一种新型6自由度并联机器人的运动学分析

提出了一种6自由度2-S^rPU的2支链并联机构,其中S^r表示球面3自由度机构,为复合驱动装置,P为移动副,U为虎克铰,根据机构自身的几何特征,采用余弦矩阵方法得出了该并联机构的位置正反解的封闭解形式,提高了计算效率,其正反解的形式均为仅含偶次项的一元四次多项式。     

基于螺旋理论的3-RPS型并联机器人运动学分析

3-RPS型并联机构具有三个结构对称的支链形式,各支链由一个转动副连接机座、一个球面副与动平台相连接,转动副与球面副由移动副所连接。采用螺旋理论及空间机构构型原理,通过约束形式分析得出该类型并联机器人运动性质,采用矢量分析方法对其运动学正解/反解进行求解,得出该并联机构运动学方程。基于对称非齐次性少自由度并联机构Jacobine矩阵,进一步对该类型并联机器人结构奇异性进行分析与总结。     

2-PUR-PSR并联机构的运动学分析及尺度综合

Exechon机器人中的并联模块2-UPR-SPR机构由内副P驱动(U:虎克铰,P:移动副,R:转动副,S:球铰),运动部分质量大且对刚度有一定影响。提出外副驱动的2-PUR-PSR并联机构,具有和2-UPR-SPR相同的自由度数目和性质,采用螺旋理论分析了2-PUR-PSR并联机构的自由度,确定了其两条转轴,建立了位置逆解模型。基于螺旋理论得到描述机构运动/力传递性能的局部传递指标和全域优质运动/力传递空间比指标。借助空间模型法对2-PUR-PSR并联机构进行尺度综合,获得性能分布图谱,确定最优尺寸区域。2-PUR-PSR并联机构在加工、装配等方向有较好的应用前景。     

一种用于腕关节的球面三自由度并联解耦机构位置分析

根据螺旋理论分析了并联球面解耦机构的自由度，应用空间球面解析理论，讨论了并联球面解耦机构的机构学特点，推导了位置正解及逆解，可以看出其解析形式简洁，便于分析和计算，为动力学和控制研究打下良好的基础。     

2-PRS-PRRU并联机构运动学与奇异分析

[PP]S类并联机构可实现1移动自由度和2转动自由度,具有广泛的应用前景。2-PRS-PRRU并联机构属于[PP]S类并联机构。运用螺旋理论分析2-PRS-PRRU并联机构的自由度特性,确定动平台的两条连续转轴。研究2-PRS-PRRU并联机构的伴随运动,证明该机构无伴随运动。建立该机构位置正/逆解模型,推导出位置正/逆解的解析表达式,进而求得该机构的雅可比矩阵。通过对雅可比矩阵的分析,确定机构的逆解奇异、正解奇异和混合奇异。2-PRS-PRRU并联机构具有确定的连续转轴和无伴随运动的特性,使其在实际应用中具有很大潜力。     

新型圆柱面3自由度并联机构的动力学逆解

针对一种新型圆柱面 3自由度并联机构应用牛顿 欧拉法进行了动力学逆解分析。该机构具有 2个移动自由度和一个转动自由度 ,首先推导出该机构的运动学逆解 ,建立了支链和动平台的力和力矩平衡方程 ,根据不同类型支链的运动学约束条件消除了部分铰链约束力和力矩 ,从而推导出驱动力矩模型 ,最后给出了该机构动力学逆解的数值仿真实例。该模型可用于改进该机构的结构组件设计和控制算法。     

一种新型3-CRP移动并联机构的设计和运动分析

提出了一种新型三维移动并联机构,该机构由3条正交运动链3-CRP将动平台和定平台连接而成.利用螺旋理论对机构的自由度进行了分析和计算,研究了分别以圆柱副中的转动和线性移动作为主动输入的机构的运动学正逆解、奇异性和各向同性.当以转动输入为主驱动时,运动雅可比矩阵为3×3阶对角阵,故机构为无耦合并联机构;当以移动为主驱动时,雅可比矩阵为3×3阶单位阵,且其行列式的值为1,所以在整个工作空间内机构表现为无奇异完全各向同性.因此该机构具有良好的运动和力传递性能以及较强的实用价值.     

