元胞自动机理论在并联机构工作空间搜索法中的应用

针对传统并联机构工作空间搜索法所得边界精度低、效率低等问题,提出一种通用的基于元胞自动机理论的快速搜索方法。该方法以元胞自动机中邻域思想和黄金分割法原理为基础,研究了并联机构工作空间求解的数值法,并总结出这些方法的不足。通过引入元胞自动机的邻域提取粗糙化边界和搜索方向,并将黄金分割二分法引入维度搜索中,以实现任意精度的边界点搜索,其后仿真算例检验了此方法的有效性与快速性,并与极坐标搜索法、蒙特卡洛法、精确化处理进行对比。分析表明:该算法在求解精度、效率具有明显优势,并且适用于二维、三维的并联机构工作空间的求解。     

基于边界搜索法的4UPS-UPU并联机构工作空间分析

设计了一种4UPS-UPU并联机构,通过矢量代数法求解该并联机构运动学逆解,给出关节变量与末端位姿间的映射关系.采用边界搜索法分析并联机构定姿态时的工作空间,获得工作空间的三维图形,计算工作空间大小.研究该并联机构的支链长度、动静平台半径和运动副转角等结构参数和运动参数对其工作空间大小的影响,为机构的参数优化及轨迹规划提供理论依据.     

一种并联机构最大内切工作空间的几何求解

通过研究一种基于外副驱动的ＤＥＬＴＡ并联机构工作空间的几何求解方法,提出该机构工作空间的最 大内切工作空间的概念,给出任意工作空间截面上最大内切工作空间的内切半径,并以实例给出该机器人最大内 切工作空间的几何形状。     

求驱动为转角的平面并联机构工作空间的方法

先以转角输入作为驱动的平面并联机构为研究对象,提出了求解该类机构工作空间的新方法。再选用3-RRR平面并联机构作为实例,运用该方法理论,设计了该工作空间的求解步骤,并通过VB软件求解了该机构的具体工作空间,验证了该方法的正确行。     

基于球波法的空间并联机构的工作空间快速搜索法研究

以3T1R空间并联机构为研究对象,提出1种基于混沌映射算法原理的球波法,并通过此方法对3T1R并联机构的定姿态工作空间与可达工作空间进行求解,同时,通过球坐标搜索法求解机构的定姿态工作空间与可达工作空间。通过对比两种方法,验证了球波法算法的有效性、快速性。     

一种柔索并联机构工作空间求解策略

针对柔索并联机构中的工作空间求解问题,提出了通过判断柔索在动平台姿态变化前后与平面之间的位置符号是否改变的办法来判断柔索之间的干涉情况,简化了柔索之间的干涉分析算法;同时,通过对动平台的几何简化算法,使得在工作空间求解过程中可以兼顾动平台的复杂外形。由于同时考虑了柔索之间以及柔索与动平台之间的干涉,本文的求解策略可以得到更加有效的工作空间解。     

3-PRS并联机构工作空间求解的SimMechanics实现

3-PRS空间并联机构是2R1T的3自由度机构,由于该空间机构运动的复杂性,故对其工作空间的研究意义重大。以3-PRS并联机构的逆运动学为基础,运用Matlab中的Sim Mechanics功能模块绘制其结构框图,建立该机构的三维实体模型;然后利用数值实例根据滑杆的行程限制条件以及球面副和转动副的转角约束条件采用运动仿真法编程得出了3-PRS并联机构的工作空间。结果表明,该机构的工作空间具有对称性,且内部无空洞,为3-PRS并联机构进一步研究优化设计、控制研究等奠定了一定的理论基础。     

求解3-RRR平面并联机器人工作空间的迭代搜索法

通过对3-RRR平面机器人的工作空间的分析,提出迭代搜索法,基于VB编程建立3-RRR并联平面机器人的参数化设计界面。为并联机构的设计提供参考,为并联机构的设计提供良好的界面。     

Stewart并联机构奇异性与工作空间分析

应用奇异性理论,分析了并联机构在奇异点处的分岔性态。讨论了机构分岔点、理论工作空间和稳定工作空间与静动平台半径比的关系,给出了机构分岔点随静动平台半径比值变化的曲线图,不同比值的机构工作路径跟踪图。研究表明,当静动平台半径比较小时,机构具有较大的工作空间,当静动平台半径比逐渐趋变大时,机构的理论工作空间和稳定工作空间逐渐减小,最后收缩为一个点。     

3-PPR平面并联机构的工作空间分析

对3-PPR平面并联机构利用闭环矢量方法进行了位置正解和位置逆解的分析,建立了该机构的位置正、逆解方程,求出了简单位置正解和逆解的结果。采用MATLAB编程得出了该机构的工作空间,发现输入量的伸长范围和中间杆的伸长范围是影响工作空间形状和大小的主要因素。该研究为3-PPR平面并联机构的动力学研究、优化设计等进一步研究奠定了一定的理论基础。     

