2-PRS-PRRU并联机构运动学与奇异分析

[PP]S类并联机构可实现1移动自由度和2转动自由度,具有广泛的应用前景。2-PRS-PRRU并联机构属于[PP]S类并联机构。运用螺旋理论分析2-PRS-PRRU并联机构的自由度特性,确定动平台的两条连续转轴。研究2-PRS-PRRU并联机构的伴随运动,证明该机构无伴随运动。建立该机构位置正/逆解模型,推导出位置正/逆解的解析表达式,进而求得该机构的雅可比矩阵。通过对雅可比矩阵的分析,确定机构的逆解奇异、正解奇异和混合奇异。2-PRS-PRRU并联机构具有确定的连续转轴和无伴随运动的特性,使其在实际应用中具有很大潜力。     

2-UPR-RPU并联机构奇异分析

具有两个转动一个移动(1T2R)的三自由度并联机构是少自由度并联机构中的一个重要分支。1T2R三自由度并联机构根据两条转轴的几何关系和性质可以分为P*U*、UP,PU和RPR等四类:目前对1T2R并联机构的奇异研究主要集中于P*U*类、UP类,而对PU类和RPR类并联机构的奇异研究极少。对一种RPR类的2-UPR-RPU并联机构进行奇异性分析。运用螺旋理论对2-UPR-RPU并联机构进行自由度分析,推导该机构的运动学反解方程,进而求出机构的雅可比矩阵。根据雅可比矩阵求出2-UPR-RPU机构的三类运动学奇异位形,分析该机构约束奇异。研究表明,2-UPR-RPU并联机构没有运动学反解奇异、运动学正解奇异和约束奇异,但是有两种混合奇异。     

新型三平移并联机构及其奇异位形分析

根据并联机器人机构结构综合理论,以单开链支路为单元,提出了一种能实现空间三维移动的3-PRRR并联机构.对该并联机构的自由度、虚约束和耦合度等结构性能参数进行了计算,分析了该机构的运动特性和运动学正反解,得到了该机构的奇异位形.该机构在结构上具有较好的对称性和解耦性.     

并联机构工作空间与奇异位形分析

以几何分析的方法建立平面三自由度并联机构工作空间与结构参数的关系,研究了工作空间的形状随结构参数的变化,提出机构满足运动可能性的条件。将机构对工作空间的要求看作是对结构参数的几何约束,进行优化设计,既满足了机构对工作空间的要求,又兼顾了机构的其他性能要求。依据机构逆向运动学建立的位置和速度关系,以机构满足几何约束为准则,探索了机构整个位形工作空间,从几何角度分析了机构产生奇异位形的原因,研究了奇异位形在工作空间的分布和对工作空间的分割情况,提出确定机构无奇异位形工作空间的方法。     

并联机构的奇异点分析

采用微分几何的方法详细分析了并联机构三种类型奇异点、即位形空间奇异点，驱动奇异点和末端执行器奇异点的数学定义、物理意义以及它们之间的相互关系，并采用具体的并联机构实例来解释说明。     

力作用下并联机构奇异点动态稳定性

采用分析动力学方法,将并联机构几何约束处理为约束力,得到无乘子二次项非耦合的质点系Lagrange动力学方程.该方程综合反映了质点系速度、输入参数速度、加速度,质点系重力及外载荷等对质点系动力学响应的作用机理.利用该方程对奇异位置处并联机构在自身重力作用下的动力学响应研究,发现在响应初期,并联机构各输入参数具有保持长度不变的特征,并联机构在奇异位置的运动不能被输入参数所控制,产生运动失控现象.采用Lyapunov稳定性理论对外力作用下奇异点动态稳定性进行研究表明,单纯或者联合改变外力大小或方向,难以获得满足稳定性要求的外载荷,不建议采用施加外力来提高奇异点动态稳定性.     

基于PSO-Newton的并联机构位置正解研究

并联机构位置正解可以转化为非线性方程组问题,针对这类问题的复杂性和多解性,提出将共享适应度粒子群算法和Newton迭代法相结合的求解非线性方程组的新方法——PSO-Newton算法。该方法使用共享适应度机制引导算法寻找全部最优值,以全局最优值为初始点进行Newton迭代,极大提高了算法的收敛速度,变异算子的引入保证个体多样性有助于提高全局寻优性能。最后将该算法应用于2PR2SPS并联机器人机构位置正解问题,结果表明该算法效果良好,是一种快速求解并联机构位置正解的新算法。     

Stewart并联机构运动Jacobian矩阵表达形式的多样性

现有文献中Jacobian矩阵存在多种表达形式,不利于指标值的统一评估和对比。为此,通过剖析Stewart并联机构运动Jacobian矩阵的机理,找到引起上述现象的根本原因,用欧拉角及其导数描述动平台的转动速度并运用位置方程求导法推导出第1类形式的Jacobian矩阵;用角速度矢量描述动平台的转动速度,并运用环路方程法推导出第2类形式的Jacobian矩阵;将动平台上与静坐标系原点重合的点选为线速度基点,并运用环路方程法推导出第3类形式的Jacobian矩阵。运用角速度加法公式和线速度基点法,构建不同形式Jacobian矩阵之间的映射;运用矩阵理论推导各Jacobian矩阵行列式之间的关联。通过数值算例验证上述结论的正确性,并绘制机构的奇异曲面。所得结论为并联机构的型综合、型优化提供了理论指导。     

