基于运动学正解的Delta机器人工作空间分析

基于并联机器人机构学理论,对Delta机器人机构进行位置分析,建立Delta机器人运动学逆解模型,并通过几何法求得Delta机器人运动学正解。在运动学正解的基础上,分析了Delta机器人的工作空间,并利用MATLAB的计算与绘图功能,画出Delta机器人的工作空间,为Delta机器人的应用提供了重要参考依据。     

一种冗余驱动并联机构的设计与奇异性分析

在Delta机构的基础上提出一种含冗余驱动的三平移并联机构。基于螺旋理论计算了该并联机构的自由度,分析了位置反解,推导出雅可比矩阵,结合Gosselin奇异分析法,对Delta机构的奇异位形进行分析并找出两种新的奇异位形。将Delta机构和冗余驱动并联机构的奇异性进行比较,为了验证理论分析结果,引入可操作度这一运动性能指标,基于数值法对两种机构的奇异性进行比较。理论分析结果表明冗余驱动并联机构可以实现和Delta机构相同的功能,但其第二类奇异位形明显比Delta机构少;数值分析结果表明选取合适的工作空间和机构参数可减少并联机构的奇异位形,同时也验证了理论分析结果的正确性。     

基于Delta机构的冗余驱动三维平动并联机构研究

结合Delta机构的优缺点提出了一种新型的基于Delta机构的冗余驱动三维平动并联机构,该机构在成熟的Delta机构上增加X、Y方向两个平动自由度,从而在充分利用Delta机构高速高精度的特点的基础上,扩大机构的工作空间,扩大Delta机构在工业领域的应用范围,包括PCB插件、货物堆垛、3D打印等。通过样机初步试验表明该机构整体运动平稳,机构末端元件运动速度高,但在运动过程中出现了一定程度的振动,这在一定程度上影响机构末端元件运动精度。     

半对称三平移Delta-CU并联机构的刚度建模与分析

研究了Delta-CU机构的刚度及其特性,运用虚拟弹簧法建立了支链的柔性模型,并给出了支链的静力学方程。利用旋量方法得到了支链中的运动微分映射,根据静力学方程得出机构的笛卡儿空间刚度矩阵,并通过有限元分析验证了矩阵的正确性。最后,利用虚功刚度指标对给定参数下的Delta-CU机构进行算例分析,并将其与Delta机构进行了比较,结果表明Delta-CU机构与Delta机构具有基本相同的刚度特性。     

Delta型全方位推进器调距机构设计与分析

全方位推进器通过调距机构使叶片螺距角发生周期性调整,进而产生全方位推力,它能够给水下机器人提供很好的操纵性以便高质量地完成水下勘测任务。文中提出了一种新型的Delta型偏心盘调距机构,它由两个Delta并联机构和分布在3条支链上的3个空间四杆机构组成,通过Delta机构控制偏心盘的3个移动自由度来实现叶片螺距角的周期性调整。此调距机构具有刚度大、运动精度高、动力学性能优良、质量轻、结构紧凑、空间布局合理的优点。采用矢量法与几何法相结合的方法对调距机构进行了位置正反解,分析了偏心盘的运动区间和叶片螺距的可调范围,验证了叶片螺距角周期变化规律为简谐规律,并建立了预设叶片螺距变化规律与偏心盘位移之间的关系。     

一种三平动并联机构的设计与运动学分析

针对Delta并联机器人在食品、医药、电子等轻工业上的广泛应用,对一种T型轴铰链Delta三平动并联机器人的构型设计进行了系统研究。分析了运动副在机构组合中自由度约束关系,得出了一种最小支路位移参数特性,以此遴选出3TOR并联机构所含的支路类型,综合出多组三平动并联机器人机构。经过机构演变法,设计出一种支路类型为HSOC{■}的新型T型轴铰链的Delta并联机器人机构。并基于位移参数特性,验算了其机构空间自由度。基于设计的Delta并联机器人机构,进行了运动学分析,建立了逆解位置模型、正解位置模型和速度模型。     

