一种3-RRS并联机构位置分析的代数消元法

系统地研究了3-RRS并联机构的位置正反解问题。首先应用螺旋理论对该机构进行自由度分析。利用代数消元法从3个约束方程中消去多余的未知数,以得到单参数的多项式,并结合MATLAB软件编程求解。实际算例求出了3-RRS并联机构的全部8组实数反解和全部8组实数正解,并绘制出了8组位置正解构型图。该机构位置分析的方法具有较强的通用性。     

3-PCR并联机器人机构的运动学分析

对一种新型的空间三平移并联机器人机构进行了运动学研究。基于机器人机构的约束方程,求得该机构的位置反解;使用Bezout消元法得到该机构的位置正解的解析解,并通过实例验证了其正确性;建立了三个输出运动参数与三个输入运动参数之间的速度和加速度关系的数学模型,得到机构速度、加速度正反解;通过算例及仿真对所规划的运动轨迹进行验证。     

新型3-PRRS并联机构的位置正反解分析

对新型六自由度3-PRRS并联机构进行运动学分析,推导了解析形式的运动学反解,利用封闭解法研究其运动学全部正解。根据每条支链2个转动副对动平台的不同影响,通过坐标变换和引入角度变量φi,得到动平台3个铰链点坐标;以这三点之间的固定长度为约束条件,建立约束方程,得到以φi为变量的3个超越方程,通过消元法得到16次线性代数方程;利用MATLAB软件编程求解全部位置正解。应用算例对位置正反解进行了数值验证,正解结果与反解结果吻合。研究结果为应用于虚拟轴并联机床的新型3-PRRS并联机构的尺度综合、奇异位形分析、输出误差分析和轨迹控制等方面的研究奠定了基础。     

3-PRPS并联机构的位置正解及应用研究

以3-PRPS并联机构为研究对象,以机构上平台3 个顶点之间的长度为约束条件,建立约束方程,研究该并联机构正解的封闭解形式,并求解了机构的全部位置正解。基于3-PRPS并联机构自身的结构特点,运用向量之间的内积与外积,求解了机构的位置反解。对正反解的研究结果进行了数值验证,正解的计算结果与反解的计算结果相吻合。最后,研究了该机构在车船用并联机构减振平台方面的应用,并进行了运动学仿真,仿真结果表明该机构具有良好的减振性能。     

利用特征列方法求解并联机构位置正解

提出一种并联机构位置正解的方法.采用吴文俊的数学机械化方法对具有一般尺度参数的3-RPS并联机构位置方程进行消元,计算出与机构约束方程具有相同零点的特征列,从而得到只含一个未知数的代数方程,通过零点分解求得机构全部位置解.计算过程采用了机械化程序,具有通用性.     

3-RSR并联机器人运动学研究

在已有研究的基础上,给出了更为简单、完善的3-RSR并联机器人封闭正解,以及一般结构参数下的逆解和对称结构参数时的封闭逆解的求解方法.该机构运动学正解的最大数目为16组,逆解数目最多有8组,求逆解较其它三自由度并联机器人复杂.     

3-RPRS并联机构的运动学及仿真研究

以3-RPRS并联机构为研究对象,机构动平台3个顶点之间的长度为约束条件,建立约束方程,研究该并联机构正解的封闭解形式;运用欧拉角描绘物体运动的Z-Y-X型坐标变换法将动平台顶点坐标转换到定坐标系中,求解了位置反解。对正反解结果进行数值验证,并进行了ADAMS运动学仿真,验证数值计算正反解的结果是正确的。最后,研究了该机构在跳跃机器人关节中的应用,并进行了运动学的仿真,结果表明该机构有类似蛙跳的功能。     

一种3-PRS并联机构正向运动学求解方法

并联机构正向运动学求解复杂、存在多解,是研究的热点和难点。提出用D-H法和图形可视化相结合的方法对3-PRS并联机构进行正向运动学求解的方法。首先,对机构中的球铰做等效转换,运用D-H法对支链进行运动学分析,推导出3-PRS并联机构的正向运动学方程;然后,采用迭代法得到16组正向运动学方程的解,通过可视化编程,直观地得到3-PRS并联机构的位形,即得到并联机构的运动学正解。结果表明,所得到的一组运动学正解与实际结构的位形相符。该方法有效、正确,并适用于求解其他类型的并联机构正向运动学。     

