一种少自由度并联机构静刚度研究

并联机构,尤其是用于机加工的并联机床都需要很高的刚度要求,因此建立其刚度模型就显得尤为重要。现有的刚度建模方法多是基于集中刚度模型,但是该方法的物理意义不够明确。基于螺旋理论建立了一种少自由度并联机构的刚度模型,该方法将驱动刚度和约束刚度区别对待,物理意义明确。通过计算并联机构空间自由度,并利用螺旋方程的反螺旋解法,得出并联机构的运动雅可比矩阵和约束雅可比矩阵,经组合得到少自由度并联机构的完全雅可比矩阵,从而建立了其静刚度模型。建立的静刚度模型可以作为少自由度并联机构的性能评价指标,同时又可以为分析其他过约束的少自由度并联机构提供理论支持。     

并联焊接机械手的静刚度分析

基于ANSYS软件建立并联焊接机械手的有限元模型,分析机构静刚度及模态.根据并联机构的支链和机架的变形,计算该并联机构在工作空间内的刚度分布.分析求解后,导出所需要的数据,在绘图软件中进行绘图,做出更直观的分析结果.静刚度实验表明该模型的有效性.     

6-UPS并联机床静刚度的有限元分析和实验研究

用有限元方法分析一种6-UPS并联机床的静刚度，基于AN—SYS建立该机床的有限元模型，考虑了并联机床的支链和机架的变形，并利用Matrix27单元来模拟铰链；通过APDL语言实现有限元模型的参数化设计，计算出并联机床在工作空间内的刚度分布。静刚度实验表明了该模型的有效性。通过该有限元模型还可以对并联机床的动态性能做进一步分析。     

3-（2SPS）并联机构静刚度分析

结合并联机构的位移方程,给出了机构的三阶逆雅可比矩阵以及考虑微小运动时的六阶逆雅可比矩阵。从动平台所受作用力和发生位移的关系角度,建立了刚度模型,并给出了机构静刚度的度量指标。通过相关计算分析了机构的主要结构参数对刚度的影响,以及机构在工作空间的刚度情况。通过对绘制的相关曲线图进行分析,评定了机构参数的影响范围,优化了部分参数,并为机构的精度分析提供了理论基础。     

3-（2SPS）并联机构静刚度分析

结合并联机构的位移方程,给出了机构的三阶逆雅可比矩阵以及考虑微小运动时的六阶逆雅可比矩阵。从动平台所受作用力和发生位移的关系角度,建立了刚度模型,并给出了机构静刚度的度量指标。通过相关计算分析了机构的主要结构参数对刚度的影响,以及机构在工作空间的刚度情况。通过对绘制的相关曲线图进行分析,评定了机构参数的影响范围,优化了部分参数,并为机构的精度分析提供了理论基础。     

3-(2SPS)并联机构静刚度分析

结合并联机构的位移方程,给出了机构的三阶逆雅可比矩阵以及考虑微小运动时的六阶逆雅可比矩阵.从动平台所受作用力和发生位移的关系角度,建立了刚度模型,并给出了机构静刚度的度量指标.通过相关计算分析了机构的主要结构参数对刚度的影响,以及机构在工作空间的刚度情况.通过对绘制的相关曲线图进行分析,评定了机构参数的影响范围,优化了部分参数,并为机构的精度分析提供了理论基础.     

并联机床静刚度研究

常见的并联机床静刚度分析理论发展尚未完善。本文在研究并联机床静力学的基础上,使用能量法分析在外载荷作用下的并联机床变形量,从而获得在不同位姿下并联机床的静刚度。利用上述方法,针对一台五自由度的并联机床进行了分析,获得了其静刚度。为并联机床静刚度研究及其设计提供了理论依据和方法支持。     