并联机构的奇异与冗余

分析并联机构的奇异位形对机构精度、刚度的影响 ,提出了采用机构冗余来减小和消除奇异位形的影响的方法 ,并分析几种冗余的方法及其效果。     

Stewart并联机构奇异性与工作空间分析

应用奇异性理论,分析了并联机构在奇异点处的分岔性态。讨论了机构分岔点、理论工作空间和稳定工作空间与静动平台半径比的关系,给出了机构分岔点随静动平台半径比值变化的曲线图,不同比值的机构工作路径跟踪图。研究表明,当静动平台半径比较小时,机构具有较大的工作空间,当静动平台半径比逐渐趋变大时,机构的理论工作空间和稳定工作空间逐渐减小,最后收缩为一个点。     

一种二自由度并联电液振动台的机构和运动学研究

提出了一种新型二自由度并联电液振动台,介绍了其机构的组成,推导了运动正反解计算公式和雅可比矩阵,并且对控制系统的工作原理进行了初步的讨论.为道路运输振动模拟设备提供了设计和控制的理论依据.     

一种两自由度并联机床平台机构及其运动学分析

提出了一种新型的两杆两自由度并联机床机构 ,介绍了其机构的组成 ,推导了运动学正反解计算公式 ,并给出了雅可比矩阵及其工作空间的分析。为两自由度的平面加工设备提供了设计和控制的理论依据。     

6-RSS型并联机构的工作空间分析与参数优化

以6-RSS型并联机构为研究对象,建立解析形式的反向运动学方程,给出考虑驱动副转角范围、球副转角范围、连杆干涉等约束条件时的反解选取准则,推导出每种约束表达与机构参数间关系,特别是复合球副独特的附加约束表达.基于带约束条件的反向运动学方程,利用三维边界搜索法,绘制并联机构多个定姿态工作空间的截面图和三维实体图.最后以工作空间体积为优化目标,获得结构参数和约束条件对工作空间体积的影响关系曲线,为定量分析影响效果提供解决途径,最终利用全局搜索法得到6-RSS机构的一组最优机构参数,在机构整体尺寸基本不变情况下使工作空间增大60%,达到优化机构参数的目的.     

基于并联机构的六分量并联天平及其力雅可比矩阵研究

为了由感测力导出被测模型受力 ,必须研究基于Stewart平台六维力传感器的力变换关系。本文将并联机构引入风洞天平 ,提出了并联天平的概念 ,应用并联机构学理论 ,对并联天平实现的关键理论问题即天平感测力与被测模型上所受的六维力的转化关系进行了研究 ,得到了二者转化的力雅可比矩阵 ,同时推导出基于 5个基本结构参数的雅可比矩阵条件数 ,并用数值算例加以验证。为该类天平的优化和设计奠定了理论基础     

一种新型四自由度并联平台机构及其位置分析

提出了一种能实现空间三维移动和绕 z轴转动的并联机器人机构模型——空间4- TRT并联机构。文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕 z轴转动的机构学原理 ,计算了它的自由度 ;给出了其位置反解的方法 ,推导出了位置正解的封闭方程 ,并进行了数值验证。     

三球销滑动装置的运动学分析

为了补偿轴向位移,经常在双十字万向联轴器的中间轴上采用轴向滑动装置。三球销滑动装置是目前公认的一种效果很好的轴向移动机构。本文采用方向余弦矩阵法,对该装置进行了运动学分析,并在此基础上,计算了该装置正常工作所必须的间隙,得出具有指导意义的结论。     

机械式压力机曲柄六杆机构运动学特性分析

与曲柄连杆滑块机构相比,以曲柄六杆作为组合传动机构的终级输出构件向工作机构(滑块)传递运动和动力具有一些较好的特性.曲柄六杆传动机构中主动件与运动输出滑块之间的位置、速度及加速度关系是机构运动学分析、机械机构设计的基础.对机械压力机曲柄六杆传动机构各构件的运动学特性从理论上进行了分析,建立了理论分析计算公式,并进行了仿...     

两平移一转动并联机构位置分析及运动学仿真

设计提出了一种两平移一转动并联机构,进行了结构学分析,包括其自由度计算及输出运动类型分析;给出了位置分析的正、逆解。通过SolidWorks及与其无缝集成的运动学分析模块—Cos-mosMotion,开发了该机构的三维实体模型并进行了运动学仿真。分析表明,该机构的位置分析求解容易,易于实时控制,可广泛应用于工业装配机器人、微动机器人、虚拟轴并联机床和多维减振平台等领域,同时验证了该机构的正确性。