一种三滑块驱动平面并联手及其工作空间与位移特性分析

提出并设计一种简易实用三滑块在两个平行导轨上驱动的三自由度平面并联操作手,推导了该机构运动学正反解解析公式,分别分析了末端执行器在定位置和定姿态情况下的工作空间,仿真分析了定姿态时三滑块的运动规律及特性,并建立了三维模型。研究结果为该三自由度并联操作平台的实时控制及工业应用奠定了基础。     

3-R(US&SPU)可折叠并联机构的定姿态工作空间及其参数优化

结合可展机构和并联机构的各自优点,提出一种可折叠3-R(US&SPU)并联机构.考虑动平台常用姿态,对工作空间进行详细的分析.采用单变量分析法,研究约束参数对定姿态工作空间的影响,进而以工作空间最大化为目标函数,采用遗传算法对其设计参数进行优化.最后,采用优化之后的机构参数搭建样机.将理论分析结果与样机试验进行比对,验证了理论计算以及工作空间分析的正确性,为工程实际应用奠定了基础.     

空间机构间隙滑动副滑块姿态的确定

得出了空间机构中,间隙滑动副不仅存在着不同的接触模式,而且每一种接触模式滑动副的滑块又存在着不同的姿态。给出了每种模式滑块存在的所有姿态及姿态的确定方法,并特别强调,不仅模式的变化将引起滑动副元素分离产生碰撞,而且滑块姿态的改变也将引起副元素分离产生碰撞。本文工作使空间机构间隙滑动副的建模工作得到了进一步的完善。     

基于球面并联机构的检测平台设计与性能研究

为提高光电产品自动视觉检测的准确性,研制了一种含冗余驱动支链的4SPS/S球面并联调姿平台样机。含冗余驱动支链的4SPS/S并联机构为调姿平台机构本体,具有绕动平台中心点的3个转动自由度,可以实现待检零件任意角度图像信息的获取。建立了该并联机构的运动学模型,导出了机构位置逆解方程和雅可比矩阵;基于雅可比矩阵的秩讨论了机构的奇异性,并验证了冗余驱动支链能消除机构内部奇异;基于雅可比矩阵的非冗余分解,提出了一种评价冗余驱动并联机构力传递性能的指标。分析机构动定平台球铰安装方式对机构运动学性能的影响,得到了机构姿态空间体积大、灵巧度好的动定平台球铰安装方式;设计制作了球面并联检测平台样机,分析并绘制了样机姿态空间以及灵巧度、力传递性能在姿态空间内的分布。结果表明,样机转动空间大,无内部奇异,灵巧度和力传递性能高且分布均匀,能满足光电产品瑕疵检测的工艺要求。     

基于离散蒙特卡洛的一种3T1R并联机构工作空间分析

针对一种拓扑结构为2-PRPU型的3T1R空间并联机构,采用离散式蒙特卡洛法,通过对动平台转动自由度作离散化处理,在输入对称的情况下,实现了整个空间并联机构的定姿态工作空间、可达工作空间和灵活工作空间的可视化。从定姿态工作空间、灵活工作空间和可达工作空间的角度分析2-PRPU型空间并联机构的工作性能,表明该机构动平台的可达工作空间范围较大,且大部分为灵巧工作空间。这为多自由度空间并联机构的研究和应用提供理论基础。     

基于球波法的空间并联机构的工作空间快速搜索法研究

以3T1R空间并联机构为研究对象,提出1种基于混沌映射算法原理的球波法,并通过此方法对3T1R并联机构的定姿态工作空间与可达工作空间进行求解,同时,通过球坐标搜索法求解机构的定姿态工作空间与可达工作空间。通过对比两种方法,验证了球波法算法的有效性、快速性。     

基于四元数的Stewart机构姿态奇异与姿态空问研究

基于单位四元数描述的刚体姿态,避免了欧拉角等描述刚体姿态的奇异性问题,推导出Stewart机构处于给定位置时的姿态奇异解析表达式,并提出了该机构处于给定位置时的姿态工作空间算法,通过计算机仿真给出该机构处于一给定位置时姿态奇异轨迹和姿态工作空间的三维可视化描述.研究结果为该机构的实际应用提供了重要的理论依据.     

