Method for the Optimization of Kinematic and Dynamic Properties of Parallel Kinematic Machines

The following paper introduces an approach, which allows the consideration of the kinematic as well as the dynamic properties of parallel kinematic machines. Based on the results of a preceding kinematic optimization, a FEM-model with arbitrary input parameters is designed. The full kinematic functionality of struts and joints used is ensured. By coupling the FEM-model to the GNU Octave numerical program system, a variety of movements including machining forces can be simulated. A Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno optimization algorithm, using GNU Octave, was written and coupled to the FEM-system. Now, this algorithm is able to influence the model's arbitrary input parameters during the optimization process. Thus, the model is optimized automatically for a certain machining process and/or dynamic behavior. This procedure is demonstrated using the example of a delta robot structure originally designed by Raymond Clavel [7].     

Singularity Prediction for Parallel Robots for Improvement of Sensor-Integrated Assembly

The frequent occurrences of singularities inside a parallel robot's workspace and in certain cases of sensor integration non-deterministic end-effector trajectories demand a powerful online singularity prediction and a control design that is capable of displacing motion algorithms. The theory of a power-inspired index of closeness to a singularity pose for parallel kinematic manipulators is illumined and presented in this paper, supported by comparison to Grassmann geometry and experimental results achieved on a HEXA robot. An experimentally validated strategy for jerk bounded braking the end-effector while approaching a singularity and an algorithm for departing it again are presented as well.     

并联机构造型设计研究

从并联机构的造型与功能、结构的关系入手，阐述了并联机构造型设计的方法，并对并联机构的控制面板设计进行研究。     

Robocup F-180全方位小型足球机器人运动学分析

在小型足球机器人两个前轮之间安装踢球器、控球器等装置不仅会对车体各部分的布局造成一定的影响,也会使小车的运动性能发生变化。本文建立了三轮和四轮全方位小型足球机器人的运动学模型,分析了主动轮速度和从动滚子速度随两前轮夹角不同而产生的变化,讨论了车体沿任意方向直线运动时夹角的变化对车体运动性能的影响,对车体机构的设计具有指导意义。     

高层建筑幕墙安装机器人系统的运动学分析

针对目前我国建筑业的整体机械化水平较低,幕墙安装尤其是高空幕墙安装仍旧依赖人工的问题开展了高空幕墙安装智能化施工装备的相关技术研究。对该幕墙安装机器人进行了运动学分析,建立了运动学方程,求出了运动学正解和逆解,并分析了机器人的工作空间,为幕墙安装机器人系统的控制提供了基础。     

一种平面二自由度并联机构工作空间分析

针对一种平面二自由度并联机构进行运动学分析,研究机构两类奇异位形的出现条件及奇异姿态,并全面讨论了机构两种运动学反解模型下存在的各种理论工作空间的形状及内接矩形面积的计算公式.通过一种量纲一化的参数模型,将机构运动学参数的无限设计空间转化为一个有限的设计面域,并绘制了最大矩形工作空间的性能图谱.利用该图谱,有效指导了机...     

一种选择性柔性五自由度机器人的运动学分析

介绍一种新的选择性柔性五自由度机器人,以D-H矩阵为基础建立了机器人的运动学方程,利用代数解法直接推导出逆运动学的解。进行Matlab数值仿真求解出机器人的可达工作空间,进行ADAMS仿真,给出机器人末端执行器中心在x,y,z轴的位移、速度、加速度曲线,利用所测数据证明推导的运动学方程正确性。仿真结果表明,机器臂可平稳安全到达工作空间内指定位置,从而验证结构设计的合理性,为后续结构优化和运动控制提供依据。     

Force Free Add-on Position Measurement Device for the TCP of Parallel Kinematic Manipulators

The position of the tool center point (TCP) of a parallel kinematic manipulator (PKM) is traditionally being measured indirectly by means of the position measurement of the drives. Cutting forces and acceleration forces cause displacements of the TCP, which cannot be detected from the position measurement of the drives. To improve the position accuracy of the TCP a force free add-on position measurement device is suggested. The kinematic design of such a measurement device, the calibration and its application for feedback control and improved TCP positioning in the presence of external forces is described. Experimental results are presented to illustrate the expected improvements in TCP positioning.     

