一种新型平面并联机器人机构及其解耦控制

结合同时考虑机构设计和控制策略的思想，提出一种新型的可应用于微电子封装与组装行业中的两自由度平面并联机器人机构，其具有高刚度、高速度、高精度的特点。对机构进行了运动学、动力学分析和基于加速度反馈的解耦控制研究。解耦控制的仿真分析表明了该控制策略的有效性。     

新型平面直经驱动系统及其在机器人末端操作器中的应用

研制了一种机器人微驱动末端操作器用新型二自由度平面直线驱动系统，该二自由度电动机由在Ｘ及Ｙ方向采用共用永磁体的结构，与传统电机系统比较具有较高的性能体积比，应用于实际操作器系统中取得良好的效果。     

一种新型6-HTRT并联机器人研制

研制出新型6—HTRT并联机器人，介绍了这种并联机构的形式特点、运动副组成和工作原理。研制出步进电机控制的集中式控制系统和实验系统，并给出了不同姿态下并联机器人工作空间仿真和不同载荷下机器人重复性精度实验的结果。仿真和实验结果表明，所研制的新型6—HTRT并联机器人具有末端操作器惯量小、动作灵活、重复性运动精度高、承载能力较大等特点。     

新型平面直线驱动系统及其在机器人末端操作器中的应用

研制了一种机器人微驱动末端操作器用新型二自由度平面直线驱动系统 ,该二自由度电动机由于在X及Y方向采用共用永磁体的结构 ,与传统电机系统比较具有较高的性能体积比 ,应用于实际操作器系统中取得良好的效果     

高速平面并联机器人残余振动抑制实验

针对高速轻型并联机器人残余振动抑制问题,基于输入整形法,对其残余振动抑制进行实验研究。首先分析了并联机构运动学,建立了机构动力学模型。然后对每个输入轴分别设计一个比例-微分(PD)控制器,建立包含PD控制器的系统动力学模型。最后分别设计了单模态零振动(ZV)、零振动微分(ZVD)整形器和双模态零振动-零振动微分(ZV-ZVD)整形器,建立了并联机器人实验系统。实验结果表明,输入整形器可以抑制并联机器人的残余振动,而双模态整形器振动抑制效果更好。     

基于拓扑优化的平面2-DOF柔顺并联机构构型设计

目的运用拓扑优化技术设计一种平面2-DOF(Degrees-of-Freedom)柔顺并联机构,使其具有微米级别的微运动特性。方法依据平面2-DOF并联原型机构的受力情况进行运动特性分析,基于同构封闭矢量映射原理构建平面2-DOF柔顺并联机构的微分运动Jacobian矩阵,表达多自由度的柔顺并联机构从输入到输出间各关节的运动关系。定义柔度为优化目标函数,微分运动Jacobian矩阵为运动条件,材料体积分数为约束条件,构建平面2-DOF柔顺并联机构材料属性的有理近似模型,并运用移动渐进线法优化求解。结果优化后的平面2-DOF柔顺并联机构构型在x方向的位移为-0.0089mm,在y方向的位移为0.0053 mm,同时,其沿x方向和y方向的微位移理论值为-0.0031 mm和0.0067 mm。结论与并联原型机构的运动特性相比,平面2-DOF柔顺并联机构优化后的微运动特性具有一致性,均为微米级。     

新型可重组模块化并联微动机器人研究

针对国内各种结构并联微动机器人结构复杂、不易标定等问题,提出了一类新型的结构解耦可重组模块化并联微动机器人.根据任务要求,利用并联微动机器人构型原理,选择不同的运动支链模块可构建3-6DOFs（自由度）并联微动机器人.其运动支链模块是由简单的弹性运动副单元组成,采用一体化设计,从而保证微动机器人的精度要求,解决了并联微动机器人采用完全装配式装配误差大、整体加工式工艺性较差的技术问题.     

