3-TPT型并联机器人工作空间解析与综合

以3-TPT并联机构为对象,构造出受杆长和虎克铰约束的工作空间边界及灵活度解析模型。结合灵活度分析,探讨了结构参数对3-TPT并联机器人工作空间的影响规律,提出了一种结构参数设计方法。     

求解6-PSS并联机器人操作机姿态空间的瞬时机架法

提出一种求解6-PSS（Prismatic-spherical-spherical）并联机器人操作机姿态空间边界的瞬时机架法。该方法将给定动平台参考点位置后的操作机抽象成6条满足闭环约束的单开链——一类双自由度空间零族曲柄滑块机构。根据两运动构件相对速度（角速度）与约束边界法向（切向）的正交条件,构造了求解末端执行器姿态空间的解析模型。最后,探讨了尺度参数对动平台实现姿态能力的影响规律,并通过算例验证了该方法的有效性。     

Topology Search of 3-DOF Translational Parallel Manipulators with Three Identical Limbs for Leg Mechanisms

Three-degree of freedom(3-DOF) translational parallel manipulators(TPMs) have been widely studied both in industry and academia in the past decades. However, most architectures of 3-DOF TPMs are create...     

分布式协同设计技术及其模型实例设计

介绍了分布式协同设计技术的背景、基本概念、结构、特点及其研究进展,建立了一个试验系统并进行了初步的应用试验.     

4自由度混联机器人静刚度分析

研究一种新型混联机器人模块-Bicept的半解析刚度建模方法。该模块由一含恰约束支链的2自由度平面并联机构和一与动平台末端串接的2自由度转头构成,是Tricept机器人的一种二维形式,具有制造成本低,工作空间大的特点,配以长行程导轨,可用于飞机壁板数字化自动制孔等场合。在完成2自由度并联机构位置逆解分析和变形分析基础之上,基于全变形雅可比矩阵建立该机构的静刚度半解析模型。建模中考虑了所有支链构件及铰链的弹性贡献,并侧重研究其恰约束支链弯曲刚度的精确建模问题。通过算例获得Bicept机器人面内静刚度在工作空间中的分布规律,并通过ANSYS有限元分析软件验证了计算结果的正确性。     

机械手工作空间分析

研究平面双杆、三杆及漂浮基座机械手工作空间。得到使工作空间最大的优化条件,在三杆机械手的讨论中运用了Lagrange条件极值法。所得结果对机械手设计分析具有一定的指导意义,文章附有计算图线。     

六足步行机器人的并联机械腿设计

将并联机构用于六足步行机器人的腿部结构,以拓展六足步行机器人的应用领域。提出了一种基于(U+UPR)P+UPS机构的并联机械腿,并对机械腿进行了结构参数设计。首先,对腿部机构进行了运动学分析,推导出了腿部机构的位置反解方程和速度传递方程;分析了腿部机构的工作空间并绘制了工作空间三维图,定义了工作空间性能评价指标,绘制了结构参数与工作空间性能指标的关系曲线。然后,对腿部机构进行了运动灵活性分析并绘制了雅克比矩阵条件数分布图,定义了运动灵活性评价指标,绘制了结构参数与运动灵活性指标的关系曲线。最后,基于工作空间性能指标和运动灵活性指标,采用蒙特卡罗法进行了结构参数分析,选取了一组性能较好的结构参数并考虑加工和装配工艺性,设计了一种新型3自由度并联机械腿的虚拟样机,为六足步行机器人的进一步研究奠定了基础。     

3-PRS微操作器的运动学性质分析

分析了3-PRS微操作器的运动特性，给出了微操作运动的位置公式，并以微位移矩阵条件数及工作空间体积值为度量指标分析了微操作器操作性能与结构参数间的关系。分析表明，条件数取决于操作针长度Le及动平台半径ra之比，且当二者的比值小于5时微操作器具有较好的操作灵巧性；工作空间体积值主要受操作针长度Le动静平台半径ra、rb的影响，且在Le及rb取定值时随ra的减小而增大；支链杆长L对工作空间体积值影响不大。相关的分析结果可应用于3-PRS微操作器的运动学设计。     

七自由度机械臂结构设计与工作空间分析

设计了一种手术机械臂,其主要特点是具有7个自由度,结构紧凑,具有很好的灵活性。详细介绍了其机械结构的设计,并基于蒙特卡洛法对其进行了工作空间分析,在Matlab中绘制出了工作空间云图。     

Optimum dynamic balancing of planar parallel manipulators based on sensitivity analysis

