三自由度并联机构设计及优化

根据PPR支链的特性,分析并联机构的运动原理,设计出PPR驱动链的机械结构,拟定3-PPR并联平台的整体设计方案,优化并联机构和确定运动平台的具体结构设计,对运动台进行自由度分析,对于重要零件的结构用有限元进行分析.设计出的平面3-PPR并联机构,可以通过3个驱动的输入完成平面内的三轴运动,并能进行各种定位台动作;相比串联平面机构,该机构存在累积误差为0、刚性高、定位精度高、动作灵活、结构简单、制造成本低等优点,并克服了一般用于精密定位的3-PRP并联平台运动高度耦合、运动学解法复杂等难点;该机构具有较高的分辨率和简便的控制性能,能满足FPD设备领域对精密对位系统的迫切需求.     

三自由度并联机构设计及优化

根据PPR支链的特性,分析并联机构的运动原理,设计出PPR驱动链的机械结构,拟定3-PPR并联平台的整体设计方案,优化并联机构和确定运动平台的具体结构设计,对运动台进行自由度分析,对于重要零件的结构用有限元进行分析.设计出的平面3-PPR并联机构,可以通过3个驱动的输入完成平面内的三轴运动,并能进行各种定位台动作;相比串联平面机构,该机构存在累积误差为0、刚性高、定位精度高、动作灵活、结构简单、制造成本低等优点,并克服了一般用于精密定位的3-PRP并联平台运动高度耦合、运动学解法复杂等难点;该机构具有较高的分辨率和简便的控制性能,能满足FPD设备领域对精密对位系统的迫切需求.     

电弧风洞模型送进控制系统的电磁兼容设计

电弧风洞模型主要用于大功率电弧加热器上。由于弧室压力的提高,使放电的不稳定性增加,向外辐射的高频电磁场也加强,给模型送进系统的电气控制部分带来很强的电磁干扰,从而影响整套系统的正常工作。针对电磁干扰,采取了屏蔽、接地、滤波以及软件方面的抗干扰措施,在很大程度上削弱了电磁干扰,使整套送进控制系统工作性能显著增强。     

三自由度精密转台设计

论述了三自由度精密转台的技术要求、结构设计和三轴运动的实现方式;并对轴系精度、定位精度和测角精度进行了分析计算,保证了转台的精度.     

三自由度仿生机构的流控系统

凝胶型人造筋肌是一种很有应用前景的新型驱动器。为了验证它的可行性,我们用它来驱动三自由度仿生手腕机构,并配上一套液体浇灌自动控制装置。本文介绍的,就是该仿生机构的单片机控制系统。     

三自由度并联机器人机构动力学研究

介绍了一种新型三自由度并联式机器人机构,对其运动学和动力学进行了分析和计算,并结合一个实际例子进行了计算机仿真,这些工作将对该机构的控制和结构优化设计提供帮助。     

平面三自由度柔顺机构构型设计与性能分析

采用并联原型机构微分雅克比矩阵与实体各向同性材料惩罚函数法(Solid isotropic material with penalization, SIMP)相结合的拓扑优化方法,以柔度最小和低阶模态频率最大为多设计目标,建立平面三自由度柔顺机构拓扑优化模型实现拓扑优化。以拓扑优化得到的模型边界为形状优化为设计变量,对拓扑优化模型应力与末端位移约束为优化目标进行二次优化。采用增材制造方法3D打印技术对平面三自由度柔顺机构拓扑构型进行加工,并采用雷尼绍双频激光干涉仪进行测量与数据采集。实验与有限元仿真对比结果表明:采用多目标拓扑优化和形状优化组合形成二次优化,运用二次优化方法设计得到的平面三自由度柔顺并联机构,在满足机构具有很好的整体刚度要求下,拥有很高的低阶模态频率实现振动拟制,而且能够实现微纳尺度位移运动特性。     

基于Inventor的三自由度运动机构设计及仿真

通过对三自由度并联机构的研究分析,提出了一种新型三自由度串联机构,降低了生产成本和控制难度,借助Inventor相应的功能模块,对机构进行了快速建模、运动仿真及有限元分析,保证了机构设计的正确性、合理性和可靠性,提高了工作效率。     

一种平面三自由度并联机构设计及其应用

提出了一种3-SPP平面三自由度并联机构。针对该机构先从理论上进行了自由度数计算和运动学分析,然后完成了该机构的结构设计和样机试制,最后在大型激光器的大口径光学元件安装和拆卸中进行机构设计目标验证。实验结果表明,该机构满足设计运动期望,达到了定位精度和可调范围指标,实现了对大口径光学元件位姿的精确调整。     

真空环境下空间三自由度转换机构设计分析

为解决在真空环境下不同信号天线的转换机构操作复杂、定位精度低、成本高等问题,通过调查研究国内外真空环境下不同信号天线的三自由度转换机构,紧凑化设计了不同信号天线实现空间三个自由度转换的机构,建立机构的运动模型,并对机构的运动规律进行分析,为机构设计所需的工作参数和结构设计参数提供理论依据;最后利用仿真软件获得末端件的变化曲线。仿真结果表明此设计的空间三自由度转换机构提高了定位精度,满足试验要求,表明提出的新机构具有可适用性。     

