4 RRR冗余并联机构的运动学分析

针对4-RRR冗余并联机构的输入及输出构件间的位置关系展开研究。基于运动螺旋理论,分析了该机构的自由度性质,并确定了主动副的位置;建立了机构的逆运动学方程及正运动学方程,并对给定运动平台的位姿进行了数值计算,以验证所建立方程的正确性;研究了机构的运动解耦性以及运动平台的工作空间大小与连杆长度变化的关系;最后,对给定运动平台的运动方程下主动副的输出转角进行了数值仿真。     

基于虚拟样机的DELTA并联机械手动力学仿真和伺服选型

通过编程逆解DELTA机械手最大运动空间轨迹;采用虚拟样机技术,利用ProE/Mechanism和ADAMS软件对DELTA并联机械手进行动力学仿真,对比验证机构仿真结果,得出驱动轴运动参数;在此基础上,提出一种伺服电机精确选型的新方法。所建立的虚拟样机模型也为DELTA机械手的研究提供了一个运动学分析和控制的平台。     

三平动冗余驱动并联机床工作空间与运动学分析

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床机构为研究对象,并对该机构进行工作空间和运动学分析。建立该机构的位置反解模型,并得到带约束条件的位置反解运动方程,利用边界数值搜索法,确定并联机构的工作空间。采用Matlab曲线拟合[1]确定杆长变化与动平台运动位姿关系方程,以此分析冗余驱动滑块位于不同位置状态下,每个杆长的速度、加速度。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

4 RRR冗余并联机构工作空间的SimMechanics求解

由于传统的工作空间分析方法局限于理论计算,而工作空间分析是机构设计及运动控制的基础,故采用了SimMechanics建立4-RRR冗余并联机构三维仿真实体运动学模型,对工作空间进行仿真研究;利用数值实例以驱动杆和从动杆的影响因子λ为条件采用运动仿真法编程得出了该机构的工作空间。结果表明:该机构的工作空间具有对称性且内部无空洞;当λ逐渐增大时,该机构的工作空间逐渐增大,当λ0.6时边界处的空洞增加,机构在边界的奇异位置点增多。与3-RRR并联机构的工作空间对比,机构的可达工作空间明显增大,这表明引入冗余是一种有效解决3-RRR并联机构的奇异位形多,增大其工作空间的方法。     

6-PSS并联机构的刚-柔耦合动力学建模及仿真

主要对一种新颖的6-PSS并联机构进行刚-柔耦合动力学建模以及仿真分析。并联机构主要包括动平台、静平台、定长杆、滑块和冗余容错驱动装置等。以此机构为研究对象进行运动学分析,得到逆运动学方程。首先利用有限元理论对柔性杆进行离散处理,运用拉格朗日方程和动力学相关理论建立单元的弹性动力学方程及刚性子结构的动力学方程;推导出系统的弹性动力学方程。其次利用ADAMS软件和ANSYS软件建立6-PSS并联机构的刚-柔耦合体模型,对该模型进行仿真分析,与全刚体模型进行比较。仿真结果表明两类模型运动和受力曲线吻合,同时在短时间内,平台位置和受力误差趋于某一波动范围,模型各驱动力与系统负载相比较小;建立的刚-柔耦合体模型正确,机构的驱动性能较好。     

六自由度医用摆位机器人机构设计与研究

针对固定束重离子治疗室精确放疗需求,设计了一种六自由度医用摆位机器人,提出其机构设计方案,并建立虚拟样机模型。避免利用传统Denavit-Hartenberg(D-H)参数法对机器人进行运动学建模时的缺陷,引入了一种基于李群刚体运动特殊欧式群和旋量理论构建摆位机器人运动学模型的方法;基于所建立的运动学模型,对医用摆位机器人机构件碰撞干涉、工作空间、束流辐照范围进行仿真研究。结果表明:所设计的六自由度医用摆位机器人能满足在连续空间内精确运动和定位的条件,且能很好地满足较大范围内多方向束流辐照的需求。     

一种3-RPPS六自由度并联机构运动学分析与仿真

提出了一种新型六自由度3-RPPS并联机构,并介绍了其解耦特性和参考坐标系。建立了机构的运动学模型,得到机构运动学的位姿和速度解析表达式;采用极坐标边界搜索法求解机构的工作空间并计算工作空间的体积。通过数值仿真,得到了给定动平台运动规律下,支链的长度和速度变化规律以及机构的定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,并优化得到工作空间体积最大时结构参数的取值范围。     

一种气动肌肉机械手关节的机构设计与实现

设计以气动人工肌肉作为驱动器的机械手关节,分析由并联机构组成的机械手关节机构的运动学特性,同时对机械手的末端执行机构进行空间位置分析.通过并联机构的运动分析,得出气动人工肌肉收缩量和并联机构平台转动角度的数学关系,并进行了实验验证.根据实验结果,分析了气动肌肉机械手关节的运动学特性.     

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。     

基于RecurDyn的4-RPC冗余驱动并联机构的运动学求解

针对4-RPC冗余驱动并联机构进行了结构分析和运动学分析.运用齐次坐标变换公式推导出其运动学逆解,进而求出动平台质心按给定轨迹运动的各支链的运动规律.将在Pro/E中建立的4-RPC冗余驱动并联机构的模型导入RecurDyn中.然后,把由各支链运动规律生成的AKISPL驱动函数添加到该机构模型中,进行运动学仿真.测量出其位移和速度随时间变化曲线.最后,在Recur-Dyn中对动平台质心施加笛卡尔驱动(CMotion)进行仿真测定其位移和速度随时间变化曲线进行验证.结果表明,该机构运动学性能良好.