支链偏置的并联机构工作空间分析及尺度综合

以设计结构紧凑、工作空间大的力/触觉反馈器为目标,研究了Delta并联机构的运动学和工作空间特性。在改进Delta机构的基础上,引入支链机构的偏置安装角度α,利用矢量法求解了机构的位置逆解和正解,并通过算例验证了方程求解正、逆解的正确性;根据逆解公式推导出单开链子空间包络体边界方程,绘制分析了驱动杆与摆动杆长短不同时3种情况下的子空间几何形状。然后,详细讨论了α对整体工作空间和机构总体外围尺寸的影响,采用数值法得出了偏置安装角度α与工作空间最大内切球体体积的关系图、偏置角度与整体外围尺寸的关系图,并利用matlab绘制出整体空间截面图。最后,以上述最大内切球体为设计空间,结合雅克比矩阵条件数给出设计实例。验证结果表明,采用该设计方法能够满足对Delta机构的优化设计要求。     

浅析Delta并联机器人的从动臂

主要讨论了Delta机构从动臂的两个问题:即Delta机构从动臂采用平行四边形结构的必要性,并证明组成平行四边形从动臂的四个杆在运动中总是处于一个平面内。     

Delta 3D打印机研究现状与关键技术

Delta机构作为并联机构的典型代表具有结构紧凑、速度高和精度高等特点,已经成为当前机构学的研究热点。从3D打印技术的基本原理出发对Delta 3D打印机优缺点、发展现状、关键技术等方面做了概括性归纳与总结。阐述目前Delta 3D打印机的优越性和可研究性并为3D打印机研究工作者提供系统的文献资料参考。     

Delta并联机器人运动学与动力学仿真研究

以Delta并联机器人为研究对象,用三维设计软件Pro/E建立其样机模型,通过简化Delta并联机器人机构模型,用D-H矩阵法建立其运动学方程,得出正、逆解,给定动平台的运动轨迹进行轨迹规划,用Matlab软件计算出各支链的驱动臂张角,将样机模型和计算结果导入到ADAMS软件中,添加约束驱动等,进行运动学和动力学仿真分析,所得结果与理论计算结果一致,为Delta并联机器人的设计、优化和运动控制提供依据.     

Delta并联机器人参数优化设计

参数优化是Delta并联机器人设计的主要内容。对Delta并联机器人进行运动学、动力学分析,将雅克比矩阵条件数和单轴最大输出扭矩作为机构操作性能衡量指标进行参数优化,得到机构操作性能最优的尺寸参数。     

基于Lagrange方程和二阶影响系数矩阵的Delta并联机构约束力分析及仿真研究

针对并联机构约束力分析过程复杂、计算量较大的问题,以三平移Delta并联机构为例,对其约束力进行了仿真分析和实验研究.首先,建立了Delta并联机构的Lagrange动力学模型,采用二阶影响系数矩阵建立了驱动滑块的加速度数学模型,并进行了求解验证;然后,对并联机构中的驱动滑块进行了受力分析,得到了球铰处的约束力方程,并...     

基于旋量的Delta并联机构位置反解

任意刚体运动都可用螺旋运动来表示,通过螺旋运动的指数矩阵可以实现刚体上任意一点运动前后的坐标变换。鉴于Delta并联机构的特殊几何结构,可以建立其一运动节点前后位置变换的方程。在这个方程中,体现出主动构建的运动的转角。解得主动件转过的角度从而实现对Delta并联机构的位置反解。     

基于Monte Carlo法的改进型Delta并联机构运动可靠性分析

建立了改进型Delta并联机构的运动位置误差模型,模型不仅考虑构件几何误差,而且在机构动力学研究基础上考虑了的机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差因素。结合MATLAB软件生成伪随机变量作为机构可靠性分析的随机抽样试验参数。当机构按某运动规则运动时,利用Monte Carlo法采用点评价方式,得到不同运动时刻机构的运动位置可靠度和机构末端误差的均值和方差。通过对不同误差模型可靠度数据对比,发现机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差对机构可靠性的影响不可忽视。     

