针对高速Delta机器人杆件优化的研究

为了充分发挥高速Delta机器人误差累积小、运动速度快的优点,需对Delta机器人进行杆件优化的研究。在建立系统运动学和刚体动力学模型的基础上,定义了全局灵巧度与主动臂冲击振动函数,根据Delta机器人的实际工作要求,对其进行了轨迹规划。利用MATLAB遗传算法工具箱,分别以灵巧度与冲击振动函数作为适应度函数,求得各自全局的最优解,再以求得的最优解作为杆件尺寸的上下界,利用权重系数变换法将灵巧度与冲击振动函数这一多目标优化问题转化为单目标优化的问题,据此综合出一组满足优化目标的尺度参数,为Delta机器人的结构优化设计提供了参考依据。     

多输出3D打印冗余并联机器人的设计与分析

设计了一种新型多输出3D打印机器人,该机器人机构以Delta并联机构为主构型,以Stewart并联机构为辅助构型,在末端执行器上布置多个打印头,实现多输出。根据建立的运动学模型,分析了该机器人机构的运动学反解,得到速度雅可比矩阵,解得各驱动关节的速度和加速度。给定动平台的运动轨迹,仿真分析了机构的运动协调性,并对机构的灵巧性与静刚度进行了分析。     

4自由度并联机器人刚度分析

少自由度并联机构应用于机床上时要求具有很高的刚度,而少自由度并联机器人的刚度和机器人雅可比矩阵有很密切的关系。采用螺旋理论方法求出了4-RUC 4自由度并联机构的雅可比矩阵,推导出4自由度并联机器人的刚度计算公式和条件指数计算公式,分析了少自由度并联机器人在某一位置时(z=0)最大和最小刚度所在的方向,给出了这种4自由度并联机器人的最大和最小刚度曲线,通过曲线可以评价出此并联机构在各个方向上刚度大小,为这种机器人的应用和开发提供了有力的依据。     

Delta机器人期望工作空间求解算法研究

针对并联机器人工作空间存在一些病态的不连续空间,提出来了一种Delta机器人期望工作空间的求解算法。首先,由Delta机器人运动学出发,给出了机器人实际工作空间的表达式,并将工作空间分成上下界进行求解;然后,通过将给定形状的规则期望工作空间的上下界与机器人实际工作空间的上下界进行比较,从而得到期望工作空间;最后,在Matlab软件上对算法进行了验证。所提出的算法可适合于不同形状期望工作空间的求解,并且较几何分析法更简便、更易于编程实现。     

Delta并联机器人运动学与动力学仿真研究

以Delta并联机器人为研究对象,用三维设计软件Pro/E建立其样机模型,通过简化Delta并联机器人机构模型,用D-H矩阵法建立其运动学方程,得出正、逆解,给定动平台的运动轨迹进行轨迹规划,用Matlab软件计算出各支链的驱动臂张角,将样机模型和计算结果导入到ADAMS软件中,添加约束驱动等,进行运动学和动力学仿真分析,所得结果与理论计算结果一致,为Delta并联机器人的设计、优化和运动控制提供依据.     

3-RSR并联机器人静力学和刚度的研究

运用螺旋理论求得3-RSR并联机器人的雅可比矩阵,利用雅可比矩阵建立了动平台所受外力和外力矩到驱动关节的映射关系,使静力学计算变得十分简单,还可以求得动平台的刚度矩阵,并为动力学研究打下基础。     

基于雅克比矩阵条件数的Delta并联机构参数优化研究

通过建立Delta机构的空间模型,将机构尺寸抽象化处理,用向量法和导数法求取Delta机构的雅可比矩阵表达式,并以机构条件数分布及奇异形位分析来进行参数优化研究。     

并联机床的灵巧度评价指标及其应用

研究了并联机床的灵巧度评价指标及其在实际加工中的应用。介绍了一种新型的五自由度并联机床,该机床机构具有五个驱动分支和一个约束分支,可以实现三维移动和二维转动。建立了该机床机构的雅可比矩阵,得到了三个影响机床机构灵巧度的指标,即条件数、最小奇异值、可操作性;并通过对这三个并联机床灵巧度评价指标进行分析,定义了两个灵巧度的综合评价指标-综合灵巧度系数和综合灵巧度,分别作为评价不同位形下灵巧度和整个刀位文件灵巧度的指标。最后,介绍了在实际加工中对不同加工轨迹的灵巧度进行综合评价的方法。实验结果表明:机床实际加工100平面圆,对各向同性有较高要求时的最优加工轨迹为z=650 mm,保证了机床加工过程中应具有良好运动和动力学性能的要求。     

