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。     

3-UPS/SP并联机构的逆运动学与可达工作空间分析

目的 针对目前包装领域大量物品需要进行人工点胶与喷漆的现状,设计一种3-UPS/SP并联机构应用于包装领域的点胶与喷漆,以提高工作效率。方法 运用螺旋理论对该机构进行自由度分析,并用修正的Kutzbach-Grübler公式对该机构的自由度进行验证。接着用封闭矢量法求出该机构的位置逆解,并根据位置逆解和该机构之间的相互约束条件,运用Matlab软件编程求出该机构的可达工作空间。最后对该机构在点胶与喷漆方面的应用进行了实例分析。结果 3-UPS/SP并联机构具有3转（绕x轴、y轴和z轴的转动）1移（沿z轴方向的移动）4个自由度,拥有较大的工作空间,并且在运动过程中没有出现歧义点。结论 此机构具有较大的工作空间,自由度多、运动灵活、性能良好,可以应用于包装领域进行点胶与喷漆。     

高速柔索牵引摄像机器人动力工作空间研究

首先,提出了一种基于最小二范数的高速柔索牵引摄像机器人的索力快速优化算法;其次,基于集合理论得到了动力工作空间的一致求解策略;进而,仿真计算了给定结构参数下的机器人动力工作空间,并结合机器人沿工作空间顶面特定曲线运行时索长及索力的变化规律,对工作空间顶面形成的原因进行了分析;最后,借助工作空间底面剖视图研究了机器人工作空间底面的可达区域与支撑杆高度的影响关系,得出合理选取支撑杆高度的依据。     

3-PUPU并联机构的运动学与工作空间分析

目的针对一种六自由度3-PUPU并联机构,对其运动性能和工作空间进行研究。方法利用修正的(G-K)公式对该并联机构动平台的自由度进行计算,并建立机构的逆运动学和正运动学特征方程式,然后利用Matlab/Simulink中的Sim Mechanics功能模块建立3-PUPU并联机构及结构框图,利用杆长的运动范围限制条件编程求得3-PUPU并联机构的工作空间。结果该并联机构的工作空间范围较大,形状规则,结构紧凑,无空洞。结论 3-PUPU机构具有良好的工作空间性能。     

基于并联机构中医推拿机器人机型研究

 在对中医推拿手法运动学研究的基础上，依据中医推拿手法运动学特征并结合并联机构的特点，提出基于并联机构中医推拿机器人机型及输出矩阵。对基于三平移三转动并联机构、三平移两转动并联机构、两平移三转动并联机构、两平移两转动并联机构、两平移一转动并联机构的中医推拿机器人进行了概念设计，并利用Pro/E软件构建出各机型虚拟样机。最后从动平台输出矩阵、控制解耦性、结构对称性、工作空间及转动能力等方面对各机型进行了分析总结。为各中医推拿机器人的实际应用提供了理论依据。     

含闭环球铰的三自由度并联机构工作空间分析

目的 提出一种SPR+UPS+UPR非对称并联机构,用于不同类型产品的贴标与喷码。方法 首先用SolidWorks对机构进行三维建模;然后用螺旋理论和修正的G-K公式计算机构的自由度;并用封闭矢量环法求出机构的位置逆解;最后用三维动态法和Matlab编程求出该机构的可达工作空间。结果 SPR+ UPS+UPR并联机构共有两转一移3个自由度,且运动性能良好。结论 该机构可用于不同类型产品的贴标与喷码,降低了成本,提高了效率。     

RPR/RRPR球面并联机构的建模与工作空间分析

目的提出一种RPR/RRPR球面并联机构,用于球面外包装的喷绘和雕刻。方法对RPR/RRPR球面并联机构进行数学模型的建立,分析机构的正运动学和逆运动学解。根据运动学分析,使用Matlab和SolidWorks软件分别绘制机构2支链支撑杆在不同夹角下机构参考点的可达工作空间,并分析可达工作空间的变化规律。结果 RPR/RRPR球面并联机构在一个对称的可达空间内,可达工作空间的面积随2支链支撑杆的夹角的增大而增大。结论 RPR/RRPR球面并联机构用于球面外包装的喷绘与雕刻,结构简单且运动性能良好,具有较大的工作空间,可以提高球面外包装喷绘和雕刻工序的效率。     

应用于药品包装生产线的2-UPR/RSPR并联机构的工作空间分析

目的针对药品包装生产线后端对工人数量需求多、劳动强度大等问题,提出一种具有较大工作空间的2-UPR/RSPR并联机构,可应用于药品包装生产线的装箱和码垛环节。方法建立2-UPR/RSPR并联机构的螺旋矩阵,并应用G-K公式进行机构自由度的求解和验证,综合应用闭环矢量法和D-H法求解机构的运动学逆解。通过三维模型进行运动仿真获得机构的可达工作空间,联合使用SolidWorks和Matlab软件验证机构的工作空间。给出该机构在药品包装生产线上的应用实例。结果2-UPR/RSPR并联机构具有4个自由度,机构工作空间为双伞形,动平台最大执行角度可达90°,能满足药品包装的需求。结论2-UPR/RSPR并联机构应用于药品包装生产线的后端,不仅提高了包装效率,也提升了药品包装的智能化程度。     

