混联支路并联机器人动力学建模方法

混联支路并联机器人具有独立运动输出、高刚度、控制解耦等优点,但支路中闭环结构的存在也增加了运动学分析和动力学分析的难度.基于此,通过将支链与动平台完全断开以及将混联支路完全退化为串联支路或树状支路,提出基于虚功原理和等价树状结构的混联支路并联机器人动力学建模方法,推导出封闭形式的混联支路并联机器人逆动力学和正动力学模型,动力学模型的维数等于机器人的自由度数.利用最小惯性参数和递推牛顿-欧拉法可以减少支路逆动力学模型的计算时间,应用该方法对两种混联支路并联机器人(2-P(Pa)R-1-PUU和3-PU*)进行运动学分析和动力学分析,该方法适用于各类混联支路并联机器人,可以指导混联支路并联机器人的结构参数设计和驱动器选配,并可用于机器人的实时动力学控制.     

五自由度混联机器人运动学分析

介绍了一种新型五自由度混联机器人,将三自由度的Delta机器人变成工作空间更大、应用范围更加广泛的五自由度混联机器人。用三维设计软件Solidworks建立了该混联机器人的样机模型,运用D-H矩阵法对机器人的逆运动学进行了详细的分析,在此基础上通过MATLAB工具箱Robotics Toolbox对机器人末端运动进行轨迹规划,为后续的控制工作奠定了基础,并且对串并联的研究也提供了一定的参考。     

2RPU/UPR+RP五自由度混联机器人静刚度分析

为快速建立基于三自由度并联机构2RPU/UPR构造出的五自由度混联机器人的解析刚度模型,首先对混联机器人的结构进行了描述;然后基于串联和并联结构独立求解思想,建立了混联机器人的位置反解模型;再对混联机器人的结构进行简化处理,分别求解并联部分与串联部分两子系统的静刚度模型,从构造系统的力旋量系和弹性变形协调条件入手,简单且快速地建立了混联机器人的整体刚度模型;最后构造混联机器人的等效三维模型,运用有限元和MATLAB软件,对典型位姿下混联机器人受外力/力矩产生的微位移进行仿真验证,并给出了整机静刚度在任务空间中随位形变化分布图。通过仿真与理论计算的对比分析,验证了该混联机器人理论刚度模型的正确性。     

基于螺旋理论和自由度分配的混联机器人构型综合

合理的混联机构设计结合了串联机构和并联机构的优点,但是混联机构构型是机构设计中的难点。针对这一问题,提出一种基于螺旋理论和自由度分配原理的混联机器人构型综合方法,并通过四自由度混联机器人构型过程对该方法进行了验证。通过螺旋支链法完成并联机构构型,得到二、三自由度并联机构;根据自由度分配的原理,结合期望自由度对自由度进行分配,并进行四自由度混联机器人构型综合,得到了一系列四自由度混联机器人构型。     

2RPU/UPR+RP五自由度混联机器人参数标定研究

为了提高2RPU/UPR+RP过约束混联机器人在实际运用中的精度,达到生产实践的需求,对该机器人进行误差补偿研究。首先介绍了过约束混联机器人的运动原理,随后分析影响混联机器人末端精度的各项几何误差的来源,并对提高混联机器人精度的零点标定与全标定方法进行介绍。将混联机器人分为并联机构和单摆头两部分,分别对两部分进行零点标定和全标定理论研究,然后基于激光跟踪仪搭建了标定实验系统,得到了标定后的误差参数的真实值,补偿到运动学算法中。实验结果表明,本文提出的全标定和零点标定方法可以有效提高混联机器人的定位精度。     

一种新型混联码垛机器人的设计与分析

设计了一种以2-UPS/U并联构型为基础来实现码垛机器人大臂抬升和旋转两个自由度运动,在大臂上串联RPR/R构型实现小臂运动的新型混联码垛机器人。对2-UPS/U并联机构和RPR/R串联机构进行了机构模型的位置分析,并建立了混联码垛机器人的整体数学模型。通过MATLAB软件和SolidWorks软件进行了混联码垛机器人的虚拟仿真分析,验证了所设计的新型混联码垛机器人的结构的合理性。得出该新型混联码垛机器人非常适合应用在码垛场合的结论。     