基于改进粒子群算法的平面并联机构工作空间边界求解

提出了一种利用改进的粒子群优化算法(MPSO)确定平面并联机构工作空间边界的新方法。制定一个通用目标函数,在平面并联机构达到其极限点时给出最佳值。通过使用改进的粒子群优化算法找到这些点,可以构造出并联机械臂的工作空间边界。为了验证该方法的有效性,以3RRR平面并联机构为例,利用MPSO方法最优化求解,得到工作空间边界的映射;同时,研究了初始位置对工作空间搜索的影响。结果表明,初始点的选择是求解工作空间边界的关键,与离散化方法相比,MPSO搜索过程高效,所得工作空间边界点准确。     

混合驱动平面五杆并联机构的工作空间研究

针对混合驱动平面五杆并联机构,首先,基于杆件封闭矢量方程,推导出机构工作点(x,y)与常速电机、伺服电机不同组合的转角输入的关系。其次,在机构符合混合驱动平面五杆机构构型的前提下,根据上面推导出的关系计算出工作点坐标,从而高效、精确地定位工作点。此外,应用Matlab软件编程实现了同一混合驱动下机构工作点不同装配角度α时的工作空间,直观地表达了工作点所能达到的范围。最后,考虑到无法避免机构构件的制造与装配误差,运用原始误差独立作用原理,定量地推导出误差对工作空间的影响,具有一定的实际意义。     

并联机构工作空间及参数优化研究

以6-PSS Stewart平台为研究对象,分析影响并联机构工作空间的主要因素如并联杆长度、运动副转角、并联杆干涉等对工作空间的约束。采用边界搜索法确定工作空间边界,计算出相应形状的工作空间体积。提出工作空间灵敏度因子来衡量机构参数对工作空间的影响程度。最后根据各机构参数工作空间灵敏度因子的分布情况进行工作空间体积的最优值研究。为并联机构的结构设计和进一步研究奠定了基础。     

新型三自由度并联机构工作空间分析

随着并联机构技术的发展,少自由度并联机构由于具有结构相对简单,控制容易等优点,逐步成为机构学领域新的研究热点,在工业领域有着广阔的应用前景。针对并联机构工作空间较小的特点,对一种新型三自由度并联机构进行研究。该机构的工作空间对称分布于定平台的两侧。在分析其结构特点的基础上,推导出其位置反解方程。根据约束条件,采用数值方法绘制出工作空间的三维立体图和Z截面上的边界图。并定量分析了机构设计参数对工作空间大小的影响。     

用遗传算法解具有给定工作空间的并联机构综合问题

提出一种利用遗传算法求解6自由度空间并联机器人机构综合问题的新方法。该机构的工作空间必须包含预先给定的且具有一定姿态能力的工作空间。为了描述具有一定姿态能力的工作空间，给出了一种简单有效和搜索算法。该法考虑了连杆长度限制、铰链转角限制和连杆干涉。算例表明结构参数可得到有效地优化，从而获得紧凑的机器人机构。     

并联机构工作空间截面形状分析

提出等效杆的概念，分析了两并联杆并联机构、三并联杆并联机构和六并联杆并联机构的定姿态工作空间在不同位置时的截面形状以及与各截面形状对应的并联机构的参数之间的关系。     

欠秩3-UPU并联角台机构工作空间分析

针对欠秩3—UPU并联角台机构的结构特点,首先找出了该机构的几何约束,在此基础上建立了该机构移动副两端虎克铰平行或垂直布置时的位置反解方程。然后利用该机构的几何约束条件,进一步建立了该机构在两种情况下的工作空间的求解方程,为该机构的应用奠定了一定的基础。     

3-UPU并联机构运动学及工作空间研究

根据3-UPU并联机构的结构特点,采用新型数值算法求得机构运动学逆解;通过对机构运动学逆解复合求导,快捷地得到了机构运动学雅可比矩阵;进而对机构进行奇异性分析,得到机构处于奇异位姿时的三种情况;最后,运用极限搜索法结合MATLAB软件求得机构的工作空间。为该型并联机构参数优化等研究奠定了理论基础。     

空间并联机构位置分析的连续法

本文研究了四类由平台式机械手转化得到的空间并联机构的位置正解问题。当输入给定时，这些机构转化为ＲＲＲ—３Ｓ、ＲＲＰ—３Ｓ、ＲＰＰ—３Ｓ和ＰＰＰ—３Ｓ等四种空间多环结构共包括ＲＳＳＲ、ＲＳＳＰ、ＰＳＳＲ和ＰＳＳＰ等四种基本回路。对每个基本回路，用坐标变换矩阵法建立回路方程，进而得到上述四种空间结构的位置方程组，引入连续法，直接求出每种结构的全部位置解。数据实例表明，ＲＲＲ—３Ｓ结构与ＲＲＰ—３Ｓ结构各有１６组解，ＲＰＰ—３Ｓ结构有１２组解，ＰＰＰ—３Ｓ结构有８组解。     

3-CPR并联机构的设计与工作空间优化

提出一种可以实现三维平动的新型正交三自由度并联机构3-CPR。用ADAMS建立虚拟样机对该机构进行运动学仿真实验,表明该机构具有良好的运动学性能。采用搜索法求解机构工作空间,用遗传优化算法对机构工作空间体积进行优化,得到工作空间体积取最大值时机构的尺寸参数。3-CPR并联机构用移动副作为驱动副,具有结构简单、刚度大、输出力大等优势。工作空间的优化结果对该机构在实际应用中具有重要的参考价值。