电动6-SPU型并联机器人的整体动力学模型

为了对电动并联机器人进行特性分析和性能预测,以永磁同步电机(PMSM)驱动6-SPU型并联机器人为例,提出一种精确整体动力学建模思想.电动并联机器人电机系统除存在随支腿的转动,转子及丝杆还存在绕自身轴线的旋转.针对这两部分运动很难单纯通过多刚体动力学或PMSM动力学来分析的问题,采用多刚体动力学来考虑第一种运动,PMSM动力学来考虑第二种运动,并建立电动并联机器人的精确整体动力学模型.该模型避免了负载折算到电机端时变等效惯量的计算,并将电机系统反电动势、粘性摩擦力考虑在内.以1Hz正弦位姿指令对并联机器人进行仿真分析,验证了模型的正确性.     

一种2自由度平面并联机器人的精度分析

以一种2自由度平面并联机器人机构为对象,分析了该并联机器人机构的误差源,首先利用图解法得到该平面并联机器人机构的可达工作空间和有效工作空间,再利用环路增量法和误差分离技术导出了末端位置误差与误差源之间的映射关系,因而为其在工作空间内的位姿误差建立了数学模型,给出了这个平面并联机器人机构位姿误差的计算方法,从而对其进行精度分析,最后借助于搜索法得到了其在有效工作空间内的误差分布图像.     

机构影响系数和并联机器人雅克比矩阵的研究

基于刚体运动学的原理，对机构影响系数进行了研究，用运动坐标系和拟牵连速度的概念给出了机构速度影响系数求解公式，揭示了机构影响系数的物理意义，明确地论证了机构速度影响系数只与机构瞬时位姿有关而与机构的真实速度无关的结论。并将该方法用于并联机器人的运动学研究，由此而给出了求解并联机器人的雅克比矩阵的方法。     

基于差分进化的并联机器人位姿正解

利用并联机器人位姿反解容易求取的特点,把并联机器人的位姿正解问题转化为假设已知位姿正解,通过位姿反解求得杆长值,并使所求得的杆长值与给定的杆长值之差为最小的优化问题,然后利用差分进化的全局寻优能力来直接求解并联机器人的位姿正解.6-SPS型并联机器人位姿正解的数值仿真结果表明,该方法较遗传算法求解精度高且收敛速度快,经过508步迭代之后,位置误差小于0.000 1 mm,姿态误差小于0.000 1°.该方法不仅避免了繁琐的数学推导和迭代初值的选取,又可以获得符合精度要求的运动学正解,为解决并联机器人正向运动学问题提供了新的计算策略.     

2T1R型少自由度并联机器人新构型及其运动

目的 通过运动学分析,完善并联机器人理论,优选设计2T1R型新型并联机器人机构.解决并联机器人产业化关键技术.方法 用添加约束法实现二维平动和一维转动的并联机器人构型设计,并对新构型进行约束分析和自由度计算;对新型3自由度并联机器人作位置分析和速度分析,用空间坐标转换理论推导出机构的雅可比矩阵;通过仿真方法 描绘出机构的运动曲线.结果 通过计算分析,用添加约束法作出的3种新构型3-TPS/RPP、3-TPS/CP和3-TPS/RUp,证明都具有3个自由度,能实现二维平动和一维转动.建立了新构型机构的位置正、反解计算方程.计算雅可比矩阵,求出速度反解.结论 该类并联机器人的速度较平稳,可控性良好.3种2T1R型少自由度并联机器人新构型能实现预定的运动,具有良好的运动性能,可以进一步开发和应用.     

新型煤矿救援机器人的特殊运动逆运动学

针对新型煤矿救援机器人头部单元的特殊运动（位姿调整）,提出了一种基于空间分割和遗传算法相结合的新方法求解其逆运动学.该方法能以最小的转动代价实现期望的位姿,有利于保持机器人稳定.采用二次空间分割法,解决了遗传算法搜索空间大,难以收敛到全局最优解的问题.仿真实验结果表明,采用新的逆运动学算法得出的位姿误差较小,而且关节角...     

