRS机构关键参数比率k与机构运动的关系。分析结果为该类型机构位置反解研究提供了可行路径,避免了大量的数学计算和编程工作,提高了工作效率;并有助于在3-PRRS机构设计中,针对不同应用场景合理选择不同的参数模型。     

6-SPU并联机器人的轨迹规划与仿真

针对航空制造领域中对飞机机翼等大型工件的高加工精度、高生产效率等要求。首先,通过螺旋理论对6-SPU并联机器人进行了机构自由度的分析,并根据弗莱纳-雪列空间三元矢量原理以及并联机构的逆运动学求解方法,对6-SPU并联机构动平台的运动规划进行了分析和研究,得到机构动平台在加工过程中的相应位姿。然后,利用齐次坐标变换矩阵和逆解运算公式进一步确定6-SPU并联机构动平台上末端执行器按照预期运动轨迹移动时在驱动副上所施加的驱动运动规律。最后,借助三维软件SolidWorks及MATLAB中Simulink仿真模块进行建模仿真,进而验证了对并联机构运动轨迹规划的可行性,为移动式并联加工平台的工程设计提供理论基础。     

闭环双驱动混合输出六自由度并联机构运动分析

提出一种分支含闭环双驱动单元、可实现混合输出的六自由度并联机构。分析了动平台混合运动时驱动分支的等效形式,以及独立位姿运动和振动时驱动分支的等效形式;分析了混合运动关于位姿运动输入和振动输入的位置反解,对振动输入的位置反解设计了基于机构运动特点的逐次逼近法;运用螺旋理论求得动平台混合运动时关于全体12个独立广义坐标的一、二阶影响系数,得到从广义输入到动平台旋量速度、加速度的线性映射;通过数值算例分别对位姿运动输入和振动输入的理论分析结果进行了验证,算例仿真表明,提出的两种双驱动输入分配计算规则均能得到确定的混合运动输出。     

带连杆六自由度并联振动台控制方法

对于并联运动平台,将液压缸体固定,由轻量化连杆传递运动可降低液压缸运动的惯性力和铰接处摩擦力。以一种带连杆的六自由度并联振动台为研究对象,基于位置正解算法提出带连杆六自由度振动台位姿控制策略。对振动台进行了运动学分析,通过局部坐标变换推导出位置正解计算方法。利用SimMechanics建立了带连杆六自由度振动台的动力学模型。结合PI控制器、雅克比矩阵以及正解算法,应用MATLAB/Simulink搭建了完整的闭环控制模型。最后通过阶跃响应与正弦响应仿真验证控制策略的有效性。     

基于Pro/E与Simulink的Delta并联机器人运动仿真

针对"三自由度并联机器人的运动空间比传统六自由度并联机器人受到更多约束,以及其运动特性也更加复杂"的问题,将可视化运动仿真分析技术应用到并联机器人的研究上。以三自由度Delta并联机器人为例,在复杂轨迹下其整体位姿难以直观想象;为了便捷、高效地实现Delta并联机器人可视化运动仿真分析,结合SimMechanics Link接口软件,以Pro/E与Simulink/SimMechanics为仿真开发平台,提出了采用三维模型转换成SimMechanics模型的建模方法,并建立了SimMechanics模型,进行了仿真。研究结果表明,该方法能够直观地对Delta并联机器人进行可视化运动仿真分析,进而可为并联机器人机构的选型及优化、控制器的设计提供参考依据。     

一种串并联式Stewart平台机构的误差分析

设计了一种由双级并联机构组成的位姿精调试验平台 ,分析了平台上每个铰链点的位置误差和各支链的长度误差对试验平台末端执行器运动精度的影响 ,建立了试验平台末端误差的数学模型。仿真结果表明 ,该机构的位姿误差具有线性叠加性 ,这种串并联平台末端误差的相对变化量很小 ,基于该构型的试验平台可达到较高运动精度。     

大型液压Stewart平台动态耦合特性

耦合现象在液压Stewart平台中普遍存在,以大型液压Stewart平台为目标,采用AMESim和SimMechanics对液压部分及平台机构部分分别建模。通过软件接口建立联合仿真体系对平台动态耦合进行定量分析,数值模拟6缸动态特性在一致和有差异的情况下动态耦合的强度和规律,该仿真体系针对液压与并联机构进行分布式建模,改善了建模精度。建立大型液压Stewart平台通用联合仿真模型,为Stewart平台的耦合研究提供了有效的理论研究手段,能够针对平台进行前期耦合预测,保证设计方案的准确性与可靠性。     

Direct position analysis of the Stewart platform mechanism

The direct position analysis of the Stewart platform mechanism (SPM), that is to find position and orientation of the platform when a set of actuator displacements is given, has been performed in closed-form. The analysis has been carried out by referring to a general kinematic model which has been derived on the basis of the characterization presented by Stewart. All the different SPM arrangements can be analysed in an unified way by this model. The analysis leads to a 16th order polynomial equation in one unknown from which 16 different positions and orientations of the platform can be derived. This new theoretical result is confirmed by numerical examples.     

