基于虚拟样机技术的并联机器人机构运动仿真

以先进制造中的机器人工作平台为应用背景,研究一种具有四个自由度的新型并联机器人机构。对这种机构的结构作了简要介绍,运用虚拟样机技术,在SolidWorks软件平台上构建该并联机器人机构模型。按照机构的结构几何尺寸,利用SolidWorks创建零件并进行虚拟样机装配,直接在运动仿真模块COSMOSMotion中,通过设定原动件运动参数进行运动仿真,并对仿真结果进行分析。分析结果证明完全可以运用SolidWorks软件完成并联机构的虚拟样机三维实体建模和运动特性分析,为并联机构的实际样机的试制奠定了基础。     

新型3-CPS/RPPS机构的有限元建模及模态分析

对新型3-CPS/RPPS型六自由度机构进行有限元建模和模态分析,系统介绍了采用有限元法进行多自由度机构建模和进行模态分析的过程。介绍了新型3-CPS/RPPS机构的机构原理;探讨了采用有限元法进行多自由度机构相关机构分析的可行性;详细介绍了采用基于静凝聚理论的自由度释放法建立多自由度机构铰链的过程,并修改开源有限元程序CALFEM的3维梁单元实现了铰链的功能;基于MATLAB和CALFEM,对3-CPS/RPPS机构进行简化,建立了基于三维梁单元的有限元模型,进行了模态分析,给出了最低8阶固有频率和前4阶振型。最后探讨了有限元法在多自由度机构或并联机器人机构分析领域的应用前景。     

一种三平移并联机器人的仿真研究

基于螺旋理论,分析3-RCR并联机器人的机构构型,得到该并联机器人的自由度。用三维建模软件ProE对该并联机器人进行建模,将机构模型导入到Adams中,基于Adams的虚拟仿真技术,验证机构的自由度,当该并联机器人动平台输出分别为圆轨迹和正方形轨迹时,对其进行运动学的仿真分析,分别得到驱动杆Part4、Part6、Part8的角速度、角加速度的变化规律,为3-RCR并联机器人后续的应用和研究提供了重要的参考。     

一种高频柔性并联振动台的型综合与运动学分析

在以并联机构为主体机构的高频柔性并联振动台中,主体并联机构的运动学性能直接影响和决定振动台的激振性能。利用旋量理论综合出了一种新型三平移3-PPRR空间并联机构,并对其进行了自由度、主动副判定和运动学位置分析,利用MATLAB软件对其理论计算进行了建模仿真计算,通过Pro/E软件和 ADAMS软件联合仿真对并联机构进行了自由度和运动学位置解验证。     

4SPS+SPR和2UPU+SPR并联机床法向加工3D自由曲面仿真

为了方便、高效地对5自由度4SPS+SPR和3自由度2UPU+SPR并联机床法向加工任意3D自由曲面进行仿真分析,利用SolidW orks软件对两种并联机床三维实体建模,通过CAD变量几何法,首先建立4SPS+SPR和2UPU+SPR并联机构的模拟机构,其次在模拟并联机构动平台上构造任意3D自由曲面和刀具加工轨迹的引导平面,然后保持刀具与自由曲面垂直,便得到两种并联机床的模拟机构,最后给定加工路径,与并联机构合成,各驱动杆长和动平台的位姿便能自动求解和动态显示。结果表明:CAD变量几何法不仅简单直观,而且省去了大量的编程计算。     

基于AB AQ US的并联码垛机器人模态分析

针对某仓储公司的要求,设计了1台4自由度并联机构码垛机器人,运用实体造型软件UG构建其三维模型,将简化后的模型导入有限元分析软件ABAQUS,进行整体机构的模态分析。通过对其前4阶固有频率和振型的分析,确定了结构的合理性,并根据分析结果对机器人薄弱环节进行改进,有效提升了整体结构的动态性能。     

3-RPRR类平面全柔性并联机构设计及分析

全柔性并联机构具有空间多自由度运动特性,但其结构尺寸往往不能满足微纳精密加工与制造领域的需求,具有明显的局限性。基于同构型全柔性并联机构,以几何约束为条件,设计出具有与同构型全柔性并联机构空间运动特性一致的3-RPRR类平面全柔性并联机构。建立3-RPRR全柔性并联机构和3-RPRR类平面全柔性机构三维模型。采用Hyperworks软件对两种机构整体进行有限元分析,并结合虚功原理推导出两种全柔性构型的静刚度模型。最后对两种机构进行模态分析。研究结果表明,3-RPRR类平面全柔性并联机构在刚度、抗干扰性以及抗振性方面均优于其同构型的全柔性并联机构。     

整体式平面两自由度全柔顺并联机构构型拓扑优化设计

基于平面两自由度并联机构微分运动学矢量连续映射关系,建立整体式平面两自由度全柔顺并联机构构型拓扑优化模型-各向同性材料插值模型(SIMP模型),运用优化准则(OC)算法对所建模型进行求解,并采用Heaviside过滤技术处理优化过程中棋盘格和网格依赖问题。基于曲线拟合方法对优化后整体构型轮廓进行拟合,在Solid Works软件中建立其三维模型,进而应用有限元软件对其进行静力学仿真分析与对比。结果表明:以微分运动学矢量连续映射关系为拓扑优化设计条件,所得出的平面两自由度全柔顺并联机构与传统同构型并联机构具有相同的微分运动特性。     

新型并联打磨机构的自由度分析与仿真

为了满足打磨小型零件的需要,提出一种新型3自由度并联打磨机构,应用螺旋理论对该机构进行自由度计算分析,然后应用PRO/E软件建立三维模型并把模型导入ADAMS软件进行分析。仿真结果表明该并联机构结构是正确的。     

