几种三自由度并联机构的位置正解方法

以3-RPS和3-RRR两种典型三自由度并联机构为例,对开放式三自由度并联机构综合实验台拼接的三自由度并联机构的位置正解的方法进行了探讨,采用在平台上建立固定坐标系和运动坐标系,然后根据结构特点列写约束方程的方法,得出其位置正解的方程组。     

基于改进型迭代神经网络的三自由度并联机构位置正解分析

针对模拟船舶在海上运动的摇摆姿态及重载的要求,根据并联机器人机构综合理论,提出运用4SPS-1S结构的并联机构实现模拟船舶在重载情况下的摇摆运动。通过对该机构的运动学分析,推导出三自由度并联机构位置逆解的解析表达式。考虑到位置正解的解析解难以求出,运用一种改进型、高效率的迭代神经网络对其位置正解模型进行求解,最后借助Matlab软件对位置正解模型进行了仿真研究。研究结果表明:该改进型迭代BP神经网络不但性能上优于普通的BP神经网络和误差补偿函数为f(ε)=ε的迭代BP神经网络,且所建立的位置正解模型可以满足实时控制要求。     

可调球面三自由度并联机构的位置分析与动态仿真

基于Groebner基法和计算机符号处理技术对可调球面三自由度并联机构的位置进行了符号求解.该法通过对变量排序、建立多项式对的集合、求SP多项式和约简等运算,将非线性方程组化简为等价的三角化方程组,得到了封闭形式的解析解.在此基础上,研究了调节构件几何参数对欧拉角的变化规律,并应用Pro/E软件建立了机构动态仿真模型,进行了运动学和动力学仿真分析.     

一种新型三自由度并联机构及其运动学分析

提出了一种新型三平移并联机器人机构,运用螺旋理论分析了该机构实现空间三维移动的机构学原理及其自由度,判断了机构的主动副位置;给出了机构位置分析的正、逆解析解,对机构进行了速度、加速度分析并讨论了机构输入一输出运动解耦性.     

一种三自由度并联稳定平台机构的位置与工作空间分析

根据并联机器人机构结构综合理论,提出一种能够实现空间一平移两转动的三自由度并联机构。以单开链单元和方位特征集理论为基础,对机构进行拓扑结构特征的分析和位置分析,建立了位置正逆解的方程,然后进行了解耦性和奇异位形的分析,最后对其工作空间进行分析。该机构易于控制和轨迹规划,在船舶稳定平台等领域有良好的应用前景。     

正交三自由度并联机器人控制系统研究

针对正交三自由度并联机器人,提出一种基于PC机和运动控制卡的控制系统的设计方案。以PC机作为运动控制的核心处理部分,由运动控制卡负责整个运动控制细节,并以VB6.0为工具,开发了具有开放性、通用性、灵活性的运动控制系统软硬件平台。     

基于模糊控制的三自由度并联机器人的联合仿真

根据并联机器人的特点和仿真现状,提出一种MIMO模糊控制方法,对三自由度并联机器人进行控制和联合仿真.以Deahe并联机器人为例,应用Pro/E和ADAMS软件建立其机械系统模型,应用MATLAB软件建立MIMO模糊控制器和控制系统模型,并按照给定的目标轨迹对Dealte并联机器人进行模糊控制,在ADAMs/MATLAB软件里实现联合仿真.结果表明:采用模糊控制方法可以有效地减低控制误差,提高控制精度,减少响应时间,仿真结果较为理想.这种控制方法对更复杂并联机器人的控制具有指导意义.     