五自由度教学机器人运动学及工作空间分析

以一种教学五自由度机器人为研究对象,对其进行了运动学分析和工作空间仿真。采用D-H方法推算出运动学方程的变换矩阵,得到运动学正解及利用反变换法获得运动学逆解;根据矢量积方法给出了机器人的速度雅可比矩阵。最后利用包络法分组解法求解了该机器人实际工作空间曲面,为该教学机器人的结构优化、动力学分析和运动控制提供了依据。     

差动式自适应管道机器人的驱动特性研究

为解决管道机器人过弯时驱动轮与管壁间的相对滑动问题以及机体对管径尺寸的适应问题,设计了采用一个电机进行驱动并具备差动能力和自适应变径能力的管道机器人。分析了机体差动机构的传动特性,理论推导了管道机器人变径机构工作状态时的受力方程,得到了机器人运行时驱动轮与管壁之间的力学关系式。构建了机体管内运动模型,并分析了机体在不同位姿条件下,模型中各轮的运动参数变化情况。建立机器人在组合管中运动的虚拟样机模型,通过仿真实验对机体的差动特性进行了验证,结果表明机器人可以无干涉过弯,并展现出了良好的驱动性能。     

Delta快速分拣机器人轨迹优化算法研究

在保证效率的前提下提高机器手末端执行器的稳定性进行了研究,利用Delta快速分拣机器手提出了以执行时间和抖动最优为目标的轨迹规划和优化方法.使用三次样条函数对Delta快速分拣机器手进行了合理的轨迹规划,然后建立了以时间和抖动最优为目标的数学模型,利用遗传算法对其进行优化,并实现了轨迹的双目标优化.最后对其进行了仿真和...     

机器人多路径空间定位精度测定方法研究

研究一种适用于工业机器人操作现场的多路径空间定位精度测定在和算法，并给出结构优化的技术数据及系统仿真结果。本方法也可用于其他空间运动机构的定位测量。     

三指机械手可达空间的仿真技术研究

以三指机械手可达空间的计算机仿真为背景,利用Mathematica编制了三指机械手可达空间的仿真程序,获得了较理想的仿真结果,为进一步进行机械手的结构优化设计和控制系统研究工作提供了新的条件.     

空间机器人悬挂系统重力补偿研究

在地球表面模拟月球的低重力环境,需要对模拟器进行重力补偿。采用宏微机构,能满足大行程和高精度的要求。采用质心恒张力吊挂原理,设计了一种恒张力控制重力补偿机构,为移动性能综合实验提供多吊点的月面低重力环境模拟。对张力控制吊挂装置进行了力学分析和振动分析,对控制系统的设计要点进行了说明。大量的现场试验和不同的工况试验表明:能够满足模拟器大行程和高精度运动的重力补偿,补偿精度达到98%,能够满足试验要求。该系统已用于某研究所定型产品试验。     

基于PMAC的工业码垛机器人控制特性研究

以工业码垛机器人控制系统及其控制特性为研究对象,设计了一种基于工业控制计算机(IPC)+多轴运动控制卡(PMAC)的模块化分布式控制系统,探讨了工业码垛机器人控制系统的理论建构和工程实现问题,并通过工程样机长时间、多样式的码垛作业实验,证实该工业码垛机器人控制系统能可靠实现伺服控制、路径规划、状态监控和人机界面操作.     

Delta机械手动力尺度综合

研究广泛用于高速抓放操作的Delta机械手动力尺度综合方法。在建立系统运动学和刚体动力学模型的基础上,利用奇异值分解原理,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位形的出现条件。在考虑工作空间/机构尺度比、速度、精度和刚度等尺度和映射特性约束基础上,利用工程实例研究映射特性约束对尺度参数和动力学性能评价指标的影响规律,并据此综合出一组在满足上述约束条件下使得系统动力学性能最优的尺度参数。     

Delta并联机器人运动学分析

运用空间几何学和矢量代数的方法建立了三自由度Delta型并联机器人机构的简化模型,求解得到并联机器人位置逆解方程,给出了正解的数值解法,结合算例验证了计算公式的正确性;设计了位置逆解的人机界面,通过数值计算,得到了并联机器人的工作空间。