Delta机器人综合位置误差研究及其耦合特性分析

以Delta机器人为分析对象,研究了动平台的位置误差模型,并对误差源的耦合特性进行了分析。首先,利用从动臂的位置特性,依据几何空间矢量法,建立了Delta机器人机构误差模型;其次,以数理统计与空间矢量原理为基础,推导出Delta机器人关节间隙误差模型;然后,基于空间有限元理论,在建立系统弹性动力学模型的基础上建立了其柔性误差模型;综合考虑这3种误差源,建立了Delta机器人综合位置误差模型;最后,利用Adams与Workbench联合仿真、Matlab数值计算和FARO激光跟踪仪的现场试验验证了位置误差模型的正确性,并对误差源的耦合特性进行了分析,阐述了方向位置误差与坐标轴方位之间的关系。结果表明,影响Delta机器人动平台位置误差的各个误差源间并不是简单的叠加,而是具有明显的耦合特性,并且动平台方向位置误差会随着坐标轴方位的变化而变化。     

XY-Delta冗余驱动机器人设计与实现

为了扩大Delta机器人工作空间,设计了一种新型冗余XY-Delta机器人。利用ADAMS软件辅助进行了Delta机器人电机与减速器的选型设计,然后根据Delta并联机器人工作空间的大小以及实际需求设计了XY平台,将Delta系统静平台安装于XY平台末端组成冗余XY-DELTA机构系统;采用分散式控制方式搭建了系统的控制框架,并定义了控制逻辑。最后对物理样机进行了测试实验,实验结果表明,XY-Delta系统具有速度高、精度高等特点,并且能够改善Delta机器人系统工作空间小的缺点,具有一定的实用参考价值。     

基于几何法Delta并联机器人运动学分析

为避免解析法求解与数值法求解所具有的缺点,根据平行四边形结构的运动特性,简化了Delta并联机器人结构模型,并建立了3个惯性坐标系,将3个不同位置支链转换至相同状态下进行分析,采用几何法构造出机构位置正解与逆解的低阶方程组。根据刚性杆两端点运动速度在沿杆件方向分速度相同原理,构造了机构驱动输入与末端执行器输出的速度映射矩阵(速度雅克比矩阵)。运用Matlab软件进行编程,并通过实例验证了本机构位置正逆解算法的正确性。     

DELTA机构控制器参数整定方法研究

针对Delta并联机构,考虑随位姿实时变化的惯性负载对伺服控制系统的影响,提出了一类三自由度高速并联机器人控制器参数整定新方法.首先借助于矢量法导出Delta机构的逆运动学和逆动力学模型,消元法建立其正解模型.在此基础上,建立机电耦合控制模型,直接以机器人末端执行器在整个工作空间运动轨迹的均方根值误差作为综合性能优化目标,在无穷多PID参数非线性组合中离线整定出一组最优值,并通过进行前馈补偿,进一步提高系统精度.     

Delta机构伺服控制器参数设计

研究一种Delta高速并联机构的伺服控制器参数设计方法.首先利用虚功原理建立Delta机构刚体动力学逆解模型.在此基础上,通过采用变频三角波作为输入,辨识出包括伺服系统转动惯量在内的所有参数,为参数设计提供必要前提.最后,考虑变负载对伺服系统影响建立机电耦合控制模型,提出一种直接以机器人末端执行器在整个工作空间运动轨迹的均方根误差作为综合性能优化目标的伺服控制器参数设计方法.     

Delta并联机器人设计分析与实现

为了完成物料的高速捡取作业,设计一种Delta并联机器人,该机器人可按照给定的运动规律在规定的运动轨迹上快速的工作。基于虚功原理,建立其系统的动力学方程,结合实例进行力学分析和数值仿真。结果表明,Delta机器人机构设计合理,数学模型正确,为物理样机的设计制造提供了理论依据。