基于OpenGL的三自由度并联机器人三维运动仿真系统

机器人三维仿真在机器人的研究开发中具有重要作用，是当前机器人研究领域中最新的研究方向之一。本系统利用Visual C 调用OpenGL图形函数对三自由度并联机器人及其工作环境进行建模和渲染。根据正解的结果显示其三维工作空间；并根据给定参考点轨迹及逆解的结果实时、动态的显示三自由度并联机器人的工作过程。     

一种三自由度弱耦合并联机构运动学分析

提出一种PRR+2-PRRU型两平移一转动并联机构,并研究其运动学特性.根据方位特征集理论分析并联机构的POC集、自由度和耦合度等机构拓扑特性;该机构耦合度为1,其构型为弱耦合设计.运用解析法进行位置分析,并通过MATLAB验证位置求解的正确性.在位置分析的基础上,分析了机构工作空间,并求解机构运动Jacobian矩阵...     

三自由度平面全柔顺并联机构运动学分析

针对传统方法求解全柔顺并联机构Jacobian矩阵存在奇异性的缺陷,基于三自由度平面全柔顺并联机构的伪刚体模型,提出一种微位移法来求解机构的Jacobian矩阵。先建立机构的伪刚体模型,并采用传统方法和微位移法得到机构的输入输出Jacobian矩阵;通过HyperMesh软件仿真和实验测试分别得到机构动平台中心点位移的仿真值和实验值。最后,将两种方法得到的理论值分别与仿真值、实验值进行对比。对比结果表明:与传统法相比,微位移法的计算精度较高,误差较小,且验证了Jacobian矩阵的有效性,为全柔顺并联机构的运动特性分析提供了参考。     

一种新型四自由度并联机构的动力学分析与仿真

采用增加约束从动支链限制运动平台自由度,同时减少驱动支链的方法,得到了一种新型四自由度并联机构。分析了该机构的运动自由度,建立了该机构运动构件的输入、输出关系方程,同时利用牛顿-欧拉法建立含驱动摩擦的机构动力学模型。对该机构进行运动轨迹规划,采用编程计算,得到了在两种不同运动轨迹条件下的机构各构件受力。最后利用Matlab的Sim Mechanics工具箱对该机构进行了动力学仿真,验证了该机构理论计算的正确性。     

集装箱波纹折线焊缝的三自由度焊接机器人逆运动学分析

针对集装箱波纹折线焊缝的焊接难题,设计了一种三自由度焊接机器人.本文在D-H齐次变换矩阵的基础上,对焊接机器人进行运动学逆解.机器人通过3个关节的协调动作,可使固联在末端效应器上的焊枪保持一定的焊接姿态,为保证焊接质量的一致性提供了理论基础.通过Matlab软件仿真,控制各个关节按照给定规律运动,在Matlab环境下实现了恒定焊接速度下的轨迹的跟踪.     

三自由度并联机构性能分析与优化

以含中间恰约束PU支链、能够实现三自由度的3UPS-PU、4UPS-PU并联机构为研究对象,对机构进行运动学分析,建立机构模型和位置数学模型,求解完整的雅可比矩阵。建立全域灵巧指标和全域刚度性能指标,基于粒子群优化算法对两种并联机构进行多目标优化,并进行比较分析。结果表明,4UPS-PU冗余并联机构比3UPS-PU并联机构具有更好的全域灵巧数和全域刚度数。     

三自由度高刚度机器人动态特性分析与测试

建立三自由度高刚度机器人有限元模型并对其进行静、动态特性分析。对比分析制动器动作对机器人的刚度、固有频率和机器人在外力作用下的稳态响应的影响;对样机进行实验测试分析。结果表明：所提制动器结构方案能提高机器人的刚度和固有频率以及降低操作器末端的振幅,能够改善机器人工作时的动态特性。     

四自由度部分解耦并联机构运动学和性能分析

针对并联机构强耦合性导致的运动学分析复杂、控制难度大、工作空间小等问题,设计了一种新型四自由度并联机构。采用螺旋理论分析了机构的运动特性,得知该机构具有两转动两移动自由度,可由4个移动副驱动;建立了机构的位置数学模型,得到了位置反解表达式,分析了运动部分解耦特性;对机构进行了速度分析,推导了速度雅可比矩阵;基于雅可比矩阵对机构进行了奇异分析,得到了机构的奇异位形;分析了机构的条件数指标,通过添加冗余驱动分支消除了奇异位形,提升了机构的条件数性能,并验证了该机构具有较大的工作空间。     