6-SPU并联机器人的轨迹规划与仿真

针对航空制造领域中对飞机机翼等大型工件的高加工精度、高生产效率等要求。首先,通过螺旋理论对6-SPU并联机器人进行了机构自由度的分析,并根据弗莱纳-雪列空间三元矢量原理以及并联机构的逆运动学求解方法,对6-SPU并联机构动平台的运动规划进行了分析和研究,得到机构动平台在加工过程中的相应位姿。然后,利用齐次坐标变换矩阵和逆解运算公式进一步确定6-SPU并联机构动平台上末端执行器按照预期运动轨迹移动时在驱动副上所施加的驱动运动规律。最后,借助三维软件SolidWorks及MATLAB中Simulink仿真模块进行建模仿真,进而验证了对并联机构运动轨迹规划的可行性,为移动式并联加工平台的工程设计提供理论基础。     

6-RRS超冗余驱动飞行模拟器的性能分析

提出一种以6-RRS超冗余驱动球面并联机构作为飞行模拟器的运动机构。该球面并联机构具有三个转动自由度,六个驱动,三个冗余驱动;两个完全相同的3-RRS球面并联机构构成6-RRS球面并联机构,该球面并联机构广义上仍然具有一个定平台,一个动平台,整个动平台即为飞行模式器座舱。该运动机构采用电气伺服系统驱动,从而克服了液压伺服系统的缺点;同时采用超冗余驱动达到大功率运动的目的。主要分析6-RRS超冗余驱动飞行模拟器的三项重要性能指标,利用螺旋理论给出该运动机构的雅可比矩阵,并以雅可比矩阵为核心分析该机构的灵巧度性能以及刚度性能和奇异性能。     

一种三维平移正交并联机构及其位置分析

根据并联机器人机构结构综合理论,提出了一种新型的能实现三雏纯平移的空间3-P⊥R⊥4r⊥R三自由度正交并联机器人机构.该机构通过动平台和定平台的3个全部由转动副和移动副构成的约束支链连接,使定平台上3个直线移动驱动副的轴线两两互相垂直.根据杆长约束条件,推导了完全封闭形式的位王正、反解.分析结果为该机构的设计及实用化提供了理论依据.     

基于螺旋理论对3-RPS并联机器人运动学分析及仿真

3-RPS型并联机构具有3个结构对称的支链形式,每个支链由一个转动副连接基座,一个球面副与动平台相连接,转动副与球面副由移动副所连接。采用螺旋理论对3-RPS型并联机器人自由度分析,采用反螺旋的方法建立约束雅可比矩阵、运动雅可比矩阵和完整雅可比矩阵,导出了动平台的速度到驱动关节速度之间的映射,从而计算出末端执行器的速度、加速度并进行奇异性分析。基于Matlab SimMechanics软件建立3-RPS型并联机器人仿真模型,进行运动学仿真对比研究,结果表明:动平台的实际输出变化与给定的参考值变化基本相符,验证了该建模方法的正确性。     

基于小波有限元对注塑型腔内熔体的三维流动分析

分析了不可压缩、非等温、黏性非牛顿流体在型腔内的流动特点,应用小波有限元法准确地模拟出熔体型腔内充模流动模型,克服了传统有限元在工程奇异性问题求解中的不足。算例表明,数值计算结果与实验结果比较一致,该方法成功地模拟了注塑成形型腔内流体的流动过程的重要特征。     

基于球面五杆机构的变胞并联机构构型综合

提出一类基于球面五杆机构的变胞并联机构。基于具有解耦特性的球面五杆机构,应用螺旋理论综合出一类具有变胞特性的可重构混联支链,该混联支链由一个球面五杆机构和一个四自由度串联支链混联而成,应用三条相同的所述可重构混联支链构型出一类变胞并联机构。不同于现有利用约束奇异和支链奇异综合可重构并联机构的方法,提出利用球面五杆机构的解耦特性和关节锁死的方法来实现并联机构的可重构,因此该类变胞并联机构可有效避免重构过程中的约束奇异以及支链奇异。该类变胞并联机构可在一个广泛的范围内变换其工作模式和自由度,且伺服电动机均可安装在机构的固定平台。提到的方法可应用于其他基于解耦闭链的变胞并联机构构型综合。     

