三自由度并联机构（3SPS 3SRR）的位置分析

针对一种3SPS-3SRR并联机构,运用符号法对该机构进行位置分析建模及求解。构建动、静坐标系,通过矩阵转换对机构建立约束方程,运用Sylvester消元方法进行消元得到机构单变元输入输出方程,求得机构位姿的封闭解。最后进行实例求解,得到该机构处于一般姿态的32组实数解,并使机构处于特殊位姿,将所得封闭解与预估解对比,从而验证该位置求解模型的正确性。基于符号法的3SPS-3SRR并联机构位置分析模型具有准确、高效的特点,规避了基于数值法的诸多缺点,对该机构的深入分析具有重要理论意义及实用价值。     

三自由度并联机构的设计与运动学分析

设计了一种应用于各类表面加工的三自由度并联机构,充分研究了三自由度并联机构在空间的运行机理,使机构加工时,能够合理设置加工参数。首先,对三自由度并联机构进行了位置正逆解分析,并通过举例计算验证了其正确性,为机构的控制提供了理论参考。然后,对其进行了运动空间求解,研究了三自由度并联机构的工作空间,得出工作空间分布特点。最后,通过ADAMS仿真了并联机构的运动过程,验证了其运动学性能,对其移动平台的位移、速度、加速度进行了详细分析,说明了设计的机构能适应速度变化要求高的场合。     

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。     

三自由度可调并联机构的位置与运动学分析

针对一种三自由度的球面并联平台机构,基于符号-数字方法,建立了机构的位置正解数学模型,在此基础上推导出了末端执行器(动平台)球铰质心点的速度、加速度的正反解数学模型,研究了机构的运动学特性。利用Matlab符号运算对模型进行实例求解,验证了该方法的正确性。研究了调节驱动杆杆长和速度时动平台位置的变化规律,对该机构的动力学研究提供了基础。     

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。     

三自由度并联机构的位置及工作空间分析

提出了一种面向重工业的三自由度并联机构(3RPS-3UPS)。对其机构进行分析,基于符号法建立了机构位置分析的数学模型。利用齐次位姿变换建立机构运动约束方程并应用结式消元法求得位置正解的封闭解。通过分析求得工作空间的边界条件,并结合位置分析进行工作空间分析的推导。最后应用MATLAB软件编程,结合实例进行位置正解以及工作空间计算,验证了该机构的位置正解方法与工作空间分析方法的有效性,为该机构的速度、加速度分析与动力学分析奠定了基础,并为机构的参数优化提供了理论依据。     

三自由度并联机器人运动学和动力学建模与仿真

为解决三自由度并联机器人运动学正解求解困难和动力学建模复杂等问题,利用一种三闭环矢量法建立并联机器人运动学模型,并且采用三球体交叉点法,对并联机器人的运动学正解问题进行分析;运用虚功原理对并联机器人进行动力学建模,使得求解和建模过程变得简单、详细和直观。在MATLAB中建立模型,并在V-REP软件中进行仿真验证,搭建物理环境,对整机系统进行试验研究,验证了运动学和动力学模型的正确性和实时性     

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。     

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。     

三自由度并联机床动态有限元分析

对并联机床进行动态性能分析有着重要意义。应用工程分析软件,建立了一种三自由度并联机床整机的有限元模型,对整机进行了模态分析,提取了整机前十阶固有频率和振型。为了解各阶频率对机床动载荷的响应情况,在模态分析的基础上对整机进行了谐响应分析,得到了动平台、球铰、滑鞍等关键部位的频率位移响应曲线。分析结果表明,机床的第2阶和第4阶固有频率对机床动态性能影响最大。球铰结合部为机床结构中薄弱环节,由此提出了机床结构优化设计建议,将球形铰链更换为虎克铰链,从而提高了机床的动态性能。     

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。     

三自由度纯转动并联机构的设计及工作空间分析

介绍了一种新型的三自由度纯转动并联机构,进行了结构设计,分析了机构的运动反解和影响机构运动空间的总体约束条件。采用动平台单位法向量的终点能够到达的区域来表示机构的运动空间。以某实际尺寸为例,借助MATLAB以图形方式表示出机构的运动空间,计算出机构的最大旋转角。分析关键因素对机构运动空间及最大旋转角的影响,结果表明：当高度处于使初始杆长在中间位置,动、静平台外接圆半径相差不大时,机构具有较大的旋转角及运动空间。     

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.     

3-SPT-S并联机构运动学性能指标分析

以3-SPT-S并联机构为研究对象,对机构进行位置分析,建立机构运动学模型和数学模型,推导出机构的雅可比矩阵和Hessian矩阵,并求解出局部速度灵巧度性能指标和加速度灵巧度性能指标。利用数学软件MATLAB绘制了局部性能指标的图谱,分析机构处于不同位姿下,性能指标的变化规律。     

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。     

三自由度并联机床动力学响应研究

为了优化机床结构,提高整机静动态性能,针对一种三自由度并联机床进行了动力学响应研究。应用三维建模软件,建立了该并联机床整机的几何模型,依托有限元分析软件ANSYS Workbench建立了整机有限元模型,对其进行了模态分析,得到了机械结构前20阶固有频率和振型,分析结果表明,机床低阶频率偏低。为了研究机床各阶频率对动态载荷的响应情况,在模态分析基础上对整机结构进行了谐响应分析,得到了动平台与万向铰链沿着空间各个方向的位移响应曲线,指出了机床第3阶和第8阶固有频率对机床的动态性能影响最大,支链和万向铰链是影响机床动态性能的关键结构件。为了了解并联机床抵抗冲击载荷能力,对整机进行了瞬态分析,得到了机床动平台位移、速度时间响应曲线,以及支链在冲击载荷下的平均应力变化情况。所有动态响应分析数据为机床结构优化提供了理论依据。     

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。