一种平面对称3-SPR并联机构平台尺寸和工作空间的关系分析

分析了一种平面对称3-SPR并联机构平台尺寸和工作空间的关系.首先简要介绍了平面对称3-SPR并联机构的结构;其次简述了采用CAD变量几何技术求解并联机构工作空间的步骤,并从位置空间和姿态角两个方面分析并模拟了平面对称3-SPR并联机构的工作空间,定义了衡量工作空间的性能指标;最后选择动平台边长和动平台与定平台边长之比这两个典型平台尺寸参数作为变量,得到了工作空间随平台尺寸变化的规律.研究结果不仅有助于深入理解该平面对称3-SPR并联机构的特性,而且为样机制造特别是尺寸确定提供了一定的参考.     

基于四元数的Stewart机构姿态奇异与姿态空间研究

基于单位四元数描述的刚体姿态，避免了欧拉角等描述刚体姿态的奇异性问题，推导出：Stewart机构处于给定位置时的姿态奇异解析表达式，并提出了该机构处于给定位置时的姿态工作空间算法，通过计算机仿真给出该机构处于一给定位置时姿态奇异轨迹和姿态工作空间的三维可视化描述。研究结果为该机构的实际应用提供了重要的理论依据。     

并联机构六维控制器的运动学性能分析及尺度优化

针对一种含子闭环3-5RUU并联机构的六维控制器进行运动学性能分析和尺度参数优化。首先用附加传感器的方法计算3-5RUU并联机构运动学正解,并求得了唯一解;其次建立了运动学逆解模型,根据运动学逆解,建立了工作空间的约束条件,通过MATLAB编程对机构进行了定姿态的工作空间分析;然后采用单一变量分析法得到了并联机构尺度参数与定姿态工作空间的关系;最后以工作空间最大为优化目标,利用遗传算法优化了机构杆长参数,使六维控制器的有效工作空间更大。结果表明:六维控制器的工作空间提高到原来的3倍以上。     

三自由度并联机器人机构运动极限位置的精确解法

三自由度平面八杆机构，将其中两个原动件固定时，就成为Stephenson形平面六杆机构。该机构的输入输出角位移关系可用六次方程式来表示。因此，可用第1原动件的运动极限位移来取代六次方程式的重根，提出的这一方法同样适用于第2、第3原动件，此方法为三自由度平面八杆机构传动性能的评价指标提供了新的依据。     

基于ADAMS的3-PTT并联机构运动学和动力学仿真

以3-PTT型并联机构为研究对象，应用ADAMS软件建立了由静平台、动平台、定长杆等构件构成的并联机构虚拟样机模型。详细论述了建模方法、模型的ADAMS描述、仿真过程，并利用该模型对3-PTT并联机构的运动学和动力学进行了仿真，实现了在计算机上仿真分析并联机构的运动和动力性能，为并联机构设计提供了一套有效的分析方法。     

