新型并联机器人坐标测量机误差建模与仿真

介绍了一种新型五自由度并联机器人坐标测量机机构,该测量机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。为了给该坐标测量机实际误差的补偿和控制奠定理论基础,提高测量精度,改善测量性能,根据其位置反解数学模型,导出了测头位姿误差与各运动副位置误差、调节器运动误差及测头长度误差之间的相互关系,建立了该测量机的误差模型,并通过计算机仿真对误差模型的正确性进行了验证。     

一种新颖并联运动坐标测量机的误差建模与仿真

给出了三自由度并联运动坐标测量机的运动学模型,依据全微分理论,导出测头位置误差与各运动副误差及移动副运动误差之间的相互关系,建立了该坐标测量机的误差模型。用计算机对所建误差模型进行了仿真,讨论了机构参数误差对测量结果的影响,为运动校正和控制奠定了基础。     

一种新颖并联运动坐标测量机的误差建模与仿真

给出了三自由度并联运动坐标测量机的运动学模型，依据全微分理论，导出测头位置误差与各运动副误差及移动副运动误差之间的相互关系，建立了该坐标测量机的误差模型。用计算机对所建误差模型进行了仿真，讨论了机构参数误差对测量结果的影响，为运动校正和控制奠定了基础。     

三自由度并联机构坐标测量机误差建模与仿真

给出了三自由度并联机构坐标测量的运动反解模型,依据矩阵全微分理论,导出测头位姿态差与各运动副位置误差及调节器运动误差之间的相互关系,建立了新型坐标测量机的误差模型。通过计算机仿真,讨论了机构参数误差对测量结果的影响,为实际误差的补偿写控制奠定了理论基础。     

一种新型四自由度并联机构的运动学分析

对一种新型的四滑块驱动的二平移二转动并联机构,进行了结构学分析,包括其自由度计算及输出运动类型分析;给出了位置分析的正、逆解,用一维搜索法求解了其数值位置正解,还对该机构的工作空间进行了分析。该机构可作为虚轴坐标测量机、并联机床及其他运动平台的可选机型,为该并联机器人机构的误差分析、动力学分析计算及工业应用奠定了基础。     

3-PSS并联机构正解及其在坐标测量机中的应用

针对传统坐标测量机和关节臂测量机存在的技术局限,基于3-PSS并联机构原理,提出了只需一只长光栅、一条精密导轨即可实现三维空间精密测量的坐标测量机,并研究了测量系统的测量模型、测量误差模型及并联机构误差平均效应.根据并联机构基本理论建立了测量机的六杆测量模型,在此基础上进行了杆长制造、装配误差和光栅读数误差的理论分析.然后,从理论上展示和说明了并联机构存在误差平均效应的数学本质和依据.最后,介绍了样机的设计及制造,并给出初步的实验结果.在没有进行误差修正和系统标定的前提下,该样机在X,Y,Z3个坐标方向上的测量误差分别为0.029 mm,0.045 mm和0.058 mm.得到的结果可指导新样机的优化设计.     

三自由度并联姿态测量机构及其运动学参数最优化设计

提出了基于并联结构的三自由度姿态测量机构，将其连接到三自由度串联结构位置测量装置末端可以实现对被测物体六自由度位姿的综合测量。该测量机构克服了并联机构运动学正解的困难，得到运动平台姿态坐标参数的显式解。建立了基于全微分理论的姿态测量机构坐标参数误差模型，实现机构运动学参数的优化设计。误差因子分析使得机构运动学参数设计更为合理。     

一种新型三坐标测量机构模型的研究

提出一种非正交三坐标测量机构方案，即三根伸缩测量杆大约垂向、横向、纵向布置，主测杆的上端用十字铰吊挂于机架，测头安装在其下端；两根辅测杆两端分别用球铰与机架及主测杆芯下端连接。建立了该测量机的模型，给出了由测量杆长度求测点坐标的解析式、测量空间及其数字算例，简要分析了测量机的误差，结果表明，机构对多种制造误差不敏感。给出了采用关节式测头架的测量机的数学模型。     

多关节坐标测量机的误差模型

按Denavit-Hartenberg方法,建立了多关节坐标测量机末端测头中心相对于机座参考坐标系的测量运动的数学模型。在此基础上,运用矩阵函数的全微分方法,建立起末端测头中心坐标误差与测量运动模型参数误差之间的传递关系。为进一步研究多关节坐标测量机的标定和补偿奠定了理论基础。     

3-P⊥R//4r//R型三维平移解耦并联机构及其位置分析

基于以单开链为单元的三维平移并联机构 ,设计构造了一种 3 P⊥R/ / 4r/ /R型三维纯移动的并联机器人机构 ,进行了机构运动确定性分析及运动输出特性分析 ;给出了其位置分析的正、逆解析解 ,讨论了其运动参数的取值范围及实例计算 ,并分析了该机构的输入 输出运动解耦性。该机构仅由转动副组成 ,便于制造安装 ,动力综合性能好 ,为虚轴机床、机器人、虚轴坐标测量机提供了新型实用机型。     

