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...     

三移一转并联机构运动学分析

为满足钢铁搬运行业的应用需求,提出了一种新型三移一转并联机构。该机构的每条分支包含驱动支链RPR和执行支链RPaPaR,其执行支链中的平行四边形铰链Pa具有封闭环结构特性,使机构有较大的刚度。借助螺旋理论分析了该并联机构的自由度。采用机构杆件之间的几何条件以及坐标变换求出机构的位置逆解,得到驱动杆件与动平台位姿的关系。根据钢铁搬运任务需求,使用五次多项式计算出动平台分段驱动函数,在仿真软件ADAMS中实现机构末端由初始到目标位置的轨迹规划,并由驱动杆的仿真数据与计算数据一致,验证了机构位置逆解数学模型的正确性。利用PID控制器搭建机构的位置控制模型,实现动平台的实际位置与理论位置轨迹的一致性。使用CAD变量几何法得到了机构的可达位置工作空间,并对其进行了分析,得出工作空间分布特点。     

3-PUU并联机器人机构及其运动学

介绍了一种空间三自由度并联机构3-PUU,该机构有动平台、定平台和3个连接支链组成,动平台相对于定平台有2个转动和1个移动.该机构动平台和定平台之间的连接全部由万向铰链完成,结构简单、对称,刚度高,控制简单;P副水平布置,动平台重力由导轨承担,丝杠轴向受力小,刚度好;相对于3-PRS两转一移机构,绕X和Y轴允许摆角大.文中建立了运动学方程,通过计算给出了位置反解和Jacobi矩阵,为速度分析和奇异性分析打下了基础.     

2RPU/2SPS并联机构工作空间及运动学分析

为获得2RPU/2SPS并联机构的工作空间和运动特性,基于拓扑结构方位特征集方程求解其自由度和方位特征集,利用空间坐标变换法和封闭矢量法建立位置反解方程。以蒙特卡洛法为基础,通过反解方程并利用MATLAB软件进行数值仿真得到工作空间,结果表明由于该机构具有对称性,使得工作空间呈现对称分布。运用ADAMS软件进行运动学仿真分析,得到动平台位移、速度、加速度随时间的变化曲线图且曲线呈现周期性变化,证明了该2RPU/2SPS并联机构具有良好的工作性能和应用价值     

一类3自由度空间并联机器人机构的设计及分析

基于单开链单元理论提出一种分支中含有平面6杆闭回路结构的空间并联机构,该机构的主动副为3个移动副,动平台相对静平台具有二维移动和一维转动(2T1R)自由度.通过将此机构的部分运动副替换又得到另外两种新型2T1R并联机构.分析了这类机构的位置逆、正解,其中位置逆解具有唯一性,而正解有两个.讨论了机构的工作空间和运动耦合性.由于这类机构结构简单,而且其运动学解具有弱耦合性,使得轨迹规划和控制较为简单,因此这类机构具有潜在的应用前景.     

具有弧形移动副3 RPS并联机构的运动学分析

提出两种具有弧型移动副的RPS并联机构,其分支运动链均由一个转动副R,一个弧形移动副P和一个球铰S构成。运用螺旋理论,对这两种并联机构的自由度、位置反解、工作空间进行分析。第一种并联机构动平台的转动中心为弧形连杆的中心,动平台绕Z轴的旋转相对其它两个方向的旋转具有解耦性;第二并联机构动平台的转动中心是各支链球铰中心与弧形连杆中心连线的交点,此交点随动平台的位姿变化而变化;此外,第二种并联机构的工作空间比第一种并联机构的工作空间小。这两种并联机构结构简单、灵活度较高,可应用于虚轴机床、航空模拟设备、医疗设备等领域。     

3-RPS并联机构奇异位形分析

文章提出用螺旋理论的方法来构造包括结构奇异和约束奇异信息的雅可比矩阵,应用这种方法针对6PM2机床的3-RPS并联机构奇异位形进行分析.提出的分析方法可以为并联机构的机构设计和控制提供理论依据.     

一种组合并联机构的运动学分析及刚度分析

以一种新型的可实现3-PUU机构和3-UPU机构的组合并联机构为对象,对该机构在可实现两种并联机构的情况下分别进行机构自由度分析、运动学分析,得出机构的运动学正逆解以及雅克比矩阵,根据所求出的雅克比矩阵进一步对机构进行机构刚度分析,并用MATLAB软件求解刚度值,绘制出在给定的位姿时上下平台的相关结构参数对整体刚度值的影响曲线图,为此组合并联机构的进一步分析提供了理论分析的依据,对组合并联机构的设计具有一定指导作用。     

4 UPU并联机构奇异研究与工作空间分析

基于螺旋理论,分析了一种4-UPU并联机构的运动性质,利用Kutzbach-Grübler公式计算了机构的自由度。根据机构运动副的布置方式,选取4个移动副作为输入。建立机构的位置关系方程,采用雅克比代数法判断奇异性;根据约束条件和位置关系方程,得到了机构在定姿态且非奇异条件下的工作空间。计算结果表明,机构的奇异位形与姿态角和平台结构参数有关;在非奇异条件下,机构的工作空间不连续,存在"空洞",工作空间范围与姿态角关系显著。     

