同步辐射光束线六杆并联机构的运动学正解研究及应用

目前同步辐射光束线六杆并联机构应用广泛,由于六杆并联机构六维调节缺乏理论指导,调节困难,工作效率低。本文从相关物理模型出发,以六杆并联机构的运动学反解为基础,采用信赖域法对非线性超越方程组进行优化,编制相应的MATLAB程序,得到机构的运动学正解。实例应用结果表明,信赖域法是解决运动学正解问题的有效途径,求解程序稳定可靠,运算速度快,误差小,线性精度达10-12mm,转动精度达10-15deg。采用差动螺旋的微动调节方式,就能使单色器箱体姿态的线性调节分辨达5μm,转角分辨达3",完全满足实际工作的要求。     

6-3型Stewart平台并联机构的运动学正解

针对6-3型Stewart平台并联机构运动学正解的问题,提出了一种新型的快速数值解法,该数值法能得到一个精确的惟一解。这种方法主要是利用了6-3型Stewart平台的运动学反解的一些特性,得到一个有关杆长的微变量与动平台的微变量之间的线性方程式。再通过叠加杆长的连续的微小变量,得到6-3型Stewart平台的运动学正解。最后以反解为已知条件,通过算例进行了验证。同时采用Mathematica符号软件来提高求解位姿的计算效率。     

6—3型Stewart平台并联机构的运动学正解

针对6—3型Stewart平台并联机构运动学正解的问题,提出了一种新型的快速数值解法,该数值法能得到一个精确的惟一解。该方法主要是利用了6—3型Stewart平台的运动学反解的一些特性,得到一个有关杆长的微变量与动平台的微变量之间的线性方程式。再通过叠加杆长的连续的微小变量,得到6—3型Stewart平台的运动学正解。最后以反解为已知条件,通过算例进行了验证。同时采用Mathematica符号软件来提高求解位姿的计算效率。     

插床六杆机构的Simulink运动学仿真

针对插床中的六杆机构,建立运动学模型,利用Simulink对其进行运动学仿真,得到各构件的运动曲线。该方法简便、直观、快捷、精度高,便于机构优化。     

RPR-RPP六杆Ⅱ级机构的MATLAB运动学仿真

用复数和矩阵建立了曲柄、RPR、RPPⅡ级杆组的运动学数学模型，并编制了相应的M函数仿真模块，对给定的RPR—RPP六杆机构进行了建模和仿真，其主要思想是以组成机构杆组为仿真模块，搭建各种机构MATLAB仿真模型，对各种低副机构进行运动学仿真。     

并联六杆机构在虚拟轴机床上的运动学建模

结合加工中心机床的复杂工序，分析数控加工过程中，刀位与6-PSS并联六杆机构的运动联系，利用机构等同性条件，推导出显式形式的机床运动学方程和速度雅可比矩阵，并得出对于不同类型的数控加工，其运动学模型具有相似形式的结论。     

同步辐射光束线中柔性铰链的研究

详细推导了直圆柔性铰链所受力矩和角偏移量及受力和线性位移之间的对应关系等运动方程;对直圆柔性铰链材料的选取、直圆柔性铰链参数的设计进行了分析;介绍了在同步辐射单色器中以直圆柔性铰链为基础投角、滚角、摆角调节结构。     

仿生移动机器人并联机构运动学正解的鱼群算法求解

基于改进的人工鱼群算法,提出了并联机构运动学正解的求解方法。构建了仿生移动机器人处于支撑状态的并联机构模型,应用螺旋理论计算了该并联机构的空间机构自由度,构建了仿生移动机器人并联机构的运动学正解模型,利用鱼群算法对正解模型的约束方程组进行设计。对鱼群算法所用数学模型进行了构建,对改进后的人工鱼群行为进行了算法描述。仿真结果表明,该人工鱼群算法具有良好的寻优性能,满足仿生移动机器人并联机构正解模型的求解要求。     

基于BP神经网络技术的3-UPU型并联机构运动学正解的研究

基于运动螺旋理论分析了3-UPU型并联机构的自由度,建立了该机构运动学逆解的显性式。依据此逆解得到的49组数据,包括驱动参数及对应输出位姿参数作为训练样本,采用BP神经网络技术对样本进行训练,获得了运动学正解的神经网络模型。最后,用训练样本以外的5组样本对所获得的正解模型进行了检测。     

ADAMS在并联机构运动学分析中的应用

针对并联机构的运动学分析计算,以3-UPS/UP型并联机构为例,介绍了应用动力学仿真分析软件ADAMS对其进行运动学仿真的方法与步骤。采用三维CAD软件Inventor建立了几何模型,以Parasolid格式导入ADAMS环境,对几何模型施加约束与激励,建立了并联机构的虚拟样机模型。并对模型进行了逆向与正向运动学仿真,快速准确地求得了并联机构的运动学反解与正解,大大简化了计算过程,为并联机构的运动学分析及机构设计提供了借鉴。     