Delta并联机构精度标定方法研究

以Delta并联机构为对象,研究一类含平行四边形支链的3自由度并联机构误差建模技术,所建模型可有效分离出影响末端姿态误差的几何误差源。在此基础上提出一种精度标定方法,该方法利用并联机构操作空间与关节空间非线性映射的性质,仅需检测末端沿z向的位置误差、以及在初始位形下的姿态误差便可识别出几何参数,并可通过修改系统输入实现末端位置误差补偿。给出算例以验证该方法的有效性。     

Kinematic calibration of gantry hybrid machine tool based on estimation error and local measurement information

This paper presents the kinematic calibration of a four degrees-of-freedom (DOF) hybrid machine tool based on a novel planar 3-DOFs parallel mechanism and a long movement of the worktable. Closed-form solutions are developed for both the inverse and direct kinematics about the parallel mechanism. The error model is built and the mechanism accuracy is investigated. Two types of kinematic calibration method are proposed by a simple measurement device. The first type of calibration method is based on estimation error, and can easy improve the machine tool accuracy quickly by estimating the error trends. The second type of kinematic calibration method is based on local measurement information, which includes the position errors and does not include the pose errors of the machine tool. The calibration tests showed the effectiveness of the calibration methods, which can be useful for the similar types of parallel machine tool.     

并联运动模拟台几何误差的正交特性

分析了一台冗余电机驱动的新型六维正交并联运动模拟台,根据其位置反解的数学模型,导出了末端平台的位姿误差与机构各运动部件几何参数误差之间的函数关系,并基于模拟台的位置正解验证了误差模型的正确性.最后,以误差模型为基础,分析了运动模拟台六条支链几何误差的正交特性,为运动学标定和误差补偿提供了理论依据.     

平面两自由度并联机构运动学标定研究

提出一种平面两自由度并联机构，由运动学分析得出机构的运动学解析解，针对该机构提出了一种运动学标定的新方法。与传统的并联机构运动学标定方法不同，该方法无需测量末端执行装置的全部位置和姿态，只需测量末端执行装置在工作空间内的一系列位移量；通过使用万能工具显微镜作为检测工具，从而无需额外安装位移传感器。建立了使得距离测量误差平方和最小的非线性规划数学模型，并通过MATLAB软件的优化工具箱进行求解。实验证明了该方法的有效性，并得出了机构运动学参数的最优值。实验结果表明，标定后机构精度明显提高，标定方法可靠。     

考虑测量参照物误差对VAMT1Y并联机床的运动标定仿真

采用间接测量对 VAMT1Y并联机床进行标定仿真时 ,需要引进标准测量参照物对动平台的位姿进行测量 ,但参照物本身可能存在一定的尺寸误差 ;另外间接测量时要不断变换标准测量参照物的位置 ,又会引进位置误差。为便于解决实际问题 ,将上述误差和待标定的机床的几何误差综合考虑对机床进行了标定仿真。仿真结果表明 ,适当地考虑一些测量系统的误差并不会影响最终的标定效果     

Analysis and evaluation of objective functions in kinematic calibration of parallel mechanisms

This paper analyses different objective functions for the parameter identification of parallel mechanisms and studies the influence in the position and orientation errors to improve their accuracy. A new objective function considering deviation terms is presented. This function is compared with other widely used functions and the advantages and disadvantages of each function are presented. The geometric parameter identification is performed by external calibration by means of the direct kinematic model. First, the objective functions are defined considering error position, error orientation and deviations in measurement. These functions compare the measured and calculated moving platform coordinates in order to obtain the identified model parameters that minimize this difference. The measured coordinates are obtained by measuring three sphere centres, fixed to the moving platform of a parallel mechanism, and the computed coordinates are given by the kinematic model. Second, the model is solved by the Levenberg–Marquardt algorithm for a number of identification positions. Finally, the calibration is verified in test positions. The results obtained show that the consideration of the deviations in measurement in the objective function with respect to classical approaches allows us to better identify those kinematic parameters corresponding with passive joints that cannot be measured. These findings confirm that a suitable objective function can improve the mechanism accuracy by more than one order of magnitude in both position and orientation errors.     

平面并联机器中变值几何参数的误差补偿方法

针对平面并联机器运动学标定无法补偿的变值几何参数误差,提出一种标定后误差的线性预估实时补偿方法。该方法提前由测量仪器测量出部分机器终端误差修正值,在机器运行时,数控程序将实时调用这些误差修正值,并预先由直线插值线性计算出机器终端所到位置的误差修正值,并将这些计算出的误差修正值提前补偿到位置目标指令中,从而达到提高精度的目的。该方法简洁高效、工程实用性强,可广泛适用于少自由度并联机器。