3-PPSR并联微动机器人静刚度分析

为简化6支链并联微动机器人的复杂结构,减小装配误差,提出压电陶瓷驱动的3-PPSR构型6自由度并联微动机器人结构.采用整体式下平台和三条两端带有柔性球铰链和直圆柔性铰链的支杆,使结构紧凑并有利于提高精度.为分析对并联微动机器人精度具有重要影响的静刚度指标,首先求出此类机器人的逆解矩阵及支杆柔性铰链处微小角位移和末端位姿的关系.在此基础上,考虑支杆两端柔性铰链和弹性平板的弹性变形,运用虚功原理推导并联微动机器人静刚度矩阵.进而仿真分析机构各几何参数对静刚度的影响,获得支杆两端铰接点半径及直角弹性平板和支杆两端柔性铰链尺寸对刚度的影响规律,为此类并联微动机器人刚度配置和机构优化设计提供理论依据.     

3-RRS球面并联机构的静刚度分析

3-RRS机构是三自由度球面并联机构3-RRR的新构型之一,可作为人形机器人仿生肩关节的原型机构,因各支链的构件为球面上的曲杆,其刚度计算十分复杂.采用(杆件)变形法与小变形叠加原理,推得机构动平台的角位移、球心点线位移;利用机构静力学计算的结果,即各支链两构件上的力与动平台上外载荷的关系,建立了机构动平台上(球心点的)的位移与外载荷关系,进而求得机构的整体柔度、刚度矩阵;采用正交变换使刚度矩阵对角化,得到机构的6个主刚度指标及其所在的方向.研究结果为该机构的工程设计和应用提供了理论基础.     

IC芯片粘片机并联焊头机构的静刚度分析

针对所设计的IC芯片粘片机的并联焊头机构,建立了机构的静刚度模型。使用M atlab软件绘出了机构在整个工作区间的静刚度特性曲线,并对左右驱动部分和连杆的刚度对其影响进行了分析。根据这些曲线,说明所设计的并联焊头机构能满足IC芯片粘片机的工作要求。     

基于并联机构的主动运动隔离系统研究

研究了一种基于并联机构的主动运动隔离系统，并介绍了这种主动运动隔离系统的基本组成、工作原理以及控制流程。     

高速并联机械手的静动态特性预估与优化设计

借助ANSYS参数化设计语言（APDL），构造了一种2平动自由度的高速并联机械手的有限元模型，侧重研究了几种不同铰链的精确建模方法，以及机构处于不同位形时的有限元模型快速重构技术，分析了机械手的静、动态特性，在此基础上进行了结构优化设计，提高了机械手的静、动态特性，并成功应用于产品化样机。     

商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套的线性静态刚度特性研究

筒式橡胶衬套是悬置系统重要的承载结构零件,其三向线性静态刚度特性直接影响着悬架的使用性能。基于某商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套,应用非线性有限元分析软件ABAQUS对橡胶衬套的径向、轴向与偏摆刚度进行计算分析,采用MTS831弹性体试验系统对样件进行了刚度试验。探讨了衬套缩颈对橡胶衬套三向线性静态刚度的影响。仿真分析结果与试验结果进行了对比,误差在允许范围内,验证了有限元分析方法在橡胶衬套开发与设计中的有效性。以上仿真计算与分析的方法对商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套的设计开发具有重要的工程指导意义。     

A generic force-closure analysis algorithm for cable-driven parallel manipulators

Cable-driven parallel manipulators (CDPMs) are a special class of parallel manipulators that are driven by cables instead of rigid links. Due to the unilateral driving property of cables, the cables in a CDPM must always maintain positive tension. In this paper, a methodology based on convex analysis is developed for the force-closure analysis of fully-constrained CDPMs. This method is systematic, easy to implement and satisfies both the necessary and sufficient conditions. The key point of this method is to define a critical vector that must be positively expressed by the tension vectors associated with the driving cables. The solution can be found by resolving a limited set of linear equations. Following the same approach, the method is also extended to generate the static workspace for under-constrained CDPMs. Therefore, this generic force-closure analysis can cater to the workspace analysis of both fully-constrained and under-constrained CDPMs. The computationally efficiency of the algorithm is verified through simulations.     

