一种高速并联机器人的运动学建模与轨迹规划仿真

以一种可实现高速运动的4自由度并联机器人为研究对象,采用矢量法建立了机器人运动学逆解模型,并提出了具有显示表达式的运动学正解解析解法,因无需迭代而具有较高的计算效率。采用4种运动规律分别规划末端抓放路径,并对比分析了关节角加速度与角跃度随时间的变化规律。在此基础上,提出了基于SAMCEF的机器人刚柔耦合仿真流程,并分析了不同运动规律的残余振动幅值变化,为优选可兼顾关节驱动力矩平滑性与末端残余振动收敛性的运动规律提供了解决思路。     

并联机器人运动学标定方法研究

并联机器人运动学误差的标定是并联机器人工程应用的主要问题之一,测量位形的选择和辨识算法对参数辨识结果和误差补偿效果有重要影响。工程实践中,为了提高测量效率或者受到测量环境的限制,往往利用布置简单和数量较少的位形获取测量数据,这可能导致所构造的线性回归模型出现强复共线性,为此提出了一种残差比例指标的测量位形优选方法和一种主元分析的几何误差源辨识算法来实现变量空间的降维操作,二者可有效地提高测量效率,改善辨识算法的鲁棒性和抗差能力。通过计算机仿真验证了所提方法正确可行。     

一种三平移并联机器人运动学分析

通过对（C／／R／／R）⊥（C／／R／／R）⊥（C／／R／／R）机构3条支路的特殊配置从而获得一种完全解耦的并联机构,并使用螺旋理论分析了这种并联机构的机构组成原理,计算了这种并联机构的自由度,判断了机构的主动副位置,并调用仿真软件模拟,进行了自由度的验证,最后对该并联机构进行了位置分析、速度和加速度分析。     

两平移两转动并联机器人机构运动学分析

分析了一种两平移两转动并联机器人机构,求出其运动学正解和反解封闭解,讨论了该机构的控制解耦性。与其它类似机构相比,该机构结构简单、位置分析求解容易。同时,设计了一种利用本并联机构的中医推拿串并联机器人,该机器人具有工作空间大,动平台动力性能好等特点。该并联机构还可应用于工业装配机器人、微动机器人、虚拟轴并联机床、多维减振平台等领域。     

用连续法进行 6-SPS 并联机器人机构的位置正解

提出了用连续法求解多项式方程组时构造初始方程组的一条新原则,并将其应用于６－ＳＰＳ并联机器人机构的位置正解,使得求出该机构所有位置正解所需跟踪的同伦路径数目大为减少,从而提高了计算效率,还得到了位置正解数目最大值为２４的６－ＳＰＳ并联机器人机构两种新的尺度类型。     

一种三自由度并联机器人的运动学分析

提出了一种具有混合分支的三平移并联机器人机构，采用螺旋理论分析了这种机构实现空间三维移动的机构学原理及其自由度，给出了其位置、速度的正反解和加速度分析的方法；在大型机械动态分析软件ADAMS上建立了仿真模型，验证了自由度分析的正确性。这种机构部分解耦，控制简单，具有较好的应用前景。     

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。     

3—RPS控制位置用并联机器人机构的反解

系统研究了－ＲＰＳ控制位置并联机器人机构的位置反解问题。文中首先提示了３－ＲＰＳ控制位置用并联机器人机构位置反解方程组解的分组特点,然后应用文［１］提出了用连续法求解多项式方程组时构造初始方程组的一条新原则,给出了该机构位置反解的高效算法。对于给定的输出,３－ＲＰＳ控制位置并联机器人机构位置反解的数目为６４（对于一般形式）、３２（当机构有且仅有一个最简ＲＰＳ支路时）、１６（当机械有助仅有两个最简Ｒ     

一种并联机器人机构及其运动分析

介绍了一种空间3自由度并联机构3-PUU,该机构有动平台、定平台和三个连接支链组成,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;与3-UPU机构相比,工作空间大.文中建立了运动学方程,计算了该机构的自由度,给出了位置解和Jacobi矩阵,进行了奇异性分析,为该机构的应用打下了基础.     

3-RRRU并联机器人运动学建模与误差分析

针对3-RRRU并联机器人控制精度问题,基于空间矢量法建立运动学正解模型以及误差模型,详细分析了机器人各结构误差源对控制精度的影响。仿真结果表明:驱动角度误差分布在0.001°～0.01°时,第一支链的驱动角误差对被控终端的精度影响最大为84.2um;连杆加工误差在0.01mm～0.1mm变化时,靠近动平台的被动杆为0.1mm时对被控终端精度影响最大,其最大误差值为137.2um;静、动平台的外接圆半径加工误差为0.1mm时,机器人终端最大误差为568.4um。因此,对于线性连杆加工误差和角度误差源,连杆加工误差对多支链、多连杆机器人精度的影响高于角度误差,且静、动平台的加工误差对机器人的终端控制精度影响最大,为后续机器人结构的最优化设计提供了理论依据。     