球面二自由度5R并联机器人的运动学分析

研究球面二自由度5R并联机器人机构模型，借助球面解析几何理论，建立了机构的约束方程；利用解析法求解了机构的位置正反解，给出数值算例，绘制了相应的位置正解装配图和位置反解装配图；利用对机构约束方程求导数法得到机构的雅可比矩阵。研究结果为该类机器人的进一步分析打下了理论基础。     

Reciprocal screw theory based singularity analysis of a novel 3-DOF parallel manipulator

Singularity analysis is an essential issue for the development and application of parallel manipulators.Most of the existing researches focus on the singularity of parallel manipulators are carried out based on the study of Jacobian matrices.A 3-DOF parallel manipulator with symmetrical structure is presented.The novel parallel manipulator employs only revolute joints and consists of four closed-loop subchains connecting to both base and platform via revolute joints.The closed-loop subchain in each chain-leg is a spherical 6R linkage.The motion characteristics of the output link in the spherical 6R linkage with symmetrical structure are analyzed based on the interrelationships between screw systems.The constraints that are exerted on the platform by each chain-leg are investigated applying the concept of generalized kinematic pair in terms of equivalent screw system.Considering the geometric characteristics of the parallel manipulator,the singularity criteria of the parallel manipulator corresponding to different configurations are revealed based on the dependency of screw system and line geometry.The existing conditions of certain configuration that a singularity must occur are determined.This paper presents a new way of singularity analysis based on disposition of constraint forces on the geometrically identified constraint plane and the proposed approach is capable of avoiding the complexity in solving the Jacobian matrices.     

Constraint-plane-based synthesis and topology variation of a class of metamorphic parallel mechanisms

This paper investigates various topologies and mobility of a class of metamorphic parallel mechanisms synthesized with reconfigurable rTPS limbs. Based on the reconfigurable Hooke (rT) joint, the rTPS limb has two phases which result in parallel mechanisms having ability of mobility change. While in one phase the limb has no constraint to the platform, in the other it constrains the spherical joint center to lie on a plane which is used to demonstrate different topologies of the nrTPS metamorphic parallel mechanisms by investigating various relations (parallel or intersecting) among the n constraint planes (n = 2,3,..,6). Geometric constraint equations of the platform rotation matrix and translation vector are set up based on the point-plane constraint, which reveals mobility and redundant geometric conditions of the mechanism topologies. By altering the limbs into the non-constraint phase without constraint plane, new mechanism phases are deduced with mobility change based on each mechanism topology.     

并联机床数控代码的虚实映射计算

为了有助于并联机床数控系统和仿真系统的开发，克服建立数学模型实现机床数控代码虚实映射计算的缺点，文章提出了综合利用CAD软件的装配约束和尺寸驱动功能来实现虚实映射的方法。给出了并联机床机构简图和虚拟样机实体模型，通过将数控代码进行预处理，进行了并联机床的虚实映射计算，即给定刀具位置和姿态的驱动尺寸、驱动杆件长度的被驱动尺寸，在装配约束作用下驱动尺寸带动整个机构运动，记录杆件长度的被驱动尺寸，求解出杆长的值。计算机模拟结果表明，该方法简捷直观、速度快、求解精度高，可以完成其他多自由度并联机构的虚实映射计算，为并联机构的虚实映射计算提供了更有效的工具。     

少自由度并联机构真实运动分析

利用螺旋理论分析组成少自由度并联机构的转动副轴线和移动副轴线之间的几何关系,根据运动副轴线之间的关系,分析由于加工、安装等原因造成的机构运动副轴线可能存在的误差形式。给出当机器人存在不相交误差和不平行误差时,少自由度机器人的各分支对于机器人的动平台的约束形式,以及存在这些约束下,少自由度并联机器人可能实现的运动形式。对具有相同分支的少自由度并联机器人建立误差模型。给出机器人动平台的真实运动模型,试验验证了前面分析的正确性。