一种少自由度3-SPR并联机构的刚度和弹性变形分析

针对并联机构中的约束反力会影响机构的刚度和产生弹性变形的问题,以传统的3-SPR并联机构为例,采用基于驱动/被动约束力求解其总刚度矩阵和弹性变形的方法。首先,分析该并联机构受力位置并确定驱动/被动约束力的姿态。然后,分析该机构的驱动约束分支的弹性变形,导出驱动约束分支的伴随矩阵。最后求解出该并联机构的总刚度矩阵和弹性变形。得到结论:当建立3-SPR并联机构的总刚度矩阵和求解弹性变形时,必须考虑约束力/矩的影响。     

并联机构3-SPS/S的静、动态刚度性能研究

并联机构的刚度是衡量机构承受载荷能力的重要参数其刚度特性研究是国内外的一个重要的研究课题。在Pro-E中建立3-SPS/S的参数化实体模型,将其导入Ansys-Workbench中进行静力学分析,得到其静态刚度性能。再将3SPS/S实体模型导入RecurDyn中进行运动学分析,用以得到三个杆的位移变化曲线,同时也证明了其运动形式的可行性。结合以上位移曲线在Ansys-Workbench中对并联机构3SPS/S进行瞬态动力学分析,得到其在动态过程中刚度性能。与前面的静态分析相结合,更为全面的了解并联机构3SPS/S的性能,从而为并联机构的设计、校核提供一种新思路。     

新型过约束2-UPS+2-RPU并联机构的刚度分析

提出一种新型过约束2-UPS+2-RPU并联机构,该机构的2个RPU分支一共提供了4个约束,但由于机构运动副的特殊布置,其中的2个约束为过约束。首先,基于螺旋理论分析该机构中存在的约束反力,建立该机构的速度约束方程,并基于此分析该机构的自由度。其次,建立该机构的几何约束方程,利用解析矢量法求得机构位置逆解方程。随后,基于计算杆件变形方法及小变形叠加原理,分析各杆在支链约束力螺旋作用下产生的弹性变形,并定义了分支约束力螺旋系刚度矩阵。最后,建立机构的动平台位姿变化与外载荷关系,进而得到机构的整体柔度、刚度矩阵。得出约束力/矩对这类少自由过约束机构的刚度和变形影响很大且其弹性变形主要产生在约束力/矩轴线方向。     

3-RRR平面并联机构刚度分析

刚度是并联机构重要性能指标,为了评价并联机构刚度,提出了一种刚度评价方法.基于3-RRR机构的逆运动学模型,推导出其雅可比矩阵.在力雅可比矩阵的基础上,给出了刚度评价指标,该指标不仅适用于3-RRR并联机构,而且可以应用于其它并联机构.将提出的刚度指标应用于3-RRR并联机构,数值仿真结果表明3-RRR机构在工作空间中具有对称的刚性.     

一般并联机构的刚度范围分析

并联机构的雅可比矩阵表示机构输入速度和输出速度的线性关系。根据刚度的定义,利用虚功原理,可以导出并联机构关节力与相应的广义操作力之间的关系,进而推导了一般并联机构在某位姿时刚度的标量指标。同时确定出此时并联机构刚度的范围。接着以两种常见的一般并联机构为例,比较了它们在相同位姿时的刚度,为并联机构的构型设计和优化提供了依据。     

空间3-UPU/UPU型并联机构的运动学求解与刚度分析

以空间3-UPU/UPU型并联机构为研究对象,研究此并联机构的运动学及刚度问题。首先,建立此并联机构的运动学模型,求出此并联机构的位置逆解以及此并联机构的Jacobioan矩阵;其次,利用软件RecurDyn V7R3进行仿真分析,得到此并联机构位移及速度随时间变化的曲线图。最后,对此并联机构全局刚度模型求解及性能分析,再通过软件Matlab仿真分析此并联机构的结构参数的变化对刚度的影响,得出三维图。以上对3-UPU/UPU型并联机构的运动学、运动特性分析以及刚度求解为此并联机构机构的进一步分析提供了理论基础。     

移动型3-UPU并联机构的刚度分析

分析了移动型3-UPU并联机构刚度矩阵的特点和刚度矩阵主轴的变化规律.结果表明,并联机构几何参数的变化只对工作空间的大小和形状有影响,而对刚度矩阵的特征向量大小及方向几乎没有影响,最小刚度方向分布在垂直于静平台平面的锥体内.移动型3-UPU并联机构刚度矩阵分析对并联机构的设计具有一定的指导作用.     