混联机器人空间插值迭代补偿法研究

为提高混联机器人的定位精度,综合考虑静态误差与动态误差对混联机器人在整个工作空间内定位精度的影响;对误差补偿方法进行研究,提出一种空间插值迭代补偿法,通过最大允许误差控制迭代次数可以得到不同的定位精度,用以满足不同的定位精度要求;最后通过MATLAB仿真试验将此算法应用到新型混联机器人定位误差补偿当中,并与空间网格插值补偿法进行对比,验证了所提方法的有效性。     

一种新型混联码垛机器人的静力学分析及结构优化

以所开发的一种新型混联码垛机器人为研究对象,建立其虚拟样机。应用Solid Works Simulation模块首先对样机中的动平台、回转台进行静态力学分析,根据分析结果进行改进;对混联码垛机器人在最大载荷下的几个关键位姿进行分析,得到其在工作空间内的应变、应力和位移云图。通过对关键零件的改进提高了混联码垛机器人的刚度和力学性能;对整机的分析得出了混联码垛机器人在它给定的工作空间内静刚度分布特点,为以后混联码垛机器人的进一步设计提供了参考。     

基于自由度分配和方位特征集的混联机器人机型设计方法及应用

混联机器人机构兼有并联机构刚度好、定位精确及串联机构工作空间大、控制解耦性好等两方面的综合性能及优点,其设计的关键是基于操作器方位特征集的串(并)联自由度数目和顺序分配、组合方式及新型少自由度并联机构模块的构造及其性能评价.提出基于自由度分配和方位特征集的混联机器人机型设计方法,提出单点作业、多点协同作业二类混联机器人的定义、符号表示方法并分析其优缺点;给出按这二类作业方式设计3～5自由度混联机器人分别可能构造出的全部结构组合方案、设计原则和步骤;据此,创新设计出多种新颖结构的混联机器人机构实例,并研制单喷枪、三喷枪协同二款五轴混联高速喷涂机器人,比较这二种结构的性能优劣.研究为混联机器人机构的机型设计提供了一种一般性方法,为复杂先进装备的创新研制提供了机构设计的基础.     

考虑工作空间与力传递效率的新型五自由度混联机器人设计与分析

提出了一款构型为R(2RPR)R/SP+RR的新型五自由度混联机器人,对其性能进行分析,并依据工作空间与力传递效率性能指标进行尺寸优化,获得了关键设计尺寸;在此基础上,进行混联机器人本体结构设计与刚度分析,并与其他同类典型机器人刚度进行了对比;最后分析了混联机器人工作空间,提出一种工作空间搜索方法,分析了机器人在不同布局情况下工作空间是否满足预期。     

紧凑型桌面贴片机系统研究

针对目前电子行业中许多中小型企业、高校或个人有对电路板进行小批量贴片的需求,以及市场上缺少工业化实用性设备的问题,该文提出了一种小型化低成本的桌面型贴片机。首先为桌面型贴片机设计了一种紧凑型结构,完成了视觉系统的选型;然后提出一种上视相机的专用标定方案;最后提出并完成了基于几何外形特征的芯片校准方案,为后续紧凑型桌面贴片机的工业化和成熟化奠定基础。     

国产贴片机研发现状与分析

我国在焊膏印刷机、回流焊设备、波峰焊设备、AOI检测设备等表面组装技术（ Surface Mount Technology, SMT）设备的研发方面已经有了长足的进步,但在SMT生产线的关键设备———中、高档贴片机的研发方面始终未能有大的突破。文中在简述贴片机技术发展、国内应用和研发现状的基础上,分析了国产贴片机研发中存在的问题,提出了加快国产贴片机研发步伐的建议。     

贴片机运动控制系统的硬件设计

针对贴片机发展的高性能运动控制要求,设计了一种基于“DSP＋FPGA”结构的运动控制系统.系统采用DSP为核心控制芯片,完成系统的多轴协调运动及插补功能,实现高性能运动控制算法.通过光电编码器反馈信号构成系统的位置闭环控制,采用FPGA扩展外部编码器处理模块,对编码器信号进行处理.最后搭建伺服电机运动实验平台对控制系统性能进行验证.经实验验证,该控制系统具有较高的柔性及实时性,适用于高速高精度的贴装运动控制系统.     