三自由度解耦并联机器人设计与轨迹规划

由于传统的并联机器人具有高耦合性和难以控制的缺点,所以要研究并联机构的解耦性,而只有结构解耦才是真正的运动解耦,研究了一种三移动自由度解耦并联机器人。首先根据平移运动解耦构型方法设计三移动自由度并联解耦机构,用Pro/E建立三维建模,并进行机构分析,验证解耦特性;然后将三维模型导入Adams中,并简化动力学模型,建立并联机构的虚拟样机;最后采用5次多项式插值函数对机构进行轨迹规划和运动学仿真。结果表明,设计的并联机构是解耦的,轨迹规划方案合理,机构运动学性能良好,对轻型产品的高速搬运有很高的应用价值。     

并联3-RRRPP踝关节康复机构的设计与分析

分析了一种3-RRRPP新型踝关节康复并联机器人机构。综合了该并联机构的结构特性,基于螺旋理论对机构的自由度进行计算,确定其为具有三维转动自由度且转动中心与人体踝关节中心重合的无过约束机构;并基于坐标变换法对机构位置逆解进行分析,利用ADAMS软件进行仿真,验证其正确性;再对其工作空间进行分析,验证其满足踝关节康复训练的需求。     

基于咀嚼特性的少自由度咀嚼机器人设计

咀嚼机器人是一类能够模拟人类咀嚼行为的机器人,现有的咀嚼机器人大多是6自由度并联机构,而6自由度并联机构本身结构复杂、制造成本较高、控制困难。针对这一情况,从人类咀嚼运动可分为切碎和研磨两个阶段的特点出发,以3-UPS/RPP并联机构为原型设计了一种少自由度并联咀嚼机器人;在三维建模软件UG中建立了CAD模型,对其进行了相关的运动学分析;模拟人类咀嚼过程中的切碎和研磨,在虚拟样机分析软件Adams中进行了运动仿真。结果表明,咀嚼机器人可以实现对人类咀嚼性能的模拟。     

自由曲面抛光机器人设计与运动学仿真

设计了一种自由曲面抛光并联机器人,对其进行了运动学分析,建立了并联机器人机构位姿逆解方程,并给出了显式解析表达。应用Solidworks2008软件完成了三维实体建模,并利用机械系统动力学分析软件ADAMS对该并联机器人机构进行了运动学仿真和分析,验证了方案的可行性。     

基于有限元法的3-CPS/RPPS机构的分析

运用有限元方法对新型3-CPS/RPPS型六自由度并联机构进行分析,系统介绍了采用有限元法进行六自由度并联机构建模和分析的具体实施方法和过程。首先介绍了3-CPS/RPPS机构的原理,建立了该机构的有限元模型。对该机构进行较全面的初步分析验证,包括机构位姿的正解和反解分析、速度/加速度静力学和动力学分析、工作空间分析,以及存在负载和摩擦的工况下的静力学分析。验证了采用有限元法进行并联机构分析的可行性和有效性,并最后探讨总结了运用有限元法进行并联机构的相关分析的优越性。     

基于Pro/E和ADAMS的并联机构设计与仿真

根据并联机器人机构结构综合理论,以单开链支路为单元,提出了一种能实现一维转动和一维移动的两自由度平面型并联机构。该机构由两条主动支链为P⊥R//R,一条辅助支链为P⊥R组成。对该并联机构进行结构和位置分析,求出其运动学正反解。采用Pro/E软件对其进行三维实体建模,利用mech/pro设置各运动副约束并导入Adams仿真软件。借助于Adams软件进行动态仿真,验证理论推导的正确性。机构的运动学模拟仿真为该机构作进一步的动力学及优化设计研究打下基础,并为系统控制提供了理论依据。     

3-RUC并联机构的运动分析

基于并联机构的原理,设计了3自由度的三维平移的并联机构,分析了三平移并联机构的运动特性,通过计算得到其正、逆解析解.该机构对称性好,加工方便、造价低且易于控制.     

两种新型并联机构的自由度及运动特性分析

提出了两种新型四自由度并联机构,介绍了螺旋理论在求并联机构自由度和运动特性分析中的应用,用螺旋理论分析了3-PSS/PS和3-SPS/PS并联机构的自由度及其运动特性,并在ADAMS软件中验证了机构自由度的正确性.     

平面两自由度全柔顺微运动并联机构的拓扑优化设计

首先分析了平面两自由度全柔顺并联机构的微运动学;然后在此基础上建立该机构的拓扑优化模型,运用OC算法对所建立的模型进行求解;最后运用有限元软件对所建立的三维模型进行仿真。得出通过拓扑优化得到的平面两自由度全柔顺并联机构可实现x和y两个方向的微运动,且与同构型的传统并联机构运动相似,验证了该方法的有效性。     

基于ANSYS的六自由度工业机器人模态分析

利用三维建模软件Pro／E进行六自由度机器人实体建模及装配,然后无缝导入ANSYS软件中。通过机器人模型简化和等效模拟建立有限元模型,利用有限元方法和振动理论对一个六自由度的工业机器人进行模态分析。通过对整个系统的固有频率和振型的分析,确定了整个机器人的各个轴承关节和动力传动链为系统的薄弱环节,进而通过增强这些薄弱的环节来提高机器人整体的动态性能。     

基于Pro/E的脚踝康复机的建模及仿真研究

根据脚踝康复训练的需要,基于并联机构原理,设计了一种运动形式为1T-2R三自由度的新型脚踝康复机。利用Pro/E软件对其进行了三维参数化建模、虚拟装配以及运动仿真,验证和优化了该机构的合理性。