并联六坐标测量机测量模型的研究

建立和求解并联坐标测量机的测量模型是并联机构位置分析的正解问题，是其工作空间、控制算法和测量精度等研究的基础，为降低建立和求解测量模型的难度，设计了演化Stewart平台型的并联六坐标测量机，介绍了其特点，建立了推导测量模型的坐标系，按空间并联机构理论，采用等效机构法获得了测量模型的解析解，利用Matlab语言编制程序求解测量模型，得到了不同初始条件下测量模型的数值解，通过位置反解检验仿真结果，证明了测量模型的正确性。     

基于Simulik的火炮反后坐装置反面问题计算

火炮反后坐装置反面问题计算是火炮设计的重要环节,Simulink是基于Matlab软件的图形化建模仿真工具,为尝试Simulink用于火炮反后坐装置反面问题的可行性,在分析该问题计算模型基础上,搭建了某型火炮相应的Simulink模型框图,通过仿真得到了理想的计算结果,说明了Simulink用于火炮反后坐装置反面问题计算的有效性。同时,比较了Simulink建模和m文件建模的优缺点,指出Simulink在模型直观性、仿真参数选择和变量观测上具有很大的便利性。最后给出了Simulink建模的若干建议。     

3-6Stewart平台的正向运动学数值求解分析

针对 Stewart平台正向运动学求解的困难 ,建立了 3- 6 Stewart平台正向运动学数学模型 ,同时采用改进的Newton- Raphson方法进行数值求解。并利用消元法进行模型简化 ,迭代初值采用先粗后细的方法选取。仿真分析表明 ,该方法提高了效率和计算稳定性。     

新型三转动并联机构的动力学分析

提出一种基于Stewart机构的新型三转动并联机构,该机构有三个驱动缸和三个拉杆,能实现三自由度的转动.建立该机构的运动学方程,推导其运动学反解的封闭解和运动学正解的数值解,然后建立系统的动力学方程,最后对其动力学特性进行仿真分析.该新型并联机构在运动模拟领域具有广阔的应用前景.     

稳定平台电机负载仿真模型的建立及验证

稳定平台可以很好地隔离载机飞行过程中的角扰动,而控制系统的设计对其隔离性能的实现至关重要。针对在使用Simulink仿真时,数学模型中电机特性以及负载的影响难以确定的问题,通过实验数据对模型校准,以及设计的3种不同模拟负载进行了试验验证,从而得到了精确的仿真模型。研究结果表明,该模型能够真实反应电机及负载的特性,有利于稳定平台控制系统的仿真设计,保证了稳定平台的Jl~,N交付。     

Accuracy analysis of Stewart platform based on interval analysis method

A Stewart platform is introduced in the 500 m aperture spherical radio telescope(FAST) as an accuracy adjustable mechanism for feed receivers.Accuracy analysis is the basis of accuracy design.However,a rapid and effective accuracy analysis method for parallel manipulator is still needed.In order to enhance solution efficiency,an interval analysis method(IA method) is introduced to solve the terminal error bound of the Stewart platform with detailed solution path.Taking a terminal pose of the Stewart platform in FAST as an example,the terminal error is solved by the Monte Carlo method(MC method) by 4 980 s,the stochastic mathematical method(SM method) by 0.078 s,and the IA method by 2.203 s.Compared with MC method,the terminal error by SM method leads a 20% underestimate while the IA method can envelop the real error bound of the Stewart platform.This indicates that the IA method outperforms the other two methods by providing quick calculations and enveloping the real error bound of the Stewart platform.According to the given structural error of the dimension parameters of the Stewart platform,the IA method gives a maximum position error of 19.91 mm and maximum orientation error of 0.534°,which suggests that the IA method can be used for accuracy design of the Stewart platform in FAST.The IA method presented is a rapid and effective accuracy analysis method for Stewart platform.