Formulating Jacobian matrices for the dexterity analysis of parallel manipulators

The condition number of the Jacobian matrix has been commonly used in determining the dexterous regions of a manipulator workspace. This has been successful when applied to manipulators having either solely spherical or solely Cartesian degrees of freedom. However, for manipulators having a mix of both rotational and translational degrees of freedom, i.e., complex degree of freedom manipulators, the condition number of the Jacobian matrix may not be used due to dimensional inconsistencies with its elements. This paper furthers earlier work introduced in obtaining a Jacobian matrix which may be used to determine the dexterity of parallel mechanisms regardless of the number and type of degrees of freedom of the mechanism. The result of the method introduced in this paper is a dimensionally homogeneous Jacobian matrix mapping m actuator velocities to n independent end effector velocities. In the typical case where m = n, the Jacobian matrix is also square. As opposed to earlier works, the singular values of the Jacobian matrix obtained here have an evident physical significance. Furthermore, the ratio of the maximum and minimum singular values, i.e., the condition number may be used to measure the dexterity of the manipulator at a given pose. To illustrate the concepts introduced in this paper, the 3-PRS manipulator is analyzed.     

可变胞并联机械臂样机的研制与误差分析

提出了一种通过驱动副锁定组合实现变胞的超冗余并联机械臂,其基础构型是3-PUPS并联机构,对机械臂进行了误差建模与分析,并通过标定系统测量了机械臂实验样机的定位误差。首先,提出了通过对3-PUPS机构各驱动副的组合锁定实现机械臂变胞的设计思路,从而使机械臂可以根据任务需求改变自身构型和性能;然后,采用含误差源的闭环矢量回路法,建立了机械臂3-PUPS机构的误差传递模型,并以此为基础,分析了机械臂的各误差源对其运动平台输出误差的影响规律;接着,根据各误差源对机械臂的输出误差影响程度,确定了各主要运动副配合零件的加工精度等级及公差,在此基础上研制出机械臂的实验样机;最后,采用一套高精度的工业机器人标定系统对机械臂的实验样机进行了定位误差测量,实验表明:机械臂的运动平台的位置误差均在0.005~0.038mm之间,姿态误差均在0.010~0.044°之间,位置误差比通用式工业机器人的位置重复定位精度0.05mm略有提高,姿态误差与通用式工业机器人的姿态重复定位精度0.045°相当。     

某型号高速列车M车刚度及静强度评估

首先利用三维建模软件建立某型号高速列车M车(motor coach,M)车体结构的三维模型,导入ANSYS离散为有限元模型;其次是从理论和模态分析方法出发进行刚度评估和验证该有限元模型的有效性;最后采用有限元分析方法按照相关标准对车体结构进行静强度评估.     

完全各向同性3自由度平面并联机构的型综合

提出了完全各向同性3自由度平面并联机构型综合的系统方法.首先,根据螺旋理论讨论了完全各向同性平面并联机构的运动学必要条件.然后,基于机构各分支对动平台控制功能的不同,通过互易螺旋理论推导出各分支的驱动螺旋、主动螺旋和可动非主动螺旋,并按照分支连接度的不同列举出所有可行的分支运动链.最后,按照机构各分支相应的装配条件,选取所综合出的3条分支运动链将动平台和静平台连接起来得到预期的机构,共得到新型机构3 167种.由于综合出的并联机器人机构的运动雅可比矩阵均为单位阵,即条件数恒为1,因此这类机构具有良好的运动学和力传递性能,在工业机器人、微操作机器人和医用机器人等领域具有潜在的应用前景.     

Geometric approach for kinematic analysis of a class of 2-DOF rotational parallel manipulators

Euler angles are commonly used as the orientation representation of most two degrees of freedom (2-DOF) rotational parallel mechanisms (RPMs),as a result,the coupling of two angle parameters leads to c...