一种并联机器人机构的精度分析与机构参数选取

介绍了一种能实现空间一维移动和两维大转角摆动的少自由度并联机器人机构模型--空间3-PUU并联机构模型.从对该机构运动支链的分析入手,建立了机构的闭环矢量模型,借助微分分析法,建立了位姿误差的数学模型,得出包含全部结构参数误差在内的误差正解模型.对于给定的各结构参数误差,应用此模型求解出并联机构输出位姿误差,分析了机构位姿变化对位姿输出误差的影响.利用精度模型对机构参数进行了优化分析,讨论了机构参数的合理选取问题,通过仿真给出了在RL、L一定的情况下r的参数选取曲线,探讨了结构参数选取的合理性.     

基于D-H矩阵的3-URS并联机构位姿误差建模与分析

针对3-URS并联机构进行了运动学分析,利用D-H变换矩阵对其进行位姿分析,推导得到其运动学正解模型,在此基础上利用矩阵微分理论结合D-H矩阵得到了单条支链的位姿误差模型,最终得到全面考虑各关节处的误差来源(制造误差、安装误差、磨损误差等)的动平台位姿误差模型。应用该数学模型进行计算,并对3-URS并联机构的误差进行分析,给出了动平台末端误差随驱动角α_1,β_1的变化规律,通过该规律可得到误差敏感点,在工作过程中应注意避免。该误差模型的建立对3-URS并联机构的制造,及位姿控制的精度补偿有参考价值。     

3TPT并联机构的误差补偿方法

以三平移并联机器人为研究对象,建立3TPT机构参数、机构误差以及动平台位姿误差的关系方程;在求解位姿误差正解模型的基础上,对其精度补偿进行了较系统的研究,从理论上推出一种机构位姿精度补偿的方法.该方法通过对机器人支链驱动杆补偿量的控制,来提高输出位姿精度.通过典型实例校核证实了该方法的有效性.研究结果为机器人的实际精度补偿与精度控制提供了新的理论,对于优化3TPT并联机器人的机构设计有重要意义.     

基于随机概率的并联机构运动可靠性分析

针对3UPS-PU并联机构进行运动学分析。运用齐次坐标变换理论推导出其运动学逆解方程。在此基础上,对其进行微分变换得到位姿输出误差正解模型。然后应用随机概率模拟该机构在不确定因素下,观测其位姿输出误差的变化情况。基于数理统计和机构的许用精度范围求解该机构的运动可靠度。结果表明,该机构在正常工作的条件下能够运行可靠、平稳。     

连杆参数误差对机器人精度可靠性的影响

采用Denavit-Hartenberg方法设定五自由度串联机器人杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立串联机器人正运动学和逆运动学模型。在此基础上,对由静态误差引起的串联机器人末端位姿误差做了分析。利用微小位移合成法建立了串联机器人的静态位姿误差分析模型,以机构可靠度为位姿精度评价指标,应用Monte Carlo数值仿真法分析串联机器人各连杆参数误差对串联机器人的静态位姿精度的影响程度,并分析得出对串联机器人的静态位姿精度影响最大的关节。     

基于BP神经网络的并联机构误差分析

以3-UPS/S并联机器人机构为研究对象,构建一种基于虚拟实验与BP神经网络的并联机构输出误差预测模型,能够快速预测并联机器人机构的输出误差。充分考虑并联机构铰链安装误差与铰链轴线误差,建立包含上述输入误差的虚拟样机模型,通过虚拟实验仿真求解该机构输出误差;假定机构零部件在大批量生产情况下误差服从正态分布,构造多组服从正态分布的输入误差样本,进而建立该机构的BP神经网络预测模型。研究结果表明:该BP神经网络模型可以准确、快速地对机构位姿输出误差进行预测,为并联机器人机构的误差分析与精度综合提供了新的依据。     

冗余电机驱动的正交并联模拟台误差分析

介绍了一种用于运动模拟的冗余电机驱动的正交并联机构,并对机构可能的几何误差源进行了全面分析.为了避免误差建模时大量的偏导计算,根据机构支链的正交布置特征并结合运动学影响系数的原理建立了较为完备的误差模型.模型包含了结构参数误差、驱动误差及铰链制造误差在内的144个误差参数.另外,提出了一种确定被动关节转角唯一解的方法.最后,考察了模拟台样机所有误差参数对末端精度的影响,确定了84个对末端精度影响大的误差参数.     

一种三坐标并联动力头——Sprint Z3的误差建模与灵敏度分析

研究一种三坐标并联动力头——Sprint Z3的精度建模及几何误差源灵敏度分析问题。在建立该机构运动学逆解模型的基础上,利用摄动法建立其末端位置及姿态误差与几何误差源之间的映射模型。在此基础上,对影响末端位姿误差的几何误差源进行灵敏度分析,从而为机械设计中零部件的公差分配提供了理论依据。     

柔索驱动并联机器人的误差分析及其标定仿真

建立了大射电望远镜(Large Radio Telescope-LT)中柔索驱动并联机器人(Wire Driven Parallel Ro-bot-WDPR)系统的末端误差模型,用正向运动学标定方式对LT5m缩比模型的运动学参数做了辨识。首先,建立LT舱索系统的运动学正、逆解模型;接着,在运动学分析的基础上建立了其误差模型,得到影响末端位姿误差的各项参数;最后,对LT5m柔索并联机构的标定过程作了模拟,验证算法的有效性。结果显示该算法收敛性好,忽略测量误差的情况下能够保证运动学参数具有很高的标定精度,从而为提高LT5m模型的控制精度奠定了理论基础。     