多足步行机器人的研究现状及展望

对美国、日本等机器人研究大国及我国的多足步行机器人研究发展进行了综述，对多足步行机器人亟需解决的问题进行了论述，并对未来可能的研究发展方向进行了展望。     

Optimal design of a 3-leg 6-DOF parallel manipulator for a specific workspace

Researchers seldom study optimum design of a six-degree-of-freedom(DOF) parallel manipulator with three legs based upon the given workspace. An optimal design method of a novel three-leg six-DOF parallel manipulator(TLPM) is presented. The mechanical structure of this robot is introduced, with this structure the kinematic constrain equations is decoupled. Analytical solutions of the forward kinematics are worked out, one configuration of this robot, including position and orientation of the end-effector are graphically displayed. Then, on the basis of several extreme positions of the kinematic performances, the task workspace is given. An algorithm of optimal designing is introduced to find the smallest dimensional parameters of the proposed robot. Examples illustrate the design results, and a design stability index is introduced, which ensures that the robot remains a safe distance from the boundary of sits actual workspace. Finally, one prototype of the robot is developed based on this method. This method can easily find appropriate kinematic parameters that can size a robot having the smallest workspace enclosing a predefined task workspace. It improves the design efficiency, ensures that the robot has a small mechanical size possesses a large given workspace volume, and meets the lightweight design requirements.     

基于高频微幅振动的微切剖操作器设计

提出一种基于高频微幅振动的微切剖操作器,其微动机构采用具有3个纯移动自由度的3-RUU并联机构,机构的动平台安装有PZT高频微幅振动单元,固联于振动单元的操作针可在跟随机构动平台作较大范围运动的同时通过PZT单元的高频微幅激励实现微切剖操作.建立3-RUU微动机构的尺寸型模型,绘制描述机构尺寸参数组合与机构性能关系的性能图谱并根据性能图谱设计微动机构的运动学参数.利用有限元法对微动机构的静、动态性能进行分析,并进一步确定微动机构及驱动单元的结构参数.基于得到的运动学及结构参数制作操作器原型,该原型可作为显微切剖操作试验系统的一个基本单元.     

基于2TIR机构串并联机器人位置分析及仿真

根据串联机构和并联机构的特点,设计了一种串并联机器人新机型。通过对该机器人机构运动特征分析,求出了其位置正反解析解,并将用PRO/E建立的虚拟样机导入到ADAMS软件中进行了位置的动态仿真,验证了理论分析的正确性。该机器人动平台具有三个平移和一个转动自由度,与具有同样运动特性的并联机构相比,该机器人机构的工作空间大,转动自由度运转灵活。同时,该机器人机构的运动学正反解求解容易,便于实现实时控制。该机器人机构可应用于工业机器人、中医推拿机器人等领域。     

基于螺旋理论的6-DOF耦合并联机构设计分析与优化

针对并联机构在柔性装配与打磨等场合的应用,分析设计了一种新型6-DOF耦合并联机构。基于螺旋理论设计了机构支链,并以提高机构刚度和降低运动惯量为目标对支链机构进行了优化设计。对该耦合并联机构按照固定原则对其进行解耦分析,得到了机构的运动性质和等效运动方式,并利用修正的G-K公式验算了该机构的自由度数目。最后,制造了该耦合并联机构的样机,对其进行了运动控制实验。实验结果表明了该机构构型的合理性与实用性。     

3-HSS 并联机床运动学设计

提出以可以实现三平动自由度工联机构作为主进给机构,辅以回转工作台实现多坐标数控加工的并联机床结构配置方案,并据此简要阐述了一种三自由度并联机床的总体设计方案和相应的运动学设计方法。理论成果已用于样机开发。     

6自由度3-UrRS并联机器人轨迹规划

对一种新型3支链6自由度并联机器人3-UrRS进行了运动分析,推导出3-UrRS的位置反解计算公式。利用虚拟样机技术对动平台定姿态角和变姿态角2种期望轨迹进行了规划,得到6个驱动电机的转角运动轨迹。最后通过规划结果验证反解计算公式的正确性。     

机器人制造陶瓷原型系统的研究

提出了采用工业机器人快速制造陶瓷熔射原型的方法。利用建立的数字化检测平台,测试机器人的点位置重复精度、直线轨迹位置精度和轨迹重复精度,找到其精度特性;建立NC代码与机器人代码的转换公式,得到了生成合适的机器人铣削路径代码的算法和CAM软件;根据机器人的精度特性和合适的加工路径,实际加工了用于熔射制模的陶瓷型熔射原型,验证了机器人制造系统的可行性。