基于3-RRR结构的光学元件柔顺微动调整机构的位姿正解

针对光刻投影物镜中光学元件X/Y/θ微动调整的工程需求,研制了一种基于3-RRR结构的光学元件柔顺微动调整机构,并对其位姿正解进行了研究。建立了3-RRR柔顺并联机构的伪刚体模型,并采用矢量代数法理论推导了该机构的位姿正解,得到了它的理论雅克比矩阵。然后,在NASTRAN中建立了3-RRR柔顺并联机构的有限元模型,得到了仿真环境下该机构的位姿正解和雅克比矩阵。最后,对研制的3-RRR柔顺并联机构进行了实验研究,得到了该机构真实的位姿正解和雅克比矩阵。实验结果表明,实验雅克比矩阵的各项系数分别为0.577 7、-0.304 0、-0.283 3、0.002 1、0.524 6、-0.516 5、1.402 6、1.481 9、1.435 3,而理论雅克比矩阵相对应的各项系数分别为0.612 9、-0.3065、-0.306 5、0、0.530 8、-0.530 8、1.444 6、1.444 6、1.444 6,得到的数据表明:采用矢量代数法能够理论推导出该机构正确的位姿正解公式。提出的3-RRR柔顺微动调整机构位姿正解方法为微动调整机构的研制提供了设计依据。     

位移补偿BP神经网络的3-PPR并联机构的正解研究

针对3-PPR并联机构的正运动学问题,利用运动学逆解结果,结合Levenberg-Marquardt训练方法,先后采用BP神经网络和改进型BP神经网络完成了该机构位姿从关节变量空间到工作变量空间的非线性映射,从而求得其运动学正解。为进一步提高正解精度,提出一种位移补偿算法对BP神经网络进行优化。将所提方法应用于该机构,并利用MATLAB进行求解,结果显示经过2.17 ms的迭代计算,正解结果的精度由10-3级提高到10-6级,从而验证了该算法的有效性和正确性,实现了3-PPR并联机构位姿的高精度和实时性控制。     

PRS-XY型混联机构的正运动学解析

针对PRS-XY型混联机构,进行了正运动学解析,列出了正运动学的非线性方程组,运用最速下降数值计算方法,采用数值与解析相结合的方法求解.并用理论值验证了结果精确性.     

基于调整步长牛顿法的Stewart并联机构位置正解

针对采用牛顿或拟牛顿迭代算法求解Stewart并联机构接近奇异位姿的位置正解时存在计算结果不收敛以及采用牛顿下山迭代算法求解时间较长的问题,提出了将调整步长牛顿法应用于并联机构位置正解。首先设计基于调整步长牛顿法的Stewart并联机构位置正解流程;然后,采用遗传算法以步长矩阵初值及等比参数为变量,以Stewart并联机构64种极限位姿正解所需迭代步数为目标,得到步长矩阵初值及等比参数最优值。通过数值算例,设置机构杆长绝对误差为0.01mm,对64种极限位姿进行正解,牛顿法与拟牛顿法共6种位姿正解不收敛;牛顿下山法10种位姿正解时间大于2.0ms;调整步长牛顿法正解时间均小于2.0ms。调整步长牛顿法为Stewart并联机构位置正解的实时应用提供了理论指导。     

3-PRS并联机构正解的数值方法

<正>解计算是3-PRS并联机构设计与评价的重要工作之一,由于求解3-PRS并联机构的解析表达式十分困难,所以通常求其数值解。针对正解迭代求解时可能由于初始值设置不当引起的求解失败或遗漏真实解的问题,提出了运用蒙特卡洛方法设置迭代初始值。通过大量的随机抽样得到所有可能的解,并且归并这些解,然后绘制3-PRS并联机构的位姿简图,以此来直观判断解的合理性,最后应用算例验证了该方法的有效性及可行性。结果表明:充分利用蒙特卡洛方法的随机性,可以找到所有的解;绘制的3-PRS并联机构位姿简图形象直观,方便对真实解进行判别。     

基于手脚融合功能的多足步行机器人正运动学分析

简单介绍了一种新型机器人--基于手脚融合功能的多足步行机器人的结构,并对该类机器人的正运动学问题进行了详细研究.对该类机器人的两种典型运动状态--行走和抓取状态的运动学关系进行了阐述.文中首先根据机器人结构的约束关系导出了机器人机体轨迹(质心)的表达式,再对具有抓取功能的串联机械手的正运动学关系进行研究后,获得了机器人在抓取物体时的运动学关系.文中对相关公式进行了推导,给出了表达式,最后以相关算例进行了说明.该研究结果对于加快该类机器人的实用进程有显著意义.     

3-PRRP~((4r))三平移并联机构及运动学分析

设计构造了3-PRRP(4r)平移并联机构,分析了机构的结构特征以及自由度,求出了机构的位置正解和反解的解析式;在给定范围内,采用圆柱坐标搜索法搜索出机构动平台的运动工作空间.该并联机构结构简单、紧凑,适合应用于微动机器人、三维减振等领域.