新型3-RRC并联机器人机构精度分析

 根据三平移并联机器人机构运动学位置反解,利用微分理论建立了该并联机器人机构的精度模型。通过计算机仿真,分析了主动副的转动误差、结构参数误差和位姿变化对机器人机构精度的影响,为该机器人机构实际误差补偿与控制提供理论依据。     

压电陶瓷驱动并联微动机器人的研究

介绍了集精密机械技术，精密测试技术和智能反馈技术于一体的压电陶瓷驱动六自由度并联微机机器人。该微动机器人采用以压电陶瓷为驱动元件和弹性支撑并联机器人的结构形式，具有高频响、高分辨率，结构紧凑，铡度大等优点，实现了机构，驱动、检测一体化，达到纳米级定位精度，是微驱动技术与并联机器人交叉结合的成功尝试。     

新型并联机器人的构型设计与运动学分析

目的针对袋装食品的抓取和装箱过程操作简单且重复性高,采用人工完成的成本过高,极易发生少装和错装的现状,设计一种以2-RPS-UPU并联机构为主体的抓取和装箱机器人,验证其是否具有良好的运动学性能。方法通过运用螺旋理论和修正的Grubler-Kutzbach公式对机构的自由度数目和类型进行分析,接着使用"闭环解析法"和"欧拉角表示法"2种方法推导该机构的运动学位置反解,采用粒子群优化算法对该机构进行位置正解算例分析。最后利用SolidWorks软件采用"驱动动静结合"的方法求解机构的工作空间。结果该机器人具有3个自由度(两转一移),驱动关节和末端执行器之间的位置及姿态关系明确,可以进行良好的线性运动,工作空间呈蜘蛛网状,范围广且形状规则对称,结构紧凑。结论该新型三自由度并联机器人能够满足袋装食品抓取和装箱时所需的运动和工作范围,其运动平稳,可靠性强。     

三自由度并联分拣机器人的动力学建模与仿真

目的 针对自动化生产线上分拣机器人的动力可控性问题,提出一种2UU-UPU三自由度并联分拣机器人,以提高分拣的精度可控性。方法 分析该机器人的机构自由度,以及各参数之间的关系,基于闭环矢量法建立并联机构的运动学逆解模型;利用拉格朗日动力学方程推导该机器人的动力学表达式,并进行数值计算,采用Matlab Simulink和Adams进行动力学联合仿真,对理论值和仿真值进行误差分析。结果 揭示了该机器人动平台的运动规律,得到了驱动力矩曲线,理论值与仿真值的误差较小,3个驱动力矩的最大误差分别为0.379%、0.283%、0.146%。结论 通过验证可知,该机构具有较好的动力学特性,这为后续电机的选型和精准控制奠定了基础。     

Synchronization Control of Planar 2-DOF Robot with Redundant Actuation

Considering the special characteristics of the redundant parallel manipulator,with emphasis on the variable of structure,the relatively small workspace and the strong coupling relationship among arms,a synchronization control strategy is presented in this paper.Since in the feedforward,the inertial and the coriolis matrix are designed constant according to the relatively small workspace,position measurement of the endeffector in plane is ignored.Synchronization error and coupling error are introduced to reject the model errors of inertial and coriolis matrix as stated above.Using the method,the errors of driving arms can be reduced,and the synchronization performance among axes can be improved.The stability of the controllers was proved by Lyapunov method.Finally,experimental results show the feasibility of the method.     

2-UPR-SPR并联机构的刚度与谐响应分析

目的针对一种两转一移三自由度封装并联机构2-RPU-SPR自动化包装过程中高工作精度的特殊应用要求,运用有限元法对其进行刚度与谐响应分析,从而研究机构的刚度和抗振性能。方法运用Solid Works建立三维实体模型,然后导入Ansys Workbench软件进行分析。结果得到机构在外力作用下3种不同姿态的位移变形云图,并通过模态分析,得知2-RPU-SPR并联机构1—6阶固有频率分别为130.39,133.42,218.35,760.36,768.07,776.96 Hz,以及各阶频率下的振型。在此基础上进行谐响应分析,得出动平台在x,y,z轴方向的位移响应曲线。结论找出了机构刚度的薄弱部位,得出了刚度随位姿变化的规律;通过谐响应分析验证了该并联机构的抗振性能,得出机构应避免的敏感频率,这为该封装并联机构的进一步动态设计与优化奠定了基础。     