3-（2SPS）并联机构静刚度分析

结合并联机构的位移方程,给出了机构的三阶逆雅可比矩阵以及考虑微小运动时的六阶逆雅可比矩阵。从动平台所受作用力和发生位移的关系角度,建立了刚度模型,并给出了机构静刚度的度量指标。通过相关计算分析了机构的主要结构参数对刚度的影响,以及机构在工作空间的刚度情况。通过对绘制的相关曲线图进行分析,评定了机构参数的影响范围,优化了部分参数,并为机构的精度分析提供了理论基础。     

3-（2SPS）并联机构静刚度分析

结合并联机构的位移方程,给出了机构的三阶逆雅可比矩阵以及考虑微小运动时的六阶逆雅可比矩阵。从动平台所受作用力和发生位移的关系角度,建立了刚度模型,并给出了机构静刚度的度量指标。通过相关计算分析了机构的主要结构参数对刚度的影响,以及机构在工作空间的刚度情况。通过对绘制的相关曲线图进行分析,评定了机构参数的影响范围,优化了部分参数,并为机构的精度分析提供了理论基础。     

3-(2SPS)并联机构静刚度分析

结合并联机构的位移方程,给出了机构的三阶逆雅可比矩阵以及考虑微小运动时的六阶逆雅可比矩阵.从动平台所受作用力和发生位移的关系角度,建立了刚度模型,并给出了机构静刚度的度量指标.通过相关计算分析了机构的主要结构参数对刚度的影响,以及机构在工作空间的刚度情况.通过对绘制的相关曲线图进行分析,评定了机构参数的影响范围,优化了部分参数,并为机构的精度分析提供了理论基础.     

3/6-SPS型 Stewart机器人的一般线性丛奇异分析

就３／６－ＳＰＳ型Ｓｔｅｗａｒｔ机构的一般线性丛奇异作了分析,给出了特殊位形的判别矩阵,论证了产生这种奇异的运动学原理和几何条件,重点讨论了平台式和球台式Ｓｔｅｗａｒｔ机构的奇异。其结果对类似的虚轴机床Ｈｅｘａｐｏｄ有着重要的应用意义。     

一种6-SPS型并联机构运动学正向求解方法

通过研究6-SPS型并联机器人机构的运动学正向求解方法,提出了一种建立运动学模型与正向求解的方法,利用6-SPS型并联机器人支链特点,以支杆两个独立的方向余弦和伸缩长度为支杆的广义坐标,推导了6-SPS型并联机器人运动学模型,在此基础上,提出运用基于Moore-Penrose广义逆的牛顿迭代格式对运动学模型进行正向求解,并编制了MATLAB运动学正向求解程序,进行了运动学正向求解数值仿真,结果表明求解程序快速有效。     

结构尺寸变化对6-SPS并联机器人精度的影响

通过对6-SPS型并联机器人位置输入输出方程微分，获得机器人逆雅可比矩阵。研究机器人处于非奇异位姿即逆雅可比矩阵行列式不接近零时，结构尺寸变化对机器人精度的影响。     

3-PRR微动操作机器人刚度及工作空间分析

微动操作机器人在精密制造、生物技术和微创医疗等领域中发挥着日益重要的作用。本文对3-PRR微动操作机器人进行了研究,考虑柔性铰链在非功能方向上的变形,利用齐次变换矩阵和材料力学方法,建立3-PRR微动操作机器人输入力和输出位移之间的关系,求出了其刚度矩阵,并在此基础上研究了该微动操作操作机器人的工作空间。最后通过有限元分析,证明本文提出的方法的有效性,为类似的微动操作机器人分析提供了简便精确的方法。     

6-SPS并联机器人精度综合算法

通过对 6 SPS型并联机器人位置输入输出方程微分 ,建立机器人误差模型。在此基础上 ,运用误差独立作用原理和原始误差等效作用原则 ,对并联机器人进行精度综合。该方法将并联机器人精度综合这一原本为多目标多变量的非线性最优化组合问题转化为线性问题 ,因而简单可行 ,具有一定的实用价值。     

新型6-PSS并联机器人工作空间分析

提出一种由Stewart平台演绎而来的正交6－PSS并联机器人新机型，介绍其结构布局特点，基于位置反解及其结构约束条件，绘制其工作空间的轮廓图，并定量分析该并联机器人RPY角和机构尺寸参数对其工作空间大小的影响，为该并联机器人的设计与实用化提供理论依据。     

多输出3D打印冗余并联机器人的设计与分析

设计了一种新型多输出3D打印机器人,该机器人机构以Delta并联机构为主构型,以Stewart并联机构为辅助构型,在末端执行器上布置多个打印头,实现多输出。根据建立的运动学模型,分析了该机器人机构的运动学反解,得到速度雅可比矩阵,解得各驱动关节的速度和加速度。给定动平台的运动轨迹,仿真分析了机构的运动协调性,并对机构的灵巧性与静刚度进行了分析。     

弹性平面并联机器人的KED分析

首次用ＫＥＤ方法建立了平面并联机器人的弹性动力学方程，由此方程可以求解腿部各节点的弹性运动和平台的输出运动误差     

新型6自由度3-UrRS并联机器人的奇异位形分析

研究了一种新型6自由度3支链并联机器人的奇异位形,利用机构的运动学反解方程和雅可比矩阵得出了精确的奇异位形的解析形式。从运动学角度分析,奇异位形有3类形式,每种形式都具有不同的物理意义。研究了该并联机器人的第一类和第二类奇异位形,并画出了4种特殊位置的奇异位形。奇异位形的分析对该并联机器人的轨迹规划和控制具有重要的意义。