混联码垛机器人机构选型设计及最大工作空间分析

随着企业的集团化和生产能力的规模化,对码垛机器人工作能力的要求不断提高,高性能、低成本的码垛机器人将具有广阔的应用市场.针对企业的要求,设计了一种四自由度的混联码垛机器人,即能实现手部空间三维移动及一维转动的混联码垛机器人机构.对机器人的机构选型设计进行了概述,并分析了机器人的最大工作空间,建立了运动学方程,通过推导得...     

基于光栅的贴片机对准系统的精度标定

贴片机对准系统的精度标定是视觉定位的关键环节,直接影响贴片精度与贴片质量。传统的标定方法往往需要进行大量的矩阵计算和分析,来确定相机的坐标系与世界坐标系和图像坐标系之间的关系,因此要掌握大量的三维几何知识与投影理论,并且计算繁杂。本文提出的基于光栅的精度标定方法,将光栅图像灰度值之和形成一组周期固定的准正弦信号,通过像元平移把图像条纹灰度值变为李萨如图。通过对李萨如图及其数据进行分析与处理,直接计算出光学系统的分辨率,实现光学系统的精度标定。实验结果表明这种标定方法的精度高,偏差小于0.2微米,精度达到亚微米级,满足贴片机的对准精度要求。     

贴片机贴装路径优化研究

贴片机贴装路径与表面组装生产线的装配效率紧密相关,深入分析贴装路径优化问题,提出该问题的数学模型,应用遗传算法实施贴装路径优化,并给出相应的MATLAB程序.通过仿真实验,验证了该方法是可行的.     

表面组装在线检测中模板匹配的研究

作为重要的在线检测技术,自动光学检测是保障表面组装质量的主要手段。深入分析自动光学检测中的关键技术——模板匹配,应用实数编码的改进遗传算法进行模板匹配寻优。试验表明该方法的匹配速度和匹配精度均较为理想,该方法是可行的。     

基于SOPC的贴片机视觉处理系统

针对贴片机视觉处理系统数据量大、实时性强的特点,提出了一种基于SOPC技术的解决方案.在XPS环境下完成硬件设计,包括图像的采集、存储与处理;软件设计在SDK环境下完成,主要包括外围电路的驱动及用户界面的设计,实现图像数据的高速采集和实时处理.该系统摆脱了传统的FPGA+DSP的构架,集成度高,可靠性强,并且维护方便,易于升级.实验表明该系统较好地满足贴片机的实时处理要求.     

贴片机棘轮送料器械设计

贴片机是现代电子产品生产线中的关键设备,送料器是SMT生产线上将元件由料带送至吸嘴口的设备,一般安装在送料车上,此设备的精度直接影响整条生产线的生产效率。在气动式贴片机送料器的设计过程中,采用杆组设计理论逐一完成各功能部件的机构设计,给出了要完成预定运动轨迹各零件间需满足的尺寸关系,同时对关键机构进行运动精度分析,并运用SolidWorks三维软件进行虚拟装配设计,为送料器的实际生产提供了数学模型。该设计简单,紧凑且精度较高,易于实现系列化生产。     

Considerations for multivariable control of the twin-roller strip caster

Twin-roller steel strip casters may offer advantages with respect to classical continuous casting hot rolling processes. Some works have reported control aspects of this process, however, the cross coupling elements have not been evaluated. In this work, the derivation of a 3 x 3 linearized multivariable model for process control purposes proposed in previous investigations is presented. The model was simplified to a 2 x 2 plant. The purpose of this work is to show that the process is highly interactive by performing an analysis of its multivariable characteristics. Some important considerations for process control design based on such multivariable characteristics of the process are discussed.