三自由度并联包装机构动力学建模与分析

目的为了提高一种三自由度并联包装机构动态性能,对其进行动力学建模与仿真研究。方法首先建立机构三维模型并进行位置反解计算,而后应用凯恩法列出动力学方程。在对支链模态分析基础上依托多体动力学仿真软件ADAMS与有限元软件Ansys,将各连接杆件由刚体转换为柔性体进行刚柔耦合动力学分析。结果通过动力学建模求得了驱动杆在广义坐标下的驱动力。由模态分析求得支链的第1阶到第6阶固有频率分别为88.656,108.95,119.96,125.33,131.07,138.77 Hz,以及机构在各个阶次下的振型。得到了机构动平台质心运动位移、速度、加速度,以及关节驱动力、力矩变化曲线。结论并联包装机构中刚度薄弱环节位于球铰连接两端,在各阶模态振型中,振动相对位移较大位置位于动平台和支链中部滑块;连接杆件会对动平台运动性能、关节驱动力产生一定的影响。分析结果为并联机构进一步优化提供了理论依据。     

平面整体式三自由度全柔顺并联机构拓扑优化构型设计及振动频率分析

通过建立并联原型机构的微分雅克比矩阵方程,实现平面整体式三自由度全柔顺并联机构与并联原型机构之间的矢量同构映射。在此基础上,建立平面整体式3-PRR型全柔顺并联机构SIMP拓扑优化模型,并采用优化准则算法,结合矢量同构映射方程,进行了平面整体式3-PRR型全柔顺并联机构同构构型设计,通过应力分布和前四阶振动固有频率仿真对比研究表明：所采取的拓扑优化设计方法使平面整体式全柔顺并联机构具有一定的均布刚度和较好的振动抑制性能,且对其振动频率的分析可为机构尺寸优化及振型优化提供了重要的依据。同时,微运动特性的仿真表明其与传统并联原型机构之间的运动学同构性一致。该结果对平面整体式全柔顺并联机构的构型拓扑优化设计有实际意义。     

一种装箱作业并联机器人机构的运动性能

目的针对目前食品、药品等装箱作业要求,将一种新型二自由度平面并联机器人用于装箱生产线的作业机构,并对其进行运动性能研究,确定其能否满足生产要求。方法对并联机构进行运动学分析,建立并联机器人的雅可比矩阵,利用几何法求解位置正、逆解;引入稳定性、运动分辨率和刚度性能指标,对机构进行运动性能分析,绘制稳定性和运动分辨率在工作空间内的性能分布图谱,研究机构在竖直方向上的刚度性能。结果该并联机构在实际装箱作业中的运动性能较为稳定,抓取或者放置物体阶段具有较高精度,且竖直方向的刚度较高。结论该新型二自由度平面并联机器人能够满足产品的装箱作业,在实际装箱作业中取得了广泛应用。     

基于并联机器人的块状食品包装定位方法

目的为提高包装过程中并联机器人定位精度。方法基于自抗扰控制设计一种机器人末端执行器定位方法。在传统并联机器人结构的基础上配置2台工业相机。根据双目立体视觉检测原理来确定块状食品在生产线上具体位置。为避免干扰因素降低机器人末端执行器抓取精度,设计一种自抗扰控制器,主要包括跟踪微分器、非线性反馈器、扩张状态观测器。最后,搭建实验平台并进行相关验证。结果实验结果表明,实际位置与抓取位置之间偏差距离的最大值为0.3 mm;平均误差只有0.20 mm。所设计自抗扰控制器与PID控制器相比,响应时间仅增加了1%,平均抓取精度却大幅提高。结论所述基于并联机器人的块状食品包装定位方法可使末端执行器在非常短的时间内到达指定位置;运动过程稳定、可靠,不会出现振动现象,可确保抓取精度。