基于混合遗传算法的3-RRRT并联机构奇异位形研究

根据3-RRRT并联机构特点,运用并联机构支链中支杆的方向余弦和动平台绝对位置坐标为系统广义坐标的方法,推导了机构运动学模型和奇异位形时的条件方程。运用浮点遗传算法和拟牛顿法相结合的混合遗传算法在MATLAB上编制奇异位形仿真程序,给出了机构奇异位形空间的图形,并分析机构奇异分布规律。     

两平移一转动并联机构奇异位形分析

介绍一种两平移一转动并联机构及其在中医推拿方面的应用,从机构的位置反解出发求出该并联机构的雅可比矩阵,利用雅可比矩阵法系统地讨论了该并联机构的三类奇异位形,为该机构的实际应用提供理论依据。     

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。     

基于螺旋理论3-SS并联机构运动特性分析

基于螺旋理论，分析了一种新的3-PSS并联机构的运动特性。首先将该机构的一个分支拆分成两个串联机构，分别建立了动平台的螺旋运动方程；接着根据结构特点，找到机构的运动约束关系；再根据反螺旋理论中的运动和约束力的关系，得出该机构始终受到三个线性无关的力偶约束力，最终从理论上证明3-PSS并联机构只能有三个平动自由度。结论极大地简化了该机构的其它特性分析，同时该方法对其它少自由度并联机构运动特性分析具有一定借鉴意义。     

3 PRRS六自由度并联机构奇异位形研究

研究一种应用于虚拟轴并联机床的新型少支链3-PRRS六自由度并联机构,通过建立3-PRRS并联机构的封闭矢量方程,构建运动学模型,求导得到机构的速度输入输出关系。利用MATLAB软件编程得到机构的速度曲线,并采用ADAMS软件对机构进行运动学仿真,仿真结果与理论分析一致,表明理论分析的正确性。利用机构的速度输入输出关系分析了边界奇异并利用变量代换化简推导位形奇异轨迹的解析表达式,并通过计算机仿真给出机构的位形奇异轨迹的三维可视化描述,为该并联机构在虚拟轴并联机床的轨迹规划和控制方面提供了重要的理论指导。     

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。     

基于螺旋理论3-PSS并联机构运动特性分析

基于螺旋理论,分析了一种新的3-PSS并联机构的运动特性.首先将该机构的一个分支拆分成两个串联机构,分别建立了动平台的螺旋运动方程;接着根据结构特点,找到机构的运动约束关系;再根据反螺旋理论中的运动和约束力的关系,得出该机构始终受到三个线性无关的力偶约束力,最终从理论上证明3-PSS并联机构只能有三个平动自由度.结论极大地简化了该机构的其它特性分析,同时该方法对其它少自由度并联机构运动特性分析具有一定借鉴意义.     

一种非对称6-PSS并联机构的工作空间和灵活度研究

针对非对称并联机构在某些方面有着特殊的应用但研究较少的现状，对一种非对称6-PSS并联机构工作空间和灵活度进行了研究，得到了其工作空间和灵活度随结构参数和姿态要求的变化规律，得出此机构可以应用在y轴方向工作空间要求大，而绕x轴转角要求不高的场合。为进一步扩大并联机构的实际应用提供了依据。     

一种平面二自由度并联机构工作空间分析

针对一种平面二自由度并联机构进行运动学分析,研究机构两类奇异位形的出现条件及奇异姿态,并全面讨论了机构两种运动学反解模型下存在的各种理论工作空间的形状及内接矩形面积的计算公式.通过一种量纲一化的参数模型,将机构运动学参数的无限设计空间转化为一个有限的设计面域,并绘制了最大矩形工作空间的性能图谱.利用该图谱,有效指导了机...     

6自由度PSS型并联机器人奇异性分析

对6自由度PSS型并联机器人进行了讨论，得出了该机构的机构学方程，在这个基础上讨论了6自由度PSS并联机器人的奇异点的分类 ，并针对每种类型的奇异点用矩阵理论的方法分析了趋近于奇异点时速度的变化情况。     

