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.     

空间刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真

为研究柔性构件对系统运动特性的影响,对空间3-RRRU并联机器人进行了动力学建模及耦合特性的仿真分析。应用矢量闭环法对空间并联机构的逆运动学进行求解,推导出各个构件位置、速度、加速度的变化规律;根据第一类Lagrange方程建立空间全刚性并联机器人的逆动力学模型;运用MATLAB软件对空间并联机构进行仿真,并对动力学数值结果和仿真结果进行对比,以验证模型的正确性。基于ANSYS软件和ADAMS软件,对空间并联机构中的空间梁单元进行柔性替换,通过建立空间刚柔耦合并联机器人模型,分析机构在运动状态下展现出的耦合特性,并与空间全刚性并联机器人进行比较。结果表明:两类模型的末端执行器的运动趋势一致,轨迹误差在0.000 7～0.419 4 mm范围内;梁单元产生的弹性变形对系统运动性能产生了重要影响,因此,建立正确的刚柔耦合动力学模型具有重要的指导意义。     

基于虚拟样机技术的柔性并联机器人建模与仿真

基于虚拟样机原理,利用SAMCEF软件对柔性并联机器人进行运动学、动力学建模和仿真,为柔性并联机器人的分析和设计提供了一种新方法.该方法建模简单,可视化强,后处理功能强大,可用于验证其它建模方法的理论分析结果.首次提出一种基于SAMCEF软件的柔性并联机器人固有频率的计算方法,可迅速计算柔性并联机器人在整个运动周期中的各阶固有频率.     

基于凯恩方法的三自由度Delta并联机器人动力学建模

Delta并联机器人被广泛用于小物品的高速拣选和包装等.为了得到优良的性能,控制系统设计和机械结构设计时需要考虑动力学模型的影响.文中利用凯恩方程对三自由度Delta并联机器人建立了动力学反解模型.文中建立的动力学模型结构紧凑.在整个建模过程中,只是用到了动平台的位置、速度、角速度参数和主动转动副转角、角速度及角加速度...     

基于ADAMS的并联机器人动力学仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了一种并联机构的虚拟样机模型。对并联机器人进行动力学分析,为并联机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。     

四自由度并联机器人模型建立及运动学仿真

基于螺旋理论,运用四自由度对称并联机器人结构综合的方法,选择设计出一种2-RPS-2-UPS并联机器人.运用ADAMS软件建立了2-RPS-2-UPS四自由度并联机器人的模型,并进行了给定轨迹的运动仿真,得到了运动过程中执行构件的运动轨迹坐标值曲线.表明该四自由度并联机器人的运动是预定、可靠的.     

三自由度并联机器人机构动力学研究

介绍了一种新型三自由度并联式机器人机构,对其运动学和动力学进行了分析和计算,并结合一个实际例子进行了计算机仿真,这些工作将对该机构的控制和结构优化设计提供帮助。     

平面柔性并联机器人动力学建模

利用有限元理论研究柔性并联机器人动力学建模的理论和方法,分析各支链的弹性位移及其耦合关系,建立柔性并联机器人系统的运动约束条件和动力约束条件。综合考虑构件的分布质量、集中质量以及杆件的剪切变形、弯曲变形、拉压变形和横向位移的影响,运用运动弹性动力学理论和Lagrange方程,推导出平面柔性并联机器人的动力学方程。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,说明该动力学模型能正确反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。     

刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真研究

并联机构在运动过程中存在弹性变形和刚柔耦合效应,对机构的运动及其稳定性具有较大影响。针对上述问题,以3自由度刚柔耦合并联机器人为研究对象,基于线性多体系统传递矩阵法(线性MSTMM)建立了刚柔耦合并联机器人多体系统模型和拓扑结构模型,推导了整体系统的空间转换方程和动力学方程;通过Matlab软件建立了机器人SimMechanics仿真模型,并基于PID控制策略对机器人进行了轨迹跟踪的仿真研究。结果表明,机器人末端输出的实际运动轨迹与期望轨迹基本吻合,机器人系统运动相对稳定,验证了该建模方法的正确性和有效性,为进一步对并联机构进行研究提供了一定的理论依据。     

柔性Stewart平台的动力学建模与仿真

利用模态综合法描述了柔性支腿的变形，探讨了建模过程中部件模态集的选取原则及正交化处理技术。在此基础上建立了柔性Stewart平台的动力学模型，并仿真分析了支腿柔性对平台系统动力学特性的影响，指出工程应用中支腿的柔性影响可忽略不计。     

柔索驱动并联机器人动力学建模与数值仿真

柔索驱动并联机器人采用柔索代替连杆作为驱动元件,并结合了并联机构和柔索驱动的优点。500 m口径大射电望远镜(Five-hundred meter aperture spherical radio telescope, FAST)粗调系统通过6根索长的协调变化使馈源舱作跟踪射电源的6自由度运动,其工作特点与并联机器人类似,因此可被看作柔索驱动并联机器人。基于此,根据FAST 5 m缩比试验模型,首先应用悬链线解析表达式推导出柔索两端固定时索端拉力与索长之间的关系,用于求解特定长度的驱动柔索对处于某一位姿的馈源舱的作用力。其次,对该舱索系统进行逆运动学分析,采用拉格朗日方程建立柔索驱动并联机器人的逆动力学模型。最后,针对FAST 5 m缩比模型的设计方案进行动力学仿真,数值结果表明该动力学建模是合理的。     

