基于SimMechanics的平面二自由度并联机构运动学与动力学仿真

提出在MATLAB中的SimMechanics模块集下对机构进行建模与仿真分析的一种快速高效的计算机辅助分析方法,并应用于2-PPr平面二自由度并联机构的运动学与动力学模型仿真与分析.结果表明该机构具有良好的运动特性和较高的刚度,在两驱动非同步输入情况下,不会出现卡死现象.在SimMechanics模块集下给定两个驱动的输入规律,可以快速求解得到末端输出构件的运动速度、加速度和输出力,为机构的运动控制提供了可靠的理论依据.该方法只需建立机构的刚体模型,可大大提高分析效率,具有直观和功能强的特点.     

基于差分进化的六自由度并联机构运动学正解

6自由度摇摆台因其具有刚度大、承载能力强、惯性小、位置误差不积累、易于力反馈控制等优点得到了越来越深入的研究与应用。通过分析6自由度并联机构的结构与运动学模型,提出了一种具有全局寻优的基于差分进化的位置正解方法。差分进化方法在充分借鉴遗传进化算法的思想基础上,采用了3个基因的相对信息,可以较好地提升算法的全局寻优能力,而且算法采用实数编码方式更容易在实践中应用。仿真表明了该算法对求解问题起到了很好的全局优化作用。     

二自由度交错轮组机构运动学分析及样机试验

对一种二自由度交错轮组机构进行运动学分析,运用运动学叠加原理求出其正解和逆解。利用Jacobian矩阵的条件数对其进行运动学性能评价,并开发了其控制系统,控制样机进行直线/圆弧插补几何作图、写字绘画等试验验证,试验结果证明了所建立模型的正确性。     

二自由度双变长摆杆机构运动学分析与仿真

运用平面运动理论和专业知识，解决了二自由度双变长摆杆机构运动分析中存在的关键与难点，基于挖掘轨迹方程，建立了运动方程，并结合实例，进行了速度分析与仿真，其结果与实测相符合。完善了挖掘轨迹为主的新的设计体系。     

六自由度并联机器人运动学分析和计算

六自由度并联机器人的运动学分析是确定系统结构参数、作动器结构形式及其运动参数、选择伺服阀、确定系统流量的前提。本文根据并联机器人机构学原理，建立了系统运动的物理模型和数学模型，应用矩阵分析方法，完成了运动学分析和计算。文中最后以教学实验台为例，详细地论述了运动学的分析和计算方法，并根据计算结果，得到了作动器的行程、速度和加速度在不同运动姿态时的变化规律。     

平面并联机构与电主轴耦合系统动力学分析

平面并联机床的加工精度应该用平面并联机构与电主轴耦合系统的动态性能进行评价。在考虑并联杆件的弹性动力学特性和主轴动力学特性的情况下,建立了平面并联机构与电主轴耦合系统的弹性动力学模型。通过仿真得到了耦合系统的幅频特性曲线,并在此基础上对耦合系统进行了动态性能分析。结果表明,在外界激励作用下,并联杆件系统发生了较明显的变形,并且主轴在频率低于20Hz的激励干扰下振动较为剧烈,偏离预定轨迹的位移较大,达到0.01mm,导致并联机床的加工精度明显降低,大大降低了并联机器人机床的动态性能。     

一种新型3自由度并联机构运动学分析

首先建立3-PSS机构的位置方程,根据方程的特点,将该机构简化为一简单的等效机构,进而求出机构的位置正、反解的解析表达式。最后根据该机构的工作空间的特性,考虑了铰链摆动角的限制条件,给出了工作空间的解析式。本文所得的结果是进行3-PSS机构的其它特性分析和开发并联机构装备的基础。     

一种新型三支链六自由度并联机构动力学及性能分析

提出一种三支链六自由度并联机构,简要介绍其参考坐标系和自由度特性。基于虚功原理和机构的运动学模型建立了机构的动力学模型;结合不同物理意义下的动力学性能指标,提出了衡量机构平均性能的全域性能度量指标;通过数值仿真,求解动力学模型,得到支链驱动力的变化规律及动力学性能指标随几何参数的变化规律。研究结果对进一步分析并联机构的稳定性、机构优化设计和系统控制等实际工程应用提供了理论基础。     

3-PUU并联机器人机构及其运动学

介绍了一种空间三自由度并联机构3-PUU,该机构有动平台、定平台和3个连接支链组成,动平台相对于定平台有2个转动和1个移动.该机构动平台和定平台之间的连接全部由万向铰链完成,结构简单、对称,刚度高,控制简单;P副水平布置,动平台重力由导轨承担,丝杠轴向受力小,刚度好;相对于3-PRS两转一移机构,绕X和Y轴允许摆角大.文中建立了运动学方程,通过计算给出了位置反解和Jacobi矩阵,为速度分析和奇异性分析打下了基础.     

