新型圆柱面3自由度并联机构的动力学逆解

针对一种新型圆柱面 3自由度并联机构应用牛顿 欧拉法进行了动力学逆解分析。该机构具有 2个移动自由度和一个转动自由度 ,首先推导出该机构的运动学逆解 ,建立了支链和动平台的力和力矩平衡方程 ,根据不同类型支链的运动学约束条件消除了部分铰链约束力和力矩 ,从而推导出驱动力矩模型 ,最后给出了该机构动力学逆解的数值仿真实例。该模型可用于改进该机构的结构组件设计和控制算法。     

3-RRR平面柔性并联机构动力学分析

针对柔性并联机构动力学模型时变、刚-柔耦合、非线性的特点,以3-RRR平面柔性并联机构为研究对象,建立了一种基于有限元法、浮点坐标系和KED法的机构弹性动力学方程。首先,运用有限元法的理论,将机构的柔性杆件划分为一系列离散的梁单元模型,建立梁单元的动力学方程。然后,运用KED法,得到机构的约束关系式和装配关系式,从而得到机构在浮点坐标系下的弹性动力学方程。最后,分别对采用简化KED法和这里方法建立的机构动力学模型进行仿真分析,对比机构动平台的弹性位移/转角曲线和最大应力曲线,验证了这里建模方法的有效性。     

平面3-PRR非对称并联机构动力学分析

对一种平面三自由度非对称并联机构(3-PRR并联机构)进行运动学分析,基于虚功原理和该机构的运动学模型建立机构的动力学模型,并通过数值仿真,求解动力学模型,得到系统驱动力的变化规律。结果表明,机构在一个周期内两次穿越奇异位形,对机构的动态特性影响很大,因此系统设计阶段,应进一步对机构尺寸进行优化。研究对进一步分析3-PRR并联机构的运动稳定性、机构优化设计和系统控制等实际工程应用提供了理论基础。     

耦合型3自由度并联稳定平台机构动力学分析

基于舰船摇荡耦合动力学特征,分析耦合力/力矩对耦合型3-SRR/SRU 3自由度并联稳定平台机构动力性能和动力学建模的影响,采用冗余驱动保证稳定平台各分支均匀承载,实现了稳定平台少驱动、多轴联动补偿外载荷的目标。提出耦合动力学参数等效变换方法,并分析动平台及运动分支耦合力/力矩在惯性坐标系中的表示;以系统驱动功率和最小为目标结合虚功率形式达朗贝尔原理,建立机构耦合动力学普遍方程。数值算例表明,采用冗余驱动的耦合型并联机构不仅实现了重载稳定平台多轴联动补偿的目标,而且有效地改善了系统动力学性能指标,为进一步研究耦合型并联机构动力学优化及实时控制奠定了基础。     

平面三自由度并联机构动力学性能研究

采用凯恩方法建立平面三自由度并联机构的动力学方程。为了量化机构的动力学性能,基于操作空间的惯性矩阵,给出机构加速性能评价指标,机构高速运行时,转动关节会引起较大的离心力和哥氏力,又给出高速性能指标。进而研究两种指标在工作空间的分布情况,得到它们在工作空间的等高线图,分析关节驱动力矩沿等高线的变化规律。结果表明,两种性能指标在工作空间的分布具有相似性,在拟定机构工作空间时可以兼顾加速性能和高速性能,并使得机构的工作空间和动力学性能达到均衡,为应用于高加速度和高速作业的机器人机构的工作空间确定和动力学优化设计提供参考。     

一类平面二自由度并联机构的运动学与动力学分析

提出了一类新型平面二自由度并联机构 ,可用作二自由度平面运动的工作台 ,并分析了这种机构运动学的正反解 ,在此基础上 ,进一步应用拉格朗日方法对该机构进行动力学建模 ,获得了该机构动力学模型的具体表达式。基于该动力学模型 ,对机构的反向动力学进行仿真计算分析 ,从而获得了运动状态下机构电机的驱动力和各构件的受力情况 ,由此为该机构的设计及具体应用奠定坚实的基础     

平面2自由度并联机器人的动力学设计

通过对平面二自由度并联机器人动力学的研究和系统存在耦合原因的分析,得出了机构设计的五点措施。采用这些措施对提高平面二自由度并联机构系统的动态特性、易控性,以及增强系统运行的稳定性和精度等都具有重要的作用。最后,通过两个算例验证了这些措施的可行性和效果,经过参数调整后的系统大大降低了驱动力矩和能耗。     

平面3-PRR并联机构刚柔耦合动力学研究

在并联机构的动力学研究领域中,传统的多体系统研究主要集中在多刚体领域,对于构件弹性变形对系统产生的影响多进行忽略,这种分析所得结果很难保证机构的运动精度要求。基于多体动力学理论,对可应用于微纳操作领域的3-PRR平面并联机构的刚柔耦合系统进行了研究,分析柔性从动杆对于机构刚体运动的刚柔耦合特性的影响,利用Euler-Bernoulli梁理论,采用假设模态法对机构支链上从动杆的柔性变形进行分析,并利用Lagrange乘子法推导出机构刚柔耦合系统的动力学方程。这种分析方法不但满足机构较高的精度要求,也满足工程中各种问题求解的要求。同时结合实例运用MATLAB仿真计算,直观真实地反映柔性从动杆与刚性构件的动力学特性,验证了所建模型的有效性。     

平面3自由度并联机器人的动力学设计

从动力学角度分析一种平面3自由度并联机器人的设计问题.首先,基于Lagrange方程导出此平面3自由度并联机器人的动力学方程.然后,基于系统动力学方程提出机构参数设计的三点措施.例如,可以通过在系统中添加适当的平衡质量消除动力学方程中重力项和大部分耦合项的影响.采取这些措施对提高并联机器人系统的动态特性、易控性,以及增强系统运行的稳定性和精度等都具有重要作用.最后,通过算例验证这些措施在降低驱动力矩和减少系统能耗方面的可行性和效果.这些内容可为进一步研究此并联机器人的动力学特性、优化设计和控制等提供指导.采用的方法对其他多自由度多连杆机构的动力学分析和动力学设计具有重要的借鉴意义.     

