一种基于并联结构的平面三自由度位姿测量系统

介绍一种平面三自由度并联结构位姿测量装置,通过机构运动学分析得出被测物体位姿的显式解。对机构测量误差进行建模,得出位姿测量误差显式表达式。测量精度分析为平面三自由度并联结构位姿测量机构参数优化设计奠定了基础。     

三自由度并联姿态测量机构误差建模

提出了并联结构的三自由度姿态测量装置，将其连接到三自由度串联结构位置测量仪的末端可实现对被测物体六自由度位姿综合测量，通过机构分析得出了被测物体姿态的显式解。对三自由度并联姿态测量机构的测量误差进行建模，姿态角的测量误差以显式给出，测量时各位姿下的测量误差可实时显示，为机构设计参数的优化奠定了基础。     

并联机构实现舱段对接的位姿测量方法及试验研究

针对目前串联对接技术的不足,为实现舱段自动对接,研制了一套以激光跟踪仪为测量设备,并联机构为对接机构的舱段对接系统,提出了一种位姿测量及换算方法,旨在为并联机构实现舱段对接提供可靠的调姿运动参数.首先,以特征测量为基础,匹配移动舱段与激光跟踪仪之间的坐标系关系,将移动舱段坐标系作为中间坐标系,分别构造移动舱段与动平台及...     

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。     

极限位姿工况下四自由度机械手力学特性

针对四自由度机械手工作时手臂易发生弯曲、疲劳断裂等问题, 构建了机械手的有限元模型, 对极限位姿状态下的水平最大伸展位姿与垂直最大伸展位姿的机械手进行仿真实验, 验证了其可靠性, 并对机械手进行相应的物理样机实验。结果表明: 在两种极限位姿工况下, 机械手的最大应力均位于小臂的连杆上端, 最大位移则位于机械手前臂的前端, 其中最大应力为19. 131 MPa, 最大位移为0. 278 mm。同时通过对有限元计算分析结果与实验结果的对比分析, 仿真结果与实验结果数据基本一致, 验证了机械手有限元分析的正确性。     

混联数控机床中并联机构的空间位姿解析方法研究

混联数控机床是机器人与机床技术相结合的产物,研究了混联机床中一种并联机构的空间位姿解析方法.     

一种5轴混联加工中心的位姿正逆解分析

为了解决目前纯并联机床存在的问题,研究了一种新型5轴混联加工中心结构,该新型结构具有工作空间大、静动态刚度好的优点.针对其运动参数间存在较强的耦合性,给出了运动平台姿态参数与位置参数间的数学解耦关系,将解析法和数值法相结合,对其位姿逆解进行了详细的推导,同时借助改进的杆长逼近法,进行了位姿正解的推导.实例验证结果表明算法正确、有效.该算法对混联机构的运动分析具有一定的参考意义.     

一种三自由度并联驱动平台机构的空间位置解算和分析

介绍了一种三自由度并联驱动平台机构的空间结构和空间运动姿态的位置解算法，并分析了该结构平台在运动过程中所产生的附加运动，该三自由度并联驱动平台的三个支撑点采用直角三角形分布，经推算，和其它三点支撑的并联驱动平台相比，该三自由度并联驱动平台结构只产生绕z轴的附加运动，具有结构简单，易实现的优点。计算表明，所产生绕z轴的附加运动和独立的运动变量相比，其值很小，在实际应用中可明显提高运动的仿真效果，并且，应用的算法具体，简单快捷，可提高解算速度和微机时控制中的反应速度，具有直接的应用价值。     

具有解析式位置正解的三自由度并联机构逆动力学求解

针对一种具有解析位置正解的新型三自由度并联机构,求解了其逆向动力学方程.不同于传统的使用逆运动学的动力学研究,通过正向运动学分析,建立并求解了机构的位移、速度、加速度方程;基于牛顿-欧拉法,通过对各杆件的受力分析,构建并求解了机构的逆向动力学方程;通过Matlab编程计算与ADAMS仿真,对逆向动力学进行了算例验证,各...     

五自由度宏/微双重驱动并联机构及其运动学分析

提出了一种扫描电子显微镜用4-PSPS/PRPUR五自由度宏/微双重驱动并联机构,该机构可以实现三维移动和两维转动。采用螺旋理论分析了该机构的自由度,采用基于螺旋系线性相关性的并联机构输入选取判别方法,选取了驱动副并进行了合理性判别。在此基础上对该双重驱动并联机构进行了位置反解分析,结合其应用给出了数值算例,并进一步对该机构进行了速度、加速度分析,且给出了速度、加速度的数值算例。     