4 RRR冗余并联机构的运动学分析

针对4-RRR冗余并联机构的输入及输出构件间的位置关系展开研究。基于运动螺旋理论,分析了该机构的自由度性质,并确定了主动副的位置;建立了机构的逆运动学方程及正运动学方程,并对给定运动平台的位姿进行了数值计算,以验证所建立方程的正确性;研究了机构的运动解耦性以及运动平台的工作空间大小与连杆长度变化的关系;最后,对给定运动平台的运动方程下主动副的输出转角进行了数值仿真。     

基于3 DOF并联机器人的误差分析

目前使用比较广泛的公差分析方法是通过装配尺寸链得到公差设计函数,但该方法不能有效适用于结构复杂且精度要求极高的机器人制造业。基于仅考虑主动关节误差的情况下,通过误差数学模型的建立,对定向误差以及位置误差进行分析,进而得到三自由度并联机器人的结构的详细分析结果,并提供了基于数值分析方法在给定标称配置下计算机器人定向误差和位置误差的有效方法。     

3-R-RR并联机器人动力学分析

文章基于Lagrange方程导出了3-RRR并联机器人的动力学方程,分析了此并联机器人的动力学特性。通过算例讨论了3-RRR并联机器人的等效转动惯量、驱动力／力矩和能耗的变化规律。本文的研究内容可为3-RRR并联机器人的动态性能分析、机构优化设计、系统控制等实际应用提供有益指导。     

一种平面二自由度并联机器人承载能力分析

以一种可实现末端运动平台平动且具有较小运动惯量的平面二自由度并联机器人机构为研究对象,分析其承载能力性能。与传统的分析和优化设计方法不同,综合考虑机器人机构的几何尺寸和运动变量的变化范围,作为机器人机构的运动学参数,利用空间模型理论,建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人机构的承载能力性能指标并绘制了相应的承载能力性能图谱,并探讨了机构承载能力性能指标与运动学参数之间的关系。这些图谱为设计者评价该机器人机构的承载能力性能和选择优化的运动学参数提供了帮助。提出的新方法也为以移动副为驱动的平面并联机器人分析与优化设计提供了一种有效的新途径。     

基于灵巧特性的三平动并联机构的尺度综合研究

考虑机构的灵巧性提出一种新型3-PUU并联机器人,对该并联机构进行运动学分析,得到了3-PUU并联机器人的运动学反解,在此基础上,建立了并联机构的雅可比矩阵;引入运动灵巧性指标。对该并联机器人的运动灵巧性进行了尺度综合分析,为并联机构的构型设计和进一步提供了依据。研究结果表明,该种机器人具有较好的实际应用前景。     

基于3D打印并联机器人机构的工作空间分析

以一种新型三自由度并联机构3-HSS为研究对象,对该机构进行运动学逆解分析,推导出该并联机构的运动学逆解方程,并求解了并联机构的雅可比矩阵,采用Gosselin几何法编程对该并联机器人的工作空间和边界进行研究,得到比较规则的工作空间,且该构型并联机构的工作空间连续,无空洞,并呈现一定的对称性。该研究能够满足当前3D打印技术的设计需求,并为并联机构进一步优化研究提供了理论依据。     

工业机械臂动力学模型简化分析与仿真

针对工业机械臂进行动力学分析的常用方法是利用Lagrange方程进行动力学建模后再实行仿真计算。利用Pieper准则,将五自由度工业机械臂动力学方程展开式简化,即将腕部与手抓部的关节视为外部干扰,只针对前三关节进行动力学分析;提出一种针对简化后的模型利用开源引擎ODE完成机械臂动力学计算;在建立的机械臂三维仿真平台上利用ODE进行仿真的方法。仿真结果表明:该仿真方法不仅可实现机械臂的实时控制,还能得到机械臂动力学参数曲线图。为解决机械臂动力学仿真中效率低和实时性差的问题提供了理论依据。     

一种3-RPPS六自由度并联机构运动学分析与仿真

提出了一种新型六自由度3-RPPS并联机构,并介绍了其解耦特性和参考坐标系。建立了机构的运动学模型,得到机构运动学的位姿和速度解析表达式;采用极坐标边界搜索法求解机构的工作空间并计算工作空间的体积。通过数值仿真,得到了给定动平台运动规律下,支链的长度和速度变化规律以及机构的定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,并优化得到工作空间体积最大时结构参数的取值范围。     

3-PUU并联机构工作空间分析与优化

提出了一种新型3-PUU并联机器人,对该机器人进行运动学分析,得到了3-PUU并联机器人的运动学反解,在此基础上,分析了移动副和虎克铰对工作空间的限制。采用三维极限搜索法求解了工作空间,并对该并联机器人的工作空间进行了优化分析。结果表明:优化后的工作空间明显增大,该种机器人具有较好的实际应用前景。     

空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度性能指标分析

在建立空间三自由度冗余驱动并联机构Hessian矩阵的基础上,研究空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度全域性能指标。在预设工作空间内,绘制加速度全域性能指标图谱。通过观察图谱,分析加速度全域性能指标随并联机构尺寸参数变化的分布规律。结果表明:ηa的最大值为0.803 7,即加速度性能指标最优,对应的结构参数为l_1=3.0 m,l_2=4.0 m,l_3=0.5 m,l_4=3.0 m;加速度性能指标好的空间三自由度冗余驱动并联机构组型主要集中在2.5 m≤l_1≤3.0 m,3.5 m≤l_2≤4.0 m,0.5 m≤l_3≤1.0 m,2.5 m≤l_4≤3.0 m的区域。