6-TPS并联机构动力学分析

建立了6-TPS并联机构全部构件和关节与动平台速度加速度的解析关系。用凯恩法建立机构运动微分方程,该方程采用了机构输出速度作为独立变量,可作为动力学控制模型对机构进行完全闭环控制。利用矩阵范数导出了主动关节驱动力相对变化量与惯量矩阵以及加速度相对变化量之间的摄动关系,提出量化机构加速度性能和动力学优化的指标。通过实例得出机构加速度性能指标是以惯量矩阵在工作空间的奇异轨迹为极限的结论,这可以用来选取动力学性能优良的工作空间。     

三自由度并联机器人动力学及仿真

利用雅可比矩阵建立了一种三自由度并联机器人(3-RSR)动平台的外力、外力矩、惯性力、惯性力矩和重力到驱动关节的映射关系,在合理的假设基础上,运用牛顿欧拉动力学方程得到了动力学数学模型.并且基于虚拟样机技术,利用ADAMS软件对三自由度并联机器人进行动力学仿真.结果表明,用动力学模型计算的驱动力矩值和仿真结果一致,动力学模型精度较高,将其作为驱动力矩控制设计的基础是可行的.     

一种三自由度并联机构的运动学标定

以一种三自由度并联机构测量机为研究对象,给出了机构的正解运动学模型,在此基础上阐述了运动学标定方法,给出了标定步骤,通过计算机编程对其进行了参数辨识.对标定前后的运动学参数与实际值进行了比较,标定前后的测头误差也进行了比较,从而验证了标定方法的正确可行性.     

一种两自由度并联机构位置分析与仿真

依据中医推拿中常用的滚法、按法、揉法、振法等手法的运动学及动力学特征,得出完成各推拿手法的运动输出矩阵和施力方向.采用串联机械臂与并联机构结合的方式实现推拿手法中五种运动.其中依据并联机器人型综合理论,以单开链支路为单元,提出了一种能实现空间一平移和一转动的两自由度并联机构.该机构由两条主动支链为P⊥R//R,两条辅助支链为P⊥R组成.对该并联机构进行了结构和位置分析,求出其运动学正反解的解释解.借助ADAMS软件进行动态仿真,检验了理论推导的正确性.采用串联式机械臂和并联机构结合的方式,不仅能完成中医推拿的五种手法,而且结构简单、位置分析求解容易,为机器人的控制提供理论依据.     

3-RRR平面并联机构刚度分析

刚度是并联机构重要性能指标,为了评价并联机构刚度,提出了一种刚度评价方法.基于3-RRR机构的逆运动学模型,推导出其雅可比矩阵.在力雅可比矩阵的基础上,给出了刚度评价指标,该指标不仅适用于3-RRR并联机构,而且可以应用于其它并联机构.将提出的刚度指标应用于3-RRR并联机构,数值仿真结果表明3-RRR机构在工作空间中具有对称的刚性.     

悬置式3自由度并联机构的精度分析

建立了悬置式3自由度并联机构的位置逆解模型;依据全微分理论建立了机构的误差模型,得到了该机构的输出位姿误差与各原始误差源之间的映射关系,对于给定的各结构参数和驱动误差,应用此模型可求出机构的输出位姿误差,为实际误差补偿提供理论依据.     

并联机构在多维减振平台中的应用研究

介绍了将并联机构应用于多维减振平台的主体机构的意义和方法,以三平移并联机构为例,验证了并联机构应用于多维减振的可行性,并列举了部分适于做多维减振平台的多自由度机型.总之,基于并联机构的多维减振平台系统是多维减振领域里的新理念、新突破,且具有结构简单,机型紧凑,精确度高,部分或完全解耦的机型易于控制等特点,为研究多维振动的问题提供了新思路.     

球面3自由度并联机构的正解分析新方法

机构的正解在并联机器人研究域是一个具有挑战性的问题,长期以来人们在这方面做了很多的研究。球面3自由度并联机构是一种有重要应用的机构,如同一般并联机构,其反解容易而正解困难。利用两点间距离在不同坐标系下不变的原理作为约束条件建立约束方程,对球面3自由度并联机构进行位置正解分析,得出了正解的封闭解形式,因为引入了一次半角公式,所以其最终方程是最高次数为16的一元多项式。运用反解的方式对其进行了数值验证,证明该正解分析是正确的。     

基于约束的4自由度并联机床的可达工作空间分析

针对一种新型的4—DOF并联机构的结构特点，采用基于逆解计算的网格法对其工作空间求解的算法进行了详细的分析，并利用Matlab编制了相应的程序，以Matlab图的形式描绘了几种情况下的工作空间区域，并对此进行了分析。