2TIR型少自由度并联机器人新构型及其运动

目的通过运动学分析,完善并联机器人理论,优选设计2TIR型新型并联机器人机构,解决并联机器人产业化关键技术．方法用添加约束法实现二维平动和一维转动的并联机器人构型设计。并对新构型进行约束分析和自由度计算;对新型3自由度并联机器人作位置分析和速度分析。用空间坐标转换理论推导出机构的雅可比矩阵;通过仿真方法描绘出机构的运动曲线、结果通过计算分析,用添加约束法作出的3种新构型3-TPS／RPP、3-TPS／CP和3-TPs／RUp。证明都具有3个自由度,能实现二维平动和一维转动．建立了新构型机构的位置正、反解计算方程．计算雅可比矩阵,求出速度反解．结论该类并联机器人的速度较平稳,可控性良好、3种2TIR型少自由度并联机器人新构型能实现预定的运动,具有良好的运动性能,可以进一步开发和应用．     

基于粒子优化算法的并联机器人误差建模分析

以6?PTRT并联机器人为研究对象,建立其位姿误差模型,利用单支链闭环矢量法,依据输入输出关系,建立误差方程。依据6?PTRT并联机器人的位姿误差模型,将机构误差转化为驱动杆误差,利用MATLAB软件分析各个驱动杆杆长误差参数对其输出位姿误差的影响;建立并联机器人位姿误差修正的目标函数,利用基于带收缩因子的自适应权重粒子群算法寻优各个驱动杆误差参数,修正末端位姿、提高运动学精度,为6?PTRT并联机器人动力学、位姿标定以及轨迹规划和控制等问题提供理论依据。     

基于球面三角学的球面并联机构位姿正解

用球面三角学的方法求3自由度球面并联机构的位姿正解，使其平面化。找出了能确定Stewart平台3自由度运动的2个输出变量，使求解工作大为简化。用消元法解决了一般3自由度球面并联机构的位姿正解问题。以正交3自由度球面并联机构为例，进行实例分析，导出了简洁的位姿正解显式解析式，完全解决了该机构实时控制的问题。     

一种水陆两栖机器人的两移两转串并混联腿机构

为了适应水陆两栖机器人的复杂工作环境,提出一种同时拥有直线驱动和转动驱动的串并混联四足步行机器人。将串并混联机器人腿部机构简化为2UPU-UPR并联机构,并运用螺旋理论分析该并联机构的自由度特性,Y方向的位置和Z方向的姿态是影响机构运动的两个独立变量。推导出了2UPU-UPR并联机构的运动学反解及其速度雅克比矩阵,并根据速度雅克比矩阵分析了该机构的三类运动学奇异位形,2UPU-UPR并联机构没有运动学反解奇异,但是存在四种运动学正解奇异和两种混合奇异。通过对该机构组成的四足机器人进行直行步态规划,验证了机器人的运动稳定性;对一简单实例进行了单腿机构运动学仿真,分析其输入输出变化关系。研究结果可为机构的进一步动力学分析与应用提供理论基础。     

一种小型定位装配机器人的设计和研制

通过对定位装配机器人的功能分析,对一种小型定位装配机器人进行了总体设计．按照总体设计要求使用Pro／E软件对机器人的定点移动单元、零件抓取单元和定位装配单元进行了详细设计．通过材料选型和加工研制开发了小型定位装配机器人．对该机器人进行了局部单元测试,验证了局部设计方案的合理性和有效性,并通过指定任务测试验证了该机器人的多功能特性和可靠性．     

改进的单特征点机器人手眼自标定方法

针对手眼标定过程要求机器人运动次数过多的缺点,提出了一种改进的单特征点手眼自标定方法.引入手眼关系矩阵的解耦运算,分别标定手眼旋转矩阵和平移向量.运算过程无需计算特征点位置,操作过程仅需机器人末端有5次以上平移运动和2次以上旋转运动.实验与误差分析结果表明,所提方法满足工业机器人手眼视觉测量的需求.     