3-RPS并联平台焊枪摆动机构的应用分析

利用并联机构的特点,对基于3-RPS并联平台机构的焊枪摆动机构进行初步的研究分析,并介绍了焊枪顶端的绝对坐标、倾角的确定及几种常用摆动轨迹的实现。     

Computation of stiffness and stiffness bounds for parallel link manipulators

Parallel link spatial mechanisms in general, and Stewart Platforms in particular, are increasingly being studied for possible use in multi-axis machine-tools. An important consideration in the design of such machines is their stiffness. For a given design, stiffness varies with the direction in which it is computed, the posture (or configuration) of the mechanism and the direction of the actuation or disturbing force. This paper addresses the problem of finding the minimum and maximum stiffnesses and the directions in which they occur for a manipulator in a given posture. In addition, the computation of stiffness in an arbitrary direction is also discussed. Since engineers are often interested in the response of the mechanism in the direction of perturbation (called single-dimensional or engineering stiffness in this paper), this paper proves the computed bounds (maximum and minimum) are tight for such a definition. Stiffness computed using the algebraic formulae derived are compared to those obtained from a Finite Element Analysis model to demonstrate correctness of formulation. Finally, minimum, maximum, arbitrary direction and single-dimensional stiffness maps, are produced for a Stewart Platform and their use in machine tool design is discussed.     

Singularity Prediction for Parallel Robots for Improvement of Sensor-Integrated Assembly

The frequent occurrences of singularities inside a parallel robot's workspace and in certain cases of sensor integration non-deterministic end-effector trajectories demand a powerful online singularity prediction and a control design that is capable of displacing motion algorithms. The theory of a power-inspired index of closeness to a singularity pose for parallel kinematic manipulators is illumined and presented in this paper, supported by comparison to Grassmann geometry and experimental results achieved on a HEXA robot. An experimentally validated strategy for jerk bounded braking the end-effector while approaching a singularity and an algorithm for departing it again are presented as well.     

平面3RRR机构杆长误差对奇异性的影响分析

针对并联机器人的精度这一性能指标,分析了3RRR并联机器人的杆长误差对整个机构的影响,运用雅可比矩阵法从理论上分析了3RRR并联机器人杆长误差与其奇异位置的关系,根据求解的结果建立相应的误差模型,并在MATLAB中计算出理想状态下的奇异位置和考虑杆长误差状态下的奇异位置的偏差度,将计算所得的偏差数据以图像的形式表现出来加以分析,最终得出了3RRR机构不同杆的杆长误差与奇异位置的偏移程度关系,为该机构的设计精度要求提供了科学的参考依据。     

多臂协同焊接机器人运动学逆解及误差分析

为了实现飞机双曲度壁板与桁条之间T形接头双侧焊缝的精准焊接,提出基于神经网络的多臂协同焊接机器人逆运动学求解方法.在构建多臂协同焊接机器人DH模型并进行有效性验证的基础上,考虑焊接机器人各关节运动范围,获取样本数据.基于BP和RBF神经网络,将18个关节子空间映射到三条机械臂末端作业空间,把高维、非线性逆运动学求解问题转换为多输入多输出预测模型.对两种神经网络模型求解效果进行对比.结果表明,基于神经网络的多臂焊接机器人运动学逆解求解结果精度高,其中BP神经网络求解速度更快,而RBF神经网络的预测效果更好.     

变结构参数下3-RPS并联机构性能分析

以典型3-RPS并联机构为研究对象,分析结构参数变化时机构的性能改变情况。基于运动学分析,推导机构雅克比矩阵;并以雅克比矩阵的条件数、最小奇异值作为机构性能衡量指标;选取两组变化结构参数,并结合MATLAB计算机构在绕X、Y轴±30°空间内雅克比矩阵的条件数、奇异值分布情况,绘制了机构性能指标三维网阵面以及奇异值分布情况。结果表明:该机构球面副圆周半径与转动副圆周半径之比越小机构性能越优,动平台初始高度与转动副圆周之比越大机构性能越差,两个参数的增加将使机构各向同性越差。研究结果为3-RPS并联机构结构设计和优化提供了理论依据。     

两移一转冗余并联机构的奇异性分析

提出一种具有冗余分支的并联平面机构,利用旋量理论和李群李代数对该机构进行运动分析,在对分支进行运动分析时,对不同分支采用了不同的初始位置,使得运动方程更加简洁明了。计算了机构的工作空间,提出了最大有效空间,分析了该机构的奇异性,分析了冗余分支对机构奇异性的影响。     

三自由度Delta机器人的奇异性分析及空间研究

在工作过程中,为了得到Delta机器人的最优运动轨迹,需要对其奇异性和工作空间进行深入研究。为此,建立Delta机器人的正向运动学数学模型,基于机器人的正向运动学数学模型采用偏微分的方法建立了机器人的雅可比矩阵,以雅可比矩阵为依据分析了Delta机器人存在的运动学奇异位形。同时分析了影响Delta机器人工作空间的约束条件如电机的转动范围、球关节的旋转范围等,利用Matlab软件并基于机器人的正向运动学数学模型,求解出机器人在定平台上执行器的工作空间三维图。机器人的奇异性和空间分析结果,将为设计出无奇异性的轨迹提供理论依据。