新型串并联中医推拿机器人研究

研究了中医推拿中常用的滚法、按法、揉法、推法等手法的运动学及动力学特征,获得完成各推拿手法的运动输出矩阵和施力方向。提出一种能满足推拿要求的基于三自由度并联机构新型串并联中医推拿机器人机型。对该机型中的三自由度并联机构进行了分析,求出其运动学正反解的解析解。系统讨论了该并联机构的推拿范围及转动能力,为扩大该机器人的推拿范围提供依据。该串并联机器人机构综合了串并联机构的优点,不仅能模拟中医推拿常用的几种手法,而且结构简单、位置分析求解容易、解耦性强,易于实时控制。     

Exechon混联机器人的三自由度并联机构模块位置分析

以一种组成五自由度混联机器人Exechon的三自由度并联机构模块2-UPRSPR为研究对象,利用解析法对其位置正/逆解进行分析。针对位置正解,得到了只含一个未知量的24阶多项式方程,给出了该机构位置正解的所有可能解的解析表达式,对于位置逆解,得到了其显式表达。算例表明,由正解方程得到的8个实数解对应4组镜像位形,逆解方程存在2个实数解,对应2种位形,从而得到该机构位置正/逆解的全部解析解。     

一种基于动态规划的并联机器人避障方法

为了解决并联机器人的运动干涉问题,将并联机器人的运动干涉统一为受限变量模型,提出一种基于动态调整指令轨线的运动干涉软防护策略。在运行过程的每一时刻,根据机器人运动学计算全部受限变量的当前值和速度;采用“虚拟制动过程”方法预测在考虑有限制动能力情况下,防止运动干涉的下一时刻可行速度,根据规划模型修改理想指令轨线在下一时刻的速度给定,给出了运动干涉动态软防护的算法。最后在研制的并联机器人的运行过程中进行了实验,结果表明,该算法有效地预测受限变量的临界状态,能使系统在不间断运行的情况下躲避干涉。     

用遗传算法解具有给定工作空间的并联机构综合问题

提出一种利用遗传算法求解6自由度空间并联机器人机构综合问题的新方法。该机构的工作空间必须包含预先给定的且具有一定姿态能力的工作空间。为了描述具有一定姿态能力的工作空间，给出了一种简单有效和搜索算法。该法考虑了连杆长度限制、铰链转角限制和连杆干涉。算例表明结构参数可得到有效地优化，从而获得紧凑的机器人机构。     

并联机器人机构运动与动力分析研究现状及展望

对并联机器人机构运动、动力分析理论的国内外研究现状进行了综述，对现代数学在并联机器人机构理论研究中的应用这一发展新趋势予以展望，指出了并联机器人机构运动、动力分析研究领域有待深入开展的研究方向。     

三自由度微动并联机器人的简化建模方法

在常规或宏操作三自由度并联机器人运动学的基础上，介绍了并联机器人实现微动功能的运动学、动力学的简化建模方法。利用这一方法得到的模型结构简单、计算量小、适于实时控制等特点。该方法对于同一种类型的整体柔性关节微动机器人建模具有通用性，对于不同类型的微动并联机器人亦具有普遍性的意义。该方法也为微动机器人优化设计提供了一个良好的工具。     

平面冗余与非冗余并联机器人工作空间图谱的比较研究

并联机器人的结构参数决定其工作空间的特性。本文对并联机器人的杆件尺寸参数采用无量纲处理方法,建立了平面冗余与非冗余并联机器人的结构参数与工作空间形状的函数关系,绘制了两者基于无量纲参数的工作空间图谱,比较了两类工作空间的特点与优缺点,为并联机器人的机构设计提供了系统的参考依据。     

VAMT1Y虚拟轴机床数控系统直线和圆弧插补仿真研究

介绍虚拟轴机床原型样机ＶＡＭＴ１Ｙ的圆弧和直线插补,并对插补误差进行分析。分析表明,该插补算法具有足够的精度,完全可以满足加工需求;还得出工作空间中插补误差的敏感因素,为高精度的刀具轨迹规划提供依据。     

并联机构敏感性分析和多目标优化设计方法

为了解决并联机构全局性能指标高计算成本引起的敏感性分析和多目标优化设计困难,提出了一种结合多项式响应面模型、基于方差的敏感性分析方法和智能优化算法的高效计算方法。首先,确定并联机构的目标函数和设计参数,增加节点密度以提高目标函数的计算精度,基于拉丁超立方体抽样方法和最小二乘多项式拟合技术建立全局目标函数与设计参数之间的响应面解析映射模型,并结合基于方差的Sobol’敏感性分析方法得到对目标函数有重要影响的设计参数。然后,结合敏感性分析结果简化设计参数并建立并联机构的多目标优化设计模型,包括目标函数、约束函数和设计参数,结合响应面模型与智能优化算法开展并联机构多目标优化设计。最后,考虑规则工作空间体积、运动学性能和动力学性能指标为目标函数,以DELTA并联机构为例实现了本文提出的方法。优化前后的结果对比证明了算法的有效性。     

特殊3-PRS并联机器人运动分析

建立了 P副平行于固定平台法线的 3- PRS并联机器人的运动反解数学模型。分析了当给定运动平台中心法线与固定平台中心法线之间夹角 ,并使运动平台法线绕固定平台中心法线旋转时 ,运动平台中心以及中心法线上一点的运动轨迹。分析表明 ,该 3- PRS并联机器人只能部分满足特定的运动规律要求