新型并联机床的运动学建模与CNC系统设计

提出了以四自由度空间并联机构作为主进给机构，辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型并联机床的配置方案，推导了其位置，速度逆解模型，设计了两种面向该并联机床的CNC系统方案，并讨论了CNC系统方案实施中的关键技术。     

基于3-PRS-PP的并联机床工作空间研究

工作空间是机床操作器的工作区域,它是衡量并联机床性能及加工能力的重要指标,是机床工作能力的直接反映.本文研究了一种基于3-PRS-PP并联机床工作空间,通过考虑其结构约束条件,采用极坐标搜索法确定了并联机构的工作空间边界点,并在此基础上绘出了工作空间边界曲面的图形,得到了机床工作空间的三维仿真模型,并分析了机床结构参数对工作空间的影响.     

双冗余驱动并联机床工作空间的扩大与规整

以一种附加双冗余驱动的三自由度并联机床为研究对象,建立其位置反解方程,求得速度雅克比矩阵。讨论影响工作空间大小和形状的约束条件,利用极限边界搜索法得到冗余驱动在不同位置时的工作空间,并分析了不同截面上的工作空间边界。仿真结果表明:与具有一个冗余驱动的机床相比,该并联机床工作空间的顶部和底部得到了扩大和填充,更加规整,能够满足对大型工件加工的要求。研究结果对该机床的实际应用具有一定的参考意义。     

并联机床轨迹规划的数据安全校验

本文从几个方面考虑了形成数据的安全问题，在一定程度上保证了机床的工作安全，同时还开发了相应的数据安全校验软件，使用方便。     

一种新型运动冗余并联机构的运动学研究

针对传统3-RPR型非冗余平面并联机构运动过程中存在奇点,且需要较大驱动力矩无法实现平滑轨迹跟踪问题,提出了一种新型3-PRPR运动冗余并联机构。建立了新型并联机构的位置、速度和加速度模型,基于运动学模型进行了工作空间仿真分析,分别对不同末端执行器位置和大小、不同基圆半径对工作空间的影响进行了对比分析,并对工作空间运动轨迹进行了分析。仿真结果表明:末端执行器位置只影响定向工作空间,对可达工作空间无影响;定向工作空间和可达工作空间均与基圆半径成正比;末端执行器大小与定向工作空间成反比,与可达工作空间成正比。相同条件下,与传统3-RPR并联机构相比,所提出的新型并联机构工作空间明显增大,证明了该新型并联机构的有效性。     

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。     

并联机床的历史、现状及展望

本文介绍了并联机床的基本概念、分类方法及其基本特性，详细地阐述了并联机床在国内外的发展历史、研究状况以及关键基础零部件的发展状况，在此基础上，分析了并联机床结构上的优缺点，表明了并联机床走向实用化所面临的一些问题，本文的最后对并联机床的发展趋势作了展望。     

Delta分拣机械手工作空间奇异性及可操作度分析

针对智能分拣机械手可达空间内可操作度问题,以三自由度Delta平移并联分拣机械手为研究对象。在对它进行运动学研究的基础上,提出一种新的工作空间整体求解数值方法,并分析主、从动臂长度和工作台半径对工作空间的影响。通过Jacobian矩阵对Delta分拣机械手奇异位形和可操作度进行探讨。为了改善分拣机械手结构尺寸,提出一种基于正解条件数的优化方法。     

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。     

水下并联对接装置作业空间分析研究

针对目前研制的水下并联对接装置，介绍了并联机构工作空间的表示方法，提出了基于并联机构空间的降维算法，通过数值仿真的具体实例，验证了此装置的作业空间完全能够适应水下对接的实际要求。     

机器人的多Agent系统设计与分析

机器人设计制造是一跨学科的、创造性的工作。文章首先对多Agent系统分析方法进行了介绍。然后，运用多Agent分析方法对机器人进行分析，把机器人分为4个基本Agent，并以投球Agent为例说明单个Agent的设计分析方法。最后，以这次设计的经验分析了多Agent系统分析方法的优点。     

Adaptive spindle support for improving machining operations

The adaptive spindle is a component, that allows additional fine positioning during machining operations by using a sub-kinematic system. The motor spindle is held by a piezo-based hexapod-kinematic. The article presents the different aspects of the design of an adaptronic component. With consideration of these aspects the work space of the end-effector were calculated. The characteristic values of the piezoceramic actuators, stroke and blocking force, were transformed to the structure of the active component by using design factors. The active system was validated in a special test bench. The potential and limits for further applications are also finally discussed.