6-UPS型Stewart并联机构空间对接装置的运动学分析

空间交会对接过程中追踪航天器位姿调整的精确度是实现空间对接的重要保障。为提高追踪航天器的位姿调整精确度,对其追踪航天器进行对接工作的Stewart并联机构进行了运动学分析。建立了Stewart并联机构逆运动学求解的数学模型,并利用其数学模型求解出作动器伸长量随时间变化的曲线;再搭建其虚拟样机,将搭建完成的虚拟样机模型导入ADSMS中进行逆运动学仿真,其结果与数学解析求得的结果相比较,误差保持在10-4量级内,验证了模型的准确性。利用其虚拟样机进行运动学的仿真分析,为提高机构位姿调整精确度以及后续工作中的动力学分析和实现控制提供了相关理论依据。     

一种驱动冗余并联机床的铰链间隙误差分析

基于并联机构运动学及概率论,对一种3-DOF驱动冗余并联机床进行了铰链间隙误差分析,分析了球铰间隙对动平台中心点位姿的影响.得到了动平台中心误差分布函数.为驱动冗余并联机构误差分析提供了理论基础,同时为提高并联机床精度提供了理论方法.     

基于3D打印技术的并联机器人机构精度分析

针对3D打印快速成型技术的性能需求,提出了一种基于3-UPU型三自由度3D打印并联机器人。对其中的3-UPU并联机构进行了运动学分析,在此基础上建立误差正解模型,考虑驱动副杆长误差和铰链间隙误差的影响因素,运用Monte-Carlo法分析了动平台末端精度的频数分布,求得了许用精度范围内的置信概率,为提高3D打印并联机器人机构末端的输出精度提供了重要依据,在生产制造业快速发展的主流技术中具有重要的研究意义与应用推广价值。     

三平移并联机器人机构的智能模糊控制研究

目前，有关并联机器人的研究多限于机构学、运动学和动力学方而的研究本文针对一种三平移并联机器人机构，在根据动平台运动要求，基于运动学分析实时求得各支路主动副期望角位移，建立了控制系统模型。设计了一种用于并联机器人轨迹跟踪的模糊控制器，仿真实现了对各支路主动副期望运动轨迹的跟踪。仿真研究结果表明，该控制方案能实现较高精度的快速轨迹跟踪，同时可削弱或避免常规模糊控制中的振荡现象和稳态误差。系统对参数摄动和外界于扰具有较强的鲁棒性。其研究为进一步实现该并联机器人机构的高精度实时控制奠定了基础。     

平面3RRR机构杆长误差对奇异性的影响分析

针对并联机器人的精度这一性能指标,分析了3RRR并联机器人的杆长误差对整个机构的影响,运用雅可比矩阵法从理论上分析了3RRR并联机器人杆长误差与其奇异位置的关系,根据求解的结果建立相应的误差模型,并在MATLAB中计算出理想状态下的奇异位置和考虑杆长误差状态下的奇异位置的偏差度,将计算所得的偏差数据以图像的形式表现出来加以分析,最终得出了3RRR机构不同杆的杆长误差与奇异位置的偏移程度关系,为该机构的设计精度要求提供了科学的参考依据。     

3-PSR并联机构运动学和动力学分析

建立3-PSR并联机构的约束方程,求解3-PSR并联机构的运动学正逆解。在此基础上,求解3-PSR机构的速度雅可比矩阵以进行动力学分析。采用凯恩法建立动力学模型,以动平台位姿为参数,对机构各构件进行受力分析,并转化为3个驱动滑块的等效驱动力。通过对比MATLAB和ADAMS仿真结果,总结了该机构的基本动力学性能。研究结果为研究该机构的工作空间、功率优化等提供了参考。     

立式加工中心空间误差验证及补偿

为提高某立式加工中心整机加工精度,借助旋量理论建立完备立式加工中心空间误差模型,在此基础上实现机床空间误差有效补偿.以旋量理论为基础推导并建立机床刀具运动链与工件运动链运动学正解,分析机床21项几何误差原理,在考虑21项几何误差的基础上建立该立式加工中心完备空间误差模型;利用九线法完成各项几何误差辨识;基于旋量运动学正解求解机床运动学逆解后得出运动轴实际运动路径,并通过体对角线实验对比补偿前后的效果.结果表明:所提补偿方法补偿效果显著,验证了机床空间误差模型的准确性,实现了提高机床加工精度的目的.     

三平动冗余驱动并联机床误差分析及标定方法的研究

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床为研究对象,对该机构进行运行学分析,在此基础上以矢量微分法建立包括球铰铰链点、伸缩杆杆长、冗余线性模组的位置和方向向量在内的48个结构参数的误差雅可比矩阵,并在MATLAB中计算得到各误差源对机床动平台末端位姿的影响。建立基于运动学逆解的标定模型,并用Gauss-Newton非线性最小二乘法求解出机构48个结构参数的实际值,通过MATLAB仿真验证了标定算法的有效性。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

具有符号式位置正解的2T1R并联机构的运动学分析与尺度综合

基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计一种零耦合度且具有符号式位置正解的两平移一转动并联机器人机构,分析计算机构的方位特征集、自由度以及耦合度等拓扑特性。利用机构支链运动副布置的特点建立运动学方程,计算出正运动学和逆运动学的位置解析式,通过一组算例验证计算结果可靠性。研究机构的奇异性并给出正解奇异和逆解奇异的产生条件。分析机构的工作空间,以给定的工作空间作为约束条件,建立实际工作空间最小化的优化目标,选择天牛群优化算法优化得到满足给定的工作空间且使实际工作空间最小的设计结构参数最优解。结果表明：机构具有符号式的位置正解,且工作空间形状规则,呈对称分布、边界光滑。