新型两转动自由度完全解耦并联机构及其特性

针对并联机构内部耦合性给其运动学和动力学分析以及控制系统的开发带来的问题,提出一种新型的两自由度转动解耦并联机构．运用约束螺旋法对机构的自由度和运动特性进行分析,通过修正的Kutzbach-Grübler公式计算出机构自由度数目;利用各构件间几何关系,求解机构位置正反解解析表达式;根据机构输入与输出参数间关系式,推导得到机构雅可比矩阵,进而依据雅可比矩阵表达式,验证了机构的解耦特性,并进而讨论了驱动输入的选择对机构奇异的影响．提出的解耦并联机构丰富了机构构型库,对进一步应用具有理论指导意义．     

Inverse dynamics and servomotor parameter estimation of a 2-DOF spherical parallel mechanism

A novel reconfigurable 5-DOF hybrid manipulator—TriVariant-B is composed of a 2-DOF spherical parallel mechanism which is serially connected with a 3-DOF open-loop kinematic chain undergoing one translation and two rotations by a prismatic joint. The merit of this design is that a relatively large workspace/limb-stroke ratio can be achieved thanks to the decomposition of the fixed point rotation and the relative translation. In this paper, on the basis of inverse dynamic formulation of the 2-DOF spherical parallel mechanism, an approach is proposed for estimating the servomotor parameters including moment of inertia, rated speed and the maximum torque in a quick manner. The approach has been employed for the development of a prototype for frame cutting process. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50535010 and 50510488)     

混合驱动二自由度并联机构的动力学优化设计

基于Kane方法对混合驱动二自由度五杆机构建立了动力学方程,在此基础上进行了动力学逆问题的分析,探讨了影响主驱动功率和辅助驱动功率的因素.实现一组椭圆轨迹为实例,以混合驱动二自由度五杆机构辅助运动最大瞬时的驱动功率最小优化目标函数,无条件双曲柄的杆长条件约束条件,采用遗传算法进行了动力学优化设计,得到了主驱动功率与辅助驱动功率之间的最佳匹配关系.为实现混合驱动二自由度并联机构综合性能最优以及系统的最优控制了基础.     

Step kinematic calibration of a 3-DOF planar parallel kinematic machine tool

This paper presents a novel step kinematic calibration method for a 3 degree-of-freedom (DOF) planar parallel kinematic machine tool, based on the minimal linear combinations (MLCs) of error parameters. The method using mapping of linear combinations of parameters in error transfer multi-parameters coupling system changes the modeling, identification and error compensation of geometric parameters in the general kinematic calibration into those of linear combinations of parameters. By using the four theorems of the MLCs, the sets of the MLCs that are respectively related to the relative precision and absolute precision are determined. All simple and feasible measurement methods in practice are given, and identification analysis of the set of the MLCs for each measurement is carried out. According to the identification analysis results, a step calibration including step measurement, step identification and step error compensation is determined by taking into account both measurement costs and observability. The experiment shows that the proposed method has the following merits: (1) the parameter errors that cannot influence precision are completely avoided; (2) it reflects the mapping of linear combinations of parameters more accurately and enhances the precision of identification; and (3) the method is robust, efficient and effective, so that the errors in position and orientation are kept at the same order of the measurement noise. Due to these merits, the present method is attractive for the 3-DOF planar parallel kinematic machine tool and can be also applied to other parallel kinematic machine tools with weakly nonlinear kinematics. Supported by the “863” High-Tech Program of China (Grant Nos. 2006AA04Z204 and 2006AA04Z227), National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50775118 and 50605041), the “973” Basic Research Project of China (Grant Nos. 2006CB705406 and 2007CB714000), and Tsinghua Basic Research Foundation (Grant No. JC200701)     

一种新型3-URS机构分析

为了保证3-URS机构实现确定运动,利用螺旋理论进行了分析。描述了机构的单分支约束及所有分支约束的合成,分析了机构约束螺旋系的相关性与冗余约束和局部自由度等因素对机构自由度的影响,根据修正的Grübler-Kutzbach公式计算出并联结构的自由度为6。结果表明,机构实现确定运动需要6个输入运动。     

一种新型3-RPRRR并联机构的运动学分析

对一种新型3-RPRRR并联机构进行了运动学分析。首先,基于约束螺旋理论,利用修正的Grübler-Kutzbach自由度计算公式分析了该机构的自由度。然后对该机构进行了位置反解分析。最后采用虚设机构法与运动影响系数理论相结合的方法对该机构进行了速度和加速度分析,并进行了数值验证,表明该方法表达简洁,易于求解。所有这些研究表明：该机构的运动学性能稳定,适合实际应用。     

4TPS-PS并联四自由度电动平台的受力特性研究

针对稳定跟踪系统需求,建立4TPS-PS并联四自由度平台运动学模型,推导雅克比矩阵,对平台运动情况下的受力进行分析,推导出平台输出力与各作动缸驱动力之间的关系式,与没有从动支链的3-RPS并联机构的力学特性进行比较,分析4TPS-PS并联机构的受力特点,表明4TPS-PS结构是并联型稳定跟踪平台的理想选择.对实验室样机在工作空间内受力情况进行仿真计算,分析从动支链受力与平台结构参数的关系,为优化设计和运动控制提供依据.