三自由度机械能采集器的设计

文中设计了三自由度机械能采集器,将人体随机运动时产生的机械能转换为电能,以便为各种便携式或穿戴式电子装置供电。该采集器由1个球状永磁体和1个外表上置有感应线圈的球状壳体组成。当人体运动时,球状永磁体在球状壳体中作无规则自由运动运动,引起壳体上线圈的磁通量变化,从而实现磁感应发电。系统研究了在不同人体运动状态下,线圈的匝数、厚度和放置位置,以及球状永磁体与球状壳体的直径比等因素对采集器发电特性的影响。实现了在正常行走状态下产生0.567 m W的发电量,可满足某些可穿戴电子式设备的用电需求。     

平面三自由度并联机构的惯性力平衡

讨论了微电子装备中的重要设备之一贴片机采用平面三自由度并联机构作为定位和姿态调整机构而带来的惯性力平衡问题。平面三自由度并联机构惯性力平衡的条件是其质心在惯性坐标系中是固定的。为了获得这个惯性力平衡的条件 ,首先平面三自由度并联机构的质心矢量表示成平台的位置和方向的函数 ,然后 ,从质心矢量的表达式中推导惯性力平衡的条件。最后给出实例来应用惯性力平衡条件。     

平面三自由度并联机构动力学性能研究

采用凯恩方法建立平面三自由度并联机构的动力学方程。为了量化机构的动力学性能,基于操作空间的惯性矩阵,给出机构加速性能评价指标,机构高速运行时,转动关节会引起较大的离心力和哥氏力,又给出高速性能指标。进而研究两种指标在工作空间的分布情况,得到它们在工作空间的等高线图,分析关节驱动力矩沿等高线的变化规律。结果表明,两种性能指标在工作空间的分布具有相似性,在拟定机构工作空间时可以兼顾加速性能和高速性能,并使得机构的工作空间和动力学性能达到均衡,为应用于高加速度和高速作业的机器人机构的工作空间确定和动力学优化设计提供参考。     

三自由度正交球面并联机构姿态正解

结合国家“863”高技术发展项目，以开发基于球面并联机构的数控回转台为目标，建立了高效的运动学正解模型，并给出显式解析表达，为数控系统的开发提供理论依据。     

三自由度气动运动机构的单片机控制

运动模拟器是车辆、动感座椅等实物仿真的重要设备,三自由度并联运动机构成为模拟航向、俯仰、侧倾等运动的实用机构。对设计的气动三自由度运动机构进行控制,采用单片机作为控制核心,通过DA转换器控制气动比例方向阀,驱动3个气动缸进行两转动一平移的三自由度运动。该运动机构结构及控制简单,成本低,运动特性良好。     

一种三自由度并联踝关节康复机构

在分析现有踝关节康复机构的基础上,提出一种基于3-UPU并联机构的新型踝关节康复机构,该机构具有3个自由度,能够实现踝关节的旋前/旋后、内翻/外翻运动,并且该机构的转动轴线可实现高度和角度方向的调节,从而使机构转动轴线与人体踝关节运动轴线更好的吻合,给患者带来更好的康复效果。求解了机构的自由度,运动学反解,并根据踝关节康复要求对机构尺寸进行确定,进一步求解了机构的工作空间,对机构的运动学进行了仿真验证和样机运动试验。     

球面三自由度并联机构瞬时运动分析

为解决球面三自由度并联机构末端构件上角锥的瞬时定位问题,结合该机构仅具有3个转动自由度的结构特点,采用四元数代数表示构件的有限转动,将机构运动分析转化为求解瞬时转动四元数算子。开展了该机构上角锥相对参考坐标系的微分转动分析,建立了描述上角锥瞬时转动四元数算子的运动微分方程和瞬时转动轴连续轨迹曲面的矢量方程,导出了机构运动微分方程的基础解系,提出了以瞬轴面导线的曲率和挠率量化机构在某一时刻微分运动的特征;在Matlab软件中通过数值积分和数值微分两种方法,求得了四元数算子瞬时转动轴线的变化轨迹和等效转角的变化曲线;瞬轴面导线变化平稳,预示了机构在所给的运动学参数下具有良好的运动学品质,得到了两种数值方法截断误差的预估值和所能达到的精度等级。仿真结果表明:数值积分方法精度略高。     

三自由度平面并联机构位姿分析

并联机器人由于优点众多而广泛应用于各个领域.以3-PRR平面并联机构为研究对象,用Pro/E软件进行了三维实体建模,绘出了并联机构的简图,解决了机构的正解问题.运用蒙特卡罗法求出了不同角度的工作空间.这种研究方法同样可以用来求解其他类型的并联机构的工作空间.     

新型三自由度并联机构工作空间分析

随着并联机构技术的发展,少自由度并联机构由于具有结构相对简单,控制容易等优点,逐步成为机构学领域新的研究热点,在工业领域有着广阔的应用前景。针对并联机构工作空间较小的特点,对一种新型三自由度并联机构进行研究。该机构的工作空间对称分布于定平台的两侧。在分析其结构特点的基础上,推导出其位置反解方程。根据约束条件,采用数值方法绘制出工作空间的三维立体图和Z截面上的边界图。并定量分析了机构设计参数对工作空间大小的影响。