This paper addresses the optimum dynamic balancing of planar parallel manipulators exemplified with a 2 DOF parallel manipulator articulated with revolute joints. The dynamic balancing is formulated as an optimisation problem such that while the shaking force balancing is accomplished through analytically obtained balancing constraints, an objective function based on the sensitivity analysis of shaking moment with respect to the position, velocity and acceleration of the links is used to minimise the shaking moment. Sets of optimisation results corresponding to various combinations of the elements of the objective function are evaluated in order to quantify their influence on the resulting shaking moment, ground forces and the driving torques. The results prove that the proposed optimisation approach can be used to completely eliminate the shaking force and to minimise the shaking moment transmitted to the frame of the parallel mechanism. For parallel manipulators or mechanisms with higher degrees of freedom, for which it is virtually impossible to obtain shaking force balancing conditions analytically, we propose an alternative constrained optimisation procedure. This procedure is based on the fact that while the magnitude of either the shaking force or the shaking moment can be bounded through including a set of constraints in the optimisation algorithm, the sensitivities of the other, either those of the shaking force or the shaking moment, can be minimised.     

平面五杆机构工作空间及其演化的研究

以位置方程及其奇异性条件为基础,分析了五杆机构工作空间的边界特征及其演化规律.首先建立五杆机构的位置方程及其奇异性条件,然后求解该方程得出了工作空间的一般特征,最后分析了五杆机构工作空间的类型、特征及其随结构参数变化时的转变条件.分析结果对五杆机构的尺度综合具有重要意义,其分析方法对其它机构也普遍适用.     

考虑工作空间与力传递效率的新型五自由度混联机器人设计与分析

提出了一款构型为R(2RPR)R/SP+RR的新型五自由度混联机器人,对其性能进行分析,并依据工作空间与力传递效率性能指标进行尺寸优化,获得了关键设计尺寸;在此基础上,进行混联机器人本体结构设计与刚度分析,并与其他同类典型机器人刚度进行了对比;最后分析了混联机器人工作空间,提出一种工作空间搜索方法,分析了机器人在不同布局情况下工作空间是否满足预期。     

双支链六自由度并联机构尺度设计与性能分析

提出了一种新型六自由度并联机构,该机构由两条运动支链组成,每条支链各包含一个主动球副。与常规六自由度并联机构相比,支链数目的减少可有效增大机构工作空间。基于封闭矢量法求得所提机构的运动学位置逆解,在此基础上分析了机构输入与输出的速度映射关系,建立了机构雅可比矩阵。以工作空间和全域灵巧度为性能评价指标,借助性能图谱法完成了机构尺度设计,基于该尺度参数,对特定工作姿态下的工作空间、灵巧度、承载性能及刚度性能进行了全面研究。最后,搭建了3D打印样机,并对其典型应用场景进行了分析。     

结构拓扑优化设计的研究现状及其应用

介绍了结构拓扑设计的发展过程和主要的数学模型;分析了目前存在的拓扑数值稳定性问题和这些问题的常用处理技术;描述了优化准则法、序列线性规划法和移动渐进线法三种常用的优化算法;举例说明了拓扑设计在静态结构、动态特性和柔性机构设计中的应用;根据国内外目前在结构拓扑设计领域的研究现状和笔者的科研经验,总结了拓扑设计今后研究的重点内容和发展方向。     

Type design for heavy-payload forging manipulators

Heavy-payload forging manipulators are mainly characterized by large load output and large capacitive-load input.The relationship between outputs and inputs,which will greatly influence the control and...     

A methodology for actuator failure recovery in parallel manipulators

In this paper, the failure of parallel manipulators is examined considering the failure modes of manipulators. A methodology for investigating the effect of actuator/joint failures on the force/moment capabilities of manipulators is presented, and the criteria for full and partial recovery from these failures are established. The proposed methodology is valid for both planar and spatial parallel manipulators; in the case study and simulation, the planar manipulators are used as an example.     

角度与运动约束下串联式机械臂工作空间求解与结构优化

深水作业机械臂通常采用串联式结构,机械臂每个关节的转动角度与长度会受到相应的限制,这些参数会直接影响到机械臂的运动轨迹规划和作业效率.机械臂的有效工作空间的求解是一个多目标多约束的优化问题.通过数学分析建立机械臂的运动学模型,分析影响有效工作空间的相关参数,利用图解法来分析机械臂工作空间的边界曲线,得到机械臂的有效工作...     

Position,Singularity and Workspace Analysis of 3-PSR-O Spatial Parallel Manipulator

Although the parallel mechanisms have the advantages of high accuracy, velocity, stiffness, and payload capacity, the shortcomings of the space utilization and workspace limit the applications in the c...     

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.