两种具有弧形移动副的3-RPS并联机构运动学分析

提出两种3-RPS并联机构,其分支运动链均由一个转动副R、一个弧形移动副P和一个球铰S构成。第一种并联机构的驱动副轴线共线,第二种的驱动副轴线相互平行。运用螺旋理论,对这两种并联机构的自由度、位置反解、传动效率系数进行分析。第一种并联机构动平台的转动中心为弧形连杆的中心,动平台绕Z轴的旋转相对其他两个方向的旋转具有解耦性;第二种并联机构动平台的转动中心是各支链球铰中心与弧形连杆中心连线的3条直线的交点,此交点随动平台的位姿变化而变化;此外,它们的传递效率系数与支链球铰的移动方向有密切关系。     

基于SimMechanics的平面二自由度并联机构运动学与动力学仿真

提出在MATLAB中的SimMechanics模块集下对机构进行建模与仿真分析的一种快速高效的计算机辅助分析方法,并应用于2-PPr平面二自由度并联机构的运动学与动力学模型仿真与分析.结果表明该机构具有良好的运动特性和较高的刚度,在两驱动非同步输入情况下,不会出现卡死现象.在SimMechanics模块集下给定两个驱动的输入规律,可以快速求解得到末端输出构件的运动速度、加速度和输出力,为机构的运动控制提供了可靠的理论依据.该方法只需建立机构的刚体模型,可大大提高分析效率,具有直观和功能强的特点.     

一种新型3自由度并联机构运动学分析

首先建立3-PSS机构的位置方程,根据方程的特点,将该机构简化为一简单的等效机构,进而求出机构的位置正、反解的解析表达式。最后根据该机构的工作空间的特性,考虑了铰链摆动角的限制条件,给出了工作空间的解析式。本文所得的结果是进行3-PSS机构的其它特性分析和开发并联机构装备的基础。     

3-PSR并联机构运动学和动力学分析

建立3-PSR并联机构的约束方程,求解3-PSR并联机构的运动学正逆解.在此基础上,求解3-PSR机构的速度雅可比矩阵以进行动力学分析.采用凯恩法建立动力学模型,以动平台位姿为参数,对机构各构件进行受力分析,并转化为3个驱动滑块的等效驱动力.通过对比MATLAB和ADAMS仿真结果,总结了该机构的基本动力学性能.研究结...     

平面并联机构与电主轴耦合系统动态性能研究

并联机床的动态性能是影响其精度的主要因素之一,因此,必须从平面并联机构与电主轴耦合系统的角度出发,研究动力学参数变化对平面并联机床动态性能的影响.根据已建立的平面并联机构与电主轴耦合系统动力学模型,运用数值方法研究了动力学参数变化对耦合系统动态性能的影响.结果表明平面并联机构的动力学参数对耦合系统动态性能的影响占主导地位.相比较而言,电主轴的动力学参数对耦合系统的动态性能影响较小.因此,在提高平面并联机床的加工精度和动态性能时,应该着重考虑平面并联机构,适当地增大并联杆件的刚度和阻尼.     

一种6-TPS并联机构位置正解的快速解法

研究6-TPS并联机构的位置正向求解方法.建立了6-TPS并联机构的通用运动学模型,提出了一种位置正解的数值求解方法,推导了位置正解迭代格式,并利用MATLAB进行了6-TPS并联机构的位置正解数值仿真,结果表明求解程序稳定、快速、有效.     

液压支架顶梁焊接机械臂的运动学分析与仿真

针对液压支架顶梁焊接过程中焊接工艺不完善、焊接难度大的现状,设计一种五自由度焊接机械臂,以保证顶梁的焊接效率和质量。基于改进D-H参数建模方法,对顶梁焊接机械臂进行正、逆运动学分析求解;采用蒙特卡罗法对液压支架顶梁焊接机械臂的有效工作空间进行分析;使用MATLAB中Robotics Toolbox工具箱对焊接机械臂进行建模和轨迹规划分析和仿真,得到各关节的角位移、角速度以及角加速度曲线;使用Adams得到机械臂的实时跟踪轨迹,经验证可知MATLAB的轨迹规划是正确的。分析仿真结果可得,设计的顶梁焊接机械臂轨迹平稳并连续,满足运动学要求,为后续顶梁焊接机械臂的动静力学分析和优化设计以及运动控制奠定了基础。     

一种新型运动冗余并联机构的运动学研究

针对传统3-RPR型非冗余平面并联机构运动过程中存在奇点,且需要较大驱动力矩无法实现平滑轨迹跟踪问题,提出了一种新型3-PRPR运动冗余并联机构。建立了新型并联机构的位置、速度和加速度模型,基于运动学模型进行了工作空间仿真分析,分别对不同末端执行器位置和大小、不同基圆半径对工作空间的影响进行了对比分析,并对工作空间运动轨迹进行了分析。仿真结果表明:末端执行器位置只影响定向工作空间,对可达工作空间无影响;定向工作空间和可达工作空间均与基圆半径成正比;末端执行器大小与定向工作空间成反比,与可达工作空间成正比。相同条件下,与传统3-RPR并联机构相比,所提出的新型并联机构工作空间明显增大,证明了该新型并联机构的有效性。