2-SPR/RUPR并联机构的逆运动学与可达工作空间分析

目的提出一种2-SPR/RUPR并联机构,用于在任意曲面上的雕刻与喷绘。方法基于螺旋理论建立2-SPR/RUPR并联机构的螺旋矩阵,使用修正的G-K公式计算出机构的自由度。采用几何法和D-H法求解并联机构的位置逆解。通过三维动态法进行机构工作空间的搜索,再将数据点导入Matlab中进行工作空间的绘制。结果求解得到2-SPR/RUPR并联机构的逆解,且工作空间呈实心蘑菇云状,给出了在曲面上雕刻和喷绘图案的实例。结论该机构可以应用于曲面雕刻和喷绘,使得刀具与曲面相垂直进而提升了雕刻与喷绘的效果,可以实现任意曲面上的雕刻和喷绘。     

基于2CRU/2PRRR并联式灌装机构的设计与工作空间分析

目的 针对目前流水线上的灌装机构,对含有不同倾角瓶子的通用性不强等问题,提出一种新型2CRU/2PRRR并联机构来解决这一问题。方法 首先用SolidWorks软件创建2CRU/2PRRR并联机构的立体模型。利用螺旋理论分析得出该机构的自由度,并用修正的Kutzbach-Grübler公式对分析得出的自由度进行验证。然后利用运动学模型和D-H法分析求解机构动平台的位置反解。最后应用Matlab软件编写相应的极限边界搜索程序,运算求解出工作空间,并给出该灌装机构在流水线的应用实例。结果2CRU/2PRRR并联机构拥有1个转动自由度,3个方向的移动自由度。工作空间为规则立方体,内部连续无空洞且无奇异位型。结论 2CRU/2PRRR并联式灌装机构结构简单、运行稳定、性能良好,完全可以满足流水线上对含有倾角的瓶子进行灌装时的运动和工作范围需求,提高了灌装机构的通用性。     

双臂机器人协作空间的解算

双臂机器人能极大的拓展机器人的活动能力,在空间科学领域中得到了越来越多的应用.双臂机器人工作空间的形状边界的精确计算在它的优化设计和应用中非常重要.本文针对一种双臂空间机器人的二维地面实验系统,给出了双臂的运动学模型.依据从关节空间到工作空间的运动学映射,采用蒙特卡洛方法分别建立每只操作臂的工作空间.在此基础上针对机器人双臂工作空间的公共区域即协作空间,采用计算机图形学理论中的射线相交方法加以分析计算,得到了协作空间的几何形状.     

基于等效并联机构的四足步行机器人运动分析

针对四足步行机器人机构运动学求解问题进行了研究.以螺旋理论为分析手段,提出一种基于等效并联机构的步行机器人运动分析方法.将四足机器人3足落地和4足落地状态的运动状态等效为3-UPS和4-UPS并联机构,进行了步行机器人3足、4足落地时的等效并联机构自由度分析,证明其自由度设计的正确性.对单腿机构的运动空间进行了分析和计算,通过比较研究,选取其中运动空间合理的单腿机构配置方式.最后,通过对对应等效并联机构的运动学分析,解决了不同运动状态下的四足步行机器人机构的运动学求解问题.     

2-RPU/UPS并联机构自由度和位置分析

目的 针对目前包装流水线末端需要对大量物品进行码垛和搬运,而生产线末端自动化程度不高等问题,提出一种2-RPU/UPS并联机构,并应用于包装流水线上后期物品拾取和码垛来提高工作效率.方法 首先用SolidWorks软件画出机构的三维图,然后用螺旋理论对该机构进行自由度分析,并用修正的K-G公式对该机构的自由度进行验证.用封闭矢量法求出该机构的位置逆解,并根据位置逆解和该机构之间的相互约束条件,运用Matlab软件编程求出该机构的可达工作空间.结果 2-RPU/UPS并联机构具有两转(绕x轴y轴的转动)一移(沿z轴方向的移动)3个自由度,拥有较大的工作空间,并且在运动过程中没有出现奇异点.结论 该机构具有较大的工作空间,自由度多,运动灵活,运动性能良好,可以应用于包装领域的码垛与搬运.     

基于同向滑杆支链并联机构的工作空间分析

目的 快递行业每天都需要耗费人工对中型件进行分拣、包装,而中型件需要并联机构有更大的工作空间,相较于旋转驱动,直线型驱动并联机构的工作空间更大,针对上述问题提出一种同向滑杆支链的3-PUPU并联机构.方法 以同向滑杆支链的3-PUPU并联机构为研究对象,首先根据并联机构的几何关系和运动学模型,利用矢量法建立并联机构的运动学求解方程;其次,对影响及约束同向滑杆支链的3-PUPU并联机构工作空间的运动副及运动支链约束条件进行分析;最后,采用三维边界搜索法通过并联机构的运动学方程对同向滑杆支链的3-PUPU并联机构的工作空间进行分析,并以工作空间的体积为目标,研究并联机构的万向铰运动转角及同向滑杆支链对工作空间的影响.结果 研究表明,该并联机构的工作空间具有对称性、内部无明显空洞、截面形状规整;同时,运动副约束与工作空间体积的影响曲线表明同向滑杆支链的移动距离对工作空间的体积影响最大.结论 通过添加可控程序以更大的工作空间来实现同向滑杆支链的3-PUPU并联机构对中型件分拣、包装,为该机构后续的理论研究和实际应用提供了可靠依据.