Delta并联机器人刚柔耦合仿真分析

为了提高Delta并联机器人在负载较大且高速拾取目标样本时的运动精度,对机器人进行刚柔耦合分析,以求减少运动误差。通过Solidworks对Delta并联机器人三维建模并简化,Matlab对并联机器人末端轨迹进行规划,反解得到机器人运动过程中主动杆的角位移变化,ANSYS对从动杆柔性化导入ADAMS中进行联合仿真,在不同负载条件下观察分析机器人末端误差和运动过程中柔性杆的变形,可以得出随着负载的增加机器人末端误差加大,并且运动过程中杆件误差随时间叠加,这为寻找解决定位误差的方法提供了参考。     

6-PPPS型并联机器人的动力学建模

采用拉格朗日法,以驱动量为广义坐标建立了6-PPPS并联机器人动力学模型,基于运动学正解推导了完整形式的动力学模型,并对机器人平动时动力学模型进行了分析,给出了实例仿真.该机器人平动时,动力学模型简洁,适合实时控制,为机器人动力学轨迹规划提供了参考.     

3-RSS/S踝关节康复并联机器人的动力学建模及仿真

推导了3-RSS/S踝关节康复并联机器人的雅可比矩阵,利用拉格朗日方法建立了其动力学模型,并根据设计参数进行了动力学仿真分析,得到的驱动力矩曲线连续平滑,表明机器人可控性好.     

2-UPR-RPU并联机器人的动力学建模与性能分析

动力学建模和性能分析是并联机器人设计中的研究重点。以2-UPR-RPU三自由度并联机器人(U:虎克铰,P:移动副,R:转动副)为研究对象,采用螺旋理论对其进行动力学建模与性能分析。基于闭环矢量法建立2-UPR-RPU并联机器人的运动学逆解模型。采用螺旋理论分析2-UPR-RPU并联机器人分支中各个关节和杆件的速度和加速度,结合虚功原理计算2-UPR-RPU并联机器人运动时的驱动力,并通过ADAMS软件进行数值仿真验证。基于动力学模型分析2-UPR-RPU并联机器人的动态可操作度椭球指标,获得2-UPR-RPU并联机器人在不同操作高度下的转动和移动动态性能分布图谱,为机构的样机设计提供参考依据。2-UPR-RPU并联机器人的动力学建模和性能分析为实现机构在实际操作中的高效高精度控制提供了重要的基础保证。     

并联机器人逆动力学建模的几何代数方法

逆动力学建模是并联机器人动力学性能评估和实际控制的基础。以几何代数为数学工具,提出并联机器人的解析逆动力学建模通用方法。根据几何代数的外积性质,可直接确定并联机器人中各分支的关节速度和加速度幅值,建立机器人驱动速度和被动速度之间的映射关系,并推导出并联机器人分支中各杆件的速度和加速度。结合虚功原理建立并联机器人的逆动力学模型,并确定驱动力/力矩的解析表达式。关节速度和加速度计算不需要判断几何关系、进行求导或求偏微分,并且整个计算过程中仅涉及加法和乘法,无需求解符号线性方程组,提高计算效率。以六自由度并联机器人6-UPS和三自由度并联机器人2PUR-PRU为例(U：虎克铰,P：移动副,S：球铰,R：转动副),得到在给定轨迹下两个机器人驱动力的理论结果,通过与ADAMS软件仿真结果对比验证所提方法的正确性。同时,通过与基于牛顿-欧拉方程的自然正交补法进行计算效率对比,证明该方法具有计算高效的优点,可替代ADAMS仿真和原先方法用于并联机器人逆动力学建模及分析。     

三自由度微动并联机器人的简化建模方法

在常规或宏操作三自由度并联机器人运动学的基础上，介绍了并联机器人实现微动功能的运动学、动力学的简化建模方法。利用这一方法得到的模型结构简单、计算量小、适于实时控制等特点。该方法对于同一种类型的整体柔性关节微动机器人建模具有通用性，对于不同类型的微动并联机器人亦具有普遍性的意义。该方法也为微动机器人优化设计提供了一个良好的工具。     

3-DOF并联机器人动力学建模及仿真分析

为了提高Delta机器人的设计效率,运用Euler-Lagrange方法对机器人进行动力学建模及分析,采用三维实体建模软件UG建立Delta机器人的三维实体装配模型,再将三维模型导入ADAMS对Delta机器人进行动力学仿真分析,得到的结果与Matlab的理论值几乎一致,从而验证了并联机器人数学建模的正确性以及三维实体模型简化、假设的合理性。     

新型并联机器人坐标测量机仿真建模的实现

为了验证新型5自由度并联机器人坐标测量机的设计方案和理论模型,缩短开发周期,降低开发费用,提高一次性设计成功率,将虚拟样机技术应用于该并联机器人坐标测量机的设计开发过程。利用SolidWorks软件建立该型并联坐标测量机的虚拟样机模型,应用OLE接口技术实现了该型并联坐标测量机的运动仿真和测量仿真,采用ADAMS软件实现了该型并联坐标测量机的动力学分析和仿真,并给出了仿真建模过程中关键问题的解决方案。计算机仿真结果证实了理论模型的正确性,验证了设计的合理性和可靠性。为此新型并联机器人坐标测量机的结构设计和数控系统设计提供了主要参数和理论依据,为并联坐标测量机的工程设计提供了一套有效的分析方法。     

基于SimMechanics的三自由度并联打磨机构动力学分析与仿真

针对一种新型三自由度并联打磨机构进行了运动学和动力学分析,并借助于MatLab/SimMechanics 工具箱的系统动态建模功能,搭建了一精确的仿真平台.结果表明:当并联打磨机构末端受广义力矢量作用时,在仿真平台上对系统进行Lagrange方法的动力学仿真分析,示波器跟踪动平台中心点的位置、速度及加速度,从而获得驱动...