3-PPRS并联机构的运动学及应用研究

提出了3-PPRS并联机构,并对其自由度进行了分析。采用封闭解法列出约束方程,消元后得到该并联机构正解的单参数高次方程,求得所有位置正解。运用坐标变换法将动平台顶点坐标转换到定坐标系中,根据杆长不变的条件得到约束方程,求解了位置反解。对正反解结果进行数值验证,两计算结果吻合。     

共形空间中的少自由度空间并联机构正解

针对3-RPS型空间少并联机构正解问题,利用3-RPS型并联机构在共形空间中的运动特性,对其运动学问题进行求解。首先,利用共形空间中的几何元素表达方式以及共形变换规律,求得并联机构动平台三个球铰在空间中的位置表达式,表达式中含有一未知数。接着,根据共形几何空间中的内积性质,以及并联机构运动规律,得到一方程组,该方程组为并联机构正解的符号辅助解。最后,结合已编写程序,将并联机构设计参数带入方程组,对符号辅助解进行求解,进而求得并联机构正解的数值解。计算结果表明,这种基于共形几何,将符号与解析结合的正解求解算法,由于不需要计算雅克比及其逆矩阵,也不需要进行数值解的反复迭代,计算速度优于传统算法,这使得该算法的实时性和准确性满足实时控制的需求。     

基于BP神经网络算法的3-CRS/SP并联机构正解分析

提出一种通过BP神经网络求解并联机构位置正解的方法。根据BP神经网络的算法,采用了3层前向神经网络。对3-CRS/SP并联机构建立旋转矩阵求得该机构的位置逆解。将位置逆解所得数据作为神经网络的输入,将求解位置逆解的动平台位姿包含4个参数值作为输出,进行神经网络的训练。仿真和实验结果表明,该方法对于求解并联机构位置正解快速有效;相对于解析法,该方法直观简洁,能够为并联机构的控制过程提供数值参考。     

6-PUS并联机构的运动学正解分析

对6-PUS并联机构的运动学问题进行了分析,着重研究其运动学正解的求解方法。对动平台的位姿变量进行解耦处理,将位置变量表达为姿态变量的函数形式;利用Cayley公式、位置向量的转换关系得到了3个关于姿态变量的约束方程;求解约束方程组得到姿态变量,进而求得位置变量。算例验证了方法的正确性和有效性。     

6-5平台型并联机构的位置正解分析

空间并联机构的位置正解是已知并联各杆的长度确定末端平台的位姿。以6-5平台型空间并联机构为研究对象进行位置正解分析,使用方向余弦矩阵,建立数学模型,给出了约束方程,经过一系列的代数推导,应用结式消元,导出了一元20次方程,最终求得40组解。通过数字算例,验证了40组解都是正确的,表明了6-5平台型空间并联机构的正解数目是40。     

4-RUP_aR并联机器人机构及其运动学分析

提出一种能实现三维移动和绕z轴转动(3T1R)的新型对称4-DOF空间4-RUPaR并联机器人机构。采用螺旋理论分析4-RUPaR并联机器人机构实现空间3T1R运动的机构学原理,计算其自由度,讨论输入选取的合理性。以机构的杆长为约束条件,建立约束方程,得到位置分析的非线性方程组。推导机构位置正解的一元超越方程,并应用自适应变异粒子群算法(Adaptive mutation particle swarm optimization,AMPSO)求解该方程。导出位置反解的封闭方程及速度、加速度的表达式。最后应用算例对位置正反解的研究结果进行数值验证,正解结果与反解结果十分吻合。在位置正解分析的基础上,对算例的速度和加速度正解进行分析。     