一种新的三自由度摇摆台位置逆解及仿真

介绍了摇摆台机构的一般特点,在分析了一种三自由度并联摇摆台的基础上指出其存在的主要问题是不能完全克服附加运动的产生,以及台面姿态角与支撑杆位置换算关系复杂,不利于进行全闭环控制.提出了一种新的三自由度摇摆台结构,并进行了空间姿态位置解算.计算发现,特殊的结构设计克服了摇摆台在横摇、纵摇旋转时的附加运动;回转运动的分离控制在减少了电动缸数量的同时也简化了控制方法.并且,直接安装角位移测试装置能测出摇摆台面的姿态角,便于进行闭环控制,这些都能提高位置精度.最后,进行数值计算并在Matlab中进行了仿真,结果表明,利用上述算法计算的摇摆台轨迹与实际运动情况一致,对摇摆台的运动控制具有直接的应用价值.     

空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度性能指标分析

在建立空间三自由度冗余驱动并联机构Hessian矩阵的基础上,研究空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度全域性能指标。在预设工作空间内,绘制加速度全域性能指标图谱。通过观察图谱,分析加速度全域性能指标随并联机构尺寸参数变化的分布规律。结果表明:ηa的最大值为0.803 7,即加速度性能指标最优,对应的结构参数为l_1=3.0 m,l_2=4.0 m,l_3=0.5 m,l_4=3.0 m;加速度性能指标好的空间三自由度冗余驱动并联机构组型主要集中在2.5 m≤l_1≤3.0 m,3.5 m≤l_2≤4.0 m,0.5 m≤l_3≤1.0 m,2.5 m≤l_4≤3.0 m的区域。     

三自由度螺栓拆卸机械手的设计及动力学分析

设计一种在核环境下工作的螺栓拆卸机械手,该机械手末端执行器上装载了液压驱动的拆卸螺栓的扳手头,机械手可驱动扳手头在空间实现三自由度运动。建立、求解其动力学方程,并分析其动力学性能;通过Laplace变换建立机械手的传递函数模型,设计相应的补偿重力影响的PD控制系统。建立该螺栓拆卸机械手的联合仿真模型,进行动力学仿真。仿真结果为机构系统优化设计和样机制造提供参考。     

6 SPS并联机构的运动学仿真与分析

位置正解求解是6-SPS并联机构运动学计算的难点,为方便确定位置正解,在ADAMS环境中为6-SPS并联机构的动平台添加一个初始多自由度驱动,进行运动学仿真。得出仿真位置逆解,并在MATLAB环境中求得理论位置逆解,验证了仿真位置逆解的正确性。将仿真位置逆解作为输入参数驱动此并联机构,得到其位置正解,结果表明:位置正解与初始多自由度驱动的值吻合,说明所得位置正解正确。表明运用上述方法可简单方便地计算出6-SPS并联机构所需的正解,可为此类机构位置正解的求解与控制提供参考。     

三自由度串联式快速刀具伺服刀架的研究

快速刀具伺服金刚石车削被认为是针对光学自由曲加工方法中非常有发展潜力的超精密加工技术。针对目前三自由度快速刀具伺服刀架在X、Y、Z3个方向上存在运动耦合、导致在刀具路径规划困难以及影响刀具使用寿命的问题,提出一种新型三自由度串联式快速刀具伺服刀架,通过将X、Y、Z3个方向的运动串联,避免了X、Y、Z 3个方向运动解耦困难;通过分析三自由度快速刀具伺服刀架应具备的要求,确定柔性铰链截面形状、材料以及尺寸;运用ANSYS对该三自由度串联式快速刀具伺服刀架进行有限元分析,得到X、Y、Z3个方向柔性铰链最大应力均远小于材料的许用应力,前6阶振型共振频率远高于伺服刀架的工作频率。结果表明,该刀架满足实际车削过程中的内应力和共振频率要求。