地下铁道SCB法扩挖双层车站结构与施工方案

为了统筹地铁区间隧道和车站施工,减少盾构施工中的非推进作业,提出在区间盾构隧道基础上扩挖双层地铁车站的结构施作方案( shield tunnel, cross-channel braced-frame, SCB),主要包括盾构隧道、横通道及框支结构等施作过程。以北京地铁实际工程为背景,对该工法的施工特点及结构特性进行了分析,对车站行车隧道几何关系、盾构衬砌的分块设计及基坑支护等关键技术进行了研究,并将其施工工期及造价与原工程施工方案进行了对比分析。研究结果表明,采用SCB法修建的车站结构及施工方案可行,并可减少投入盾构机数量,提高盾构机的使用效率,有显著的工期优势与经济效益。     

“长臂金刚”——解救人质机器人的设计

为参加浙江省第三届大学生机械设计竞赛,设计了一个解救人质的机器人.该机器人的特点为:在机器人两侧设置导向轮以提高在隧道的通过性,设置可折叠式桥以通过壕沟,以及设计了旋转折叠机构作机械臂和简便的机械手等.在竞赛过程中该机器人性能稳定,以7 min 21 s完成了整个解救过程.     

"长臂金刚"——解救人质机器人的设计

为参加浙江省第三届大学生机械设计竞赛,设计了一个解救人质的机器人.该机器人的特点为:在机器人两侧设置导向轮以提高在隧道的通过性,设置可折叠式桥以通过壕沟,以及设计了旋转折叠机构作机械臂和简便的机械手等.在竞赛过程中该机器人性能稳定,以7 min 21 s完成了整个解救过程.     

3R机械手直接位置问题与间接位置问题

本文以自动化系机械自动化教研室设计的RPS—Ⅰ型机器人为实例,概要地介绍了三个关节机械手的直接位置问题,详细地介绍了该机械手的间接位置问题。它的仿真运算、树状解及其在实际中的应用。     

扩展雅克比方法的冗余度机器人逆运动学应用

采用用于冗余度机器人求解的扩展雅克比方法,通过引入次级任务实现了冗余度机器人的周期性控制.介绍了自行研制的4自由度轻型机器人,以指定的空间轨迹作为主要操作任务,采用姿态控制作为次级任务,对4自由度冗余机器人进行了逆运动学求解和实验验证.并给出了机器人关节空间的期望变量,得到了关节空间和笛卡尔空间的轨迹误差.     

基于输出反馈线性化的机械手随动控制

为机械手线性化和随动控制设计了一种滑动模态扰动观测器.在观测系统状态的同时,估计由系统的非线性和模型的不确定性和外来的干扰所造成的广义扰动.它使非线性、强耦合的机械手系统可以仅靠关节角反馈实现线性化和解耦,且控制器的设计不依赖于机械手的精确模型.二连杆机械手仿真研究表明,在机械手荷载大范围变化的场合下,该控制器的随动控制性能优于采用全状态反馈线性化的控制器.     

微小型救援机器人机械手设计

根据复杂工作环境下微小型救援机器人的工作特点,设计了一种机器人机械手。依据机械手的关节空间和工作范围设计了机械手的结构,分析了机械手的受力情况,通过简化模型计算驱动力,选择合适的传动方式和壳体及齿轮材料,进行了三维实体建模,为机械手的仿真分析提供了必要的样机模型。实际应用证明,设计的机械手满足设计要求,能够实现预期目标。     

基于构型选优决策的冗余度机器人避障研究

为了使冗余度机器人在障碍物环境下更好地完成末端操作任务,首先提出了一种新的基于构型选优决策的避障策略,它在保证避障和完成末端任务的同时使机器人的综合性能指标更优,然后利用3R-2P机器人的仿真及实验研究证明了所提方法的可行性.