PS-3SPS结构降耦并联机构运动学分析

对称结构4自由度4SPS-PS并联机构具有1条方位特征(被动约束)支链,耦合度为2,其位置正解和动力学正反解的求解较复杂。运用方位特征支链主动化和运动副合并(将约束距离缩减为0)方法,对原构型进行结构降耦设计,得到一种PS-3SPS一平移三转动降耦并联机构。新型降耦机构的耦合度为0,其突出优点是位置正解具有显式表达式。给出求PS-3SPS降耦并联机构位置正反解的几何方法,得到动平台Euler角的解析解。运用矢量代数法和姿态矩阵微分形式,推导出机构速度Jacobian矩阵,并得到速度和加速度正反解的显式表达式。运用空间几何法,推导出PS-3SPS并联机构所有理论正运动学奇异位形,并给出代表性奇异位形。最后,给出数值算例,位置正反解十分吻合,表明求解方法准确可靠。分别运用MATLAB软件编程和ADAMS软件仿真得到机构运动学分析曲线,两者结果一致,验证了理论分析模型与方法的正确性。     

一种3-CRR三维平移正交并联机构的运动学分析

分析了以转动输入为主驱动时的3-C//R//R三维平移正交并联机构的运动学问题.根据杆长约束条件,建立约束方程,给出了完全封闭形式的位置反解.应用Sylvester消元法推导出了位置正解的一元八次方程,确定了其全部8组位置正解,推导了速度和加速度分析的解析表达式.用数值实例验证了位置正反解结果的正确性,应用ADAMS软件对机构进行了运动学仿真,结果与理论分析一致.研究结果与结论为该机构的设计及实用化提供了理论依据.     

三自由度并联姿态测量机构及其运动学参数最优化设计

提出了基于并联结构的三自由度姿态测量机构，将其连接到三自由度串联结构位置测量装置末端可以实现对被测物体六自由度位姿的综合测量。该测量机构克服了并联机构运动学正解的困难，得到运动平台姿态坐标参数的显式解。建立了基于全微分理论的姿态测量机构坐标参数误差模型，实现机构运动学参数的优化设计。误差因子分析使得机构运动学参数设计更为合理。     

钢带并联机器人运动学模型与数值模拟

为了解决钢带并联机器人运动学计算复杂等问题,对钢带并联机器人运动学模型进行了探讨。分析了现有的并联机器人运动学位置求解方法,阐述了钢带并联机器人工作原理与钢带并联机器人的运动位置逆解建模过程。采用瞬时速度方向逐次逼近法,建立钢带并联机器人的运动位置正解模型。分析了钢带长度计算中误差产生的主要因素,得出钢带长度与理论支撑件长度之间的计算关系。对位置逆解、正解模型进行了仿真验算,仿真实验结果表明位置正解、逆解模型的计算结果满足钢带并联机器人的运动精度要求。     

6-PTRT并联机器人的位置正解研究

根据6-PTRT并联机器人的机构及约束特点,建立运动学位置反解方程组,并以此为基础建立运动学位置正解方程组。通过对并联机构的深入研究,利用机构本身特点将位置正解方程组由6维降为3维,将解3维非线性方程组转化为求解最优化问题,利用粒子群算法计算出运动学位置正解。由仿真及验算,验证了数学模型的正确性。此方法具有高效、易收敛、不依赖初值等特点,为6-PTRT并联机器人的实时控制提供了理论基础。     

6自由度3-UrRS并联机构的位置正解分析

机构的位置分析是求解机构的输入与输出构件直接的位置关系,是机构运动分析最基本的任务,也是机构速度、加速度、受力分析、误差分析、工作空间分析、动力分析和机构综合等的基础。在实际应用中,解正解问题意味着决定机器人末端执行器当前实际的位姿。基于此,提出一种新型3支链6自由度并联机构3-UrRS,采用球面2自由度五杆机构作为复合驱动装置。以机构上平台3个顶点之间的长度为约束条件,建立约束方程,研究该并联机构的正解的封闭解形式,得到一个16次方的一元多项式方程。以3-UrRS自身的机构特点建立约束方程,得出反解的封闭解形式。最后对该正反解的研究结果进行数值验证,正解的计算结果与反解的计算结果十分吻合,仅有微小误差,这是由计算的累积误差引起的。