一种少自由度并联五轴激光切割机的设计与仿真

创新地设计了一种少自由度并联五轴数控激光切割机,对三维激光切割机产品设计提供了一种全新思路。运用ADAMS软件对机构进行了运动学仿真,其结果和方法能够为进一步的研究和产品化提供参考依据。     

少自由度并联机器人机构的静力分析

与6自由度并联机器人不同,少自由度并联机器人机构的支链不仅传递驱动力,同时还要向末端提供约束力,然而在对此类机构进行静力分析时,现有的研究都忽略了约束力的传递特性。为此,以微分流形理论为基础,分析指出少自由度并联机器人末端的完整力空间应包括驱动力子空间和约束力子空间,并以此为基础,利用虚功原理,给出一种建立此类机构输入与输出广义力间完整映射的方法。此完整力映射包括驱动力映射矩阵和约束力映射矩阵。通过计算这两个矩阵的条件数,可以分别分析此类机构驱动力和约束力的传递特性。该分析方法的物理意义和数学理论相统一,且概念清晰,便于深入理解少自由度并联机构静力传递的特性。最后,以3-UPU并联机器人机构为例进行实例分析。     

一种少自由度并联机器人的逆运动学仿真

以Pro/E环境下建立的少自由度并联机器人的模型为研究对象,在ADAMS/View模块下,对其添加约束和驱动后,进行运动学仿真.给定动平台的位姿,测量驱动杆杆长的变化曲线,利用ADAMS/Postprocessor模块对测量结果进行后处理,可得运动学逆解.该方法避免了大量的数学计算和计算机语言编程工作,通过CAE仿真软件实现了对并联机器人的运动学仿真,为并联机器人实际样机的调试和控制提供了一套有效的分析方法.     

少自由度并联机构探析

并联机构是一种新型机构,具有传统串联机构无法比拟的优点,是串联机构的补充和扩展,它以轻便灵活、工作空间大等优点受到广大专家学者的高度重视,对于机床技术和机器人技术的发展具有重要推动作用.     

基于QR分解的少自由度并联机构运动学及刚度分析

基于矩阵QR分解,提出一种具有通用性的少自由度并联机构运动学建模方法,建立少自由度机构正、逆一二阶影响系数矩阵,同时得到了少自由度并联机构操作端的速度、加速度的约束方程及一二阶约束矩阵。基于虚功原理,建立少自由度机构的柔度模型,并在此基础上推导出少自由度并联机构在各维方向刚度表达式。分析3RPS机构的运动学输出的耦合性,建立其柔度模型及方向刚度模型,并验证了此机构的结构约束对运动学的影响。通过机构在移动方向刚度及转动方向刚度的球面坐标分布,直观地描述少自由度并联机构的结构约束对其刚度性能的影响。     

4-HUPU少自由度并联机构运动学建模及分析

依据宏/微驱动模式,将4-HUPU少自由度并联机构转变为4-HUU并联机构和4-UPU并联机构,从而简化了并联机构的运动学建模及分析,为设计及控制奠定了基础.采用虚设机构法导出4-HUPU机构在宏/微驱动下的影响系数矩阵,并基于影响系数矩阵对宏/微驱动下两个机构的速度、加速度进行分析,完成4-HUPU少自由度并联机构运动学建模及分析.通过数值算例验证了该分析方法的准确性.     

一类可重组模块化少自由度并联机器人

提出了一类可重组的模块化少自由度并联机器人，其分支运动链都由单自由度运动副构成，具有相同的模块化结构，通过改变分支运动链自身和相互之间的结构关系，可以得到三自由度、四自由度和五自由度的并联机器人。由于分支运动链中不含有闭环子链和复合铰链，使制造成本降低且容易保证精度。     

一种三自由度仿生咀嚼机器人的建模与分析

为了解决老年人等咀嚼障碍人群的咀嚼困难问题,提出一种三自由度仿生咀嚼机器人.根据人类咀嚼特点与咀嚼方式,将咀嚼运动简化为切碎与研磨两种运动方式,设计出三自由度咀嚼机器人,并对咀嚼机器人进行运动学计算与仿真分析,验证了设计的合理性与可行性.     

一种少自由度并联机构误差特性分析方法

应用螺旋理论分析机构螺旋系及分支螺旋系,从机构不可控自由度和可控自由度两方面,通过虚设运动副,形成适用于少自由度并联机构的通用性误差特性分析方法(简称自由度法),该方法无需误差建模,可单独分析特定误差对动平台输出的影响。以3-CUR并联机构为例,应用该方法进行误差分析,得到其误差特性规律。利用矢量法建立3-CUR机构的误差模型,并经仿真分析验证前述规律,根据此规律设计和加工样机,通过样机试验验证自由度法的正确性。     

六自由度机器人设计分析与实现

对六自由度机器人进行运动学分析,用D-H方法获得了运动学正解、运动学逆解,为运动学轨迹规划打下基础。根据逆解和运动过程的要求,对六自由度机器人进行轨迹规划。将MATLAB软件中轨迹规划的结果在ADAMS软件中进行虚拟仿真,得到的实验数据为机器人运动过程的研究和结构优化提供理论依据。     

五轴注塑机械手控制系统设计

介绍了基于STC单片机的机械手下位机控制系统,该系统由建立在CAN总线通信基础上的规划主板、控制从板组成;规划主板与上位机遵循Modbus协议进行串口通信.本控制系统在实际工作环境中具有运行稳定可靠的特点.     

钢丝绳传动四自由度机械臂的机构设计

提出一种用于物流系统的四自由度机械臂解决方案,并对该机械臂的工作原理和具体设计进行了详细讨论.该机械臂主要由一种简洁高效的钢丝绳传动机构构成,它将驱动装置安装到远离相关关节的基座上,使得整个机械臂的结构紧凑、整洁,在减轻机械臂整体重量的同时提高了对外做功的能力.此外,还设计了一种简单并易于操作的张紧力调节装置,可以确保钢丝绳处于充分的张紧状态,从而克服了钢丝绳传动精度不高的问题.     

双自由度平面机器人的设计与轨迹控制

设计并制造出双自由度平面机器人的试验平台,利用西门子数控伺服电机驱动机构的两个输入运动,在机构的工作空间内较精确地再现了预定轨迹,并通过实例验证了本文所述方法的正确性和试验平台方案的可行性.     

多自由度机器人的运动学仿真的研究

为了研究多自由度机器人的运动情况,讨论机器人的运动学问题,利用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱对该机器人进行正运动,逆运动分析,以及对机器人运动轨迹规划。然后将MATLAB中机器人运动得到的数据制成spline曲线导入ADAMS进行仿真,直观的观看机器人的每一个动作。实验证明从ADAMS中得到各关节的运动速度以及加速度与MATLAB中的运动情况完全一致,从而达到了对机器人运动轨迹的观测和控制以及利用 MATLAB 和ADAMS对机器人进行联合仿真的目的,为下一步对机器人进行动力学分析提供了较好的方法。     

六自由度串连机器人构型设计与性能分析

依据六自由度机器人设计"臂腕分离"的原则,基于D-H参数对六自由度机器人构型进行拓扑分类,得到32类三自由度臂部结构。研究了位置雅可比与构型奇异性之间的关系,区分出12类结构奇异构型和20类非结构奇异构型。对机器人臂部结构构型的负载能力特性进行分析,得到10类负载性能较好的非结构奇异构型。编制了臂部结构构型分类表,确定了基于负载能力的机器人构型设计原则,能用于指导机器人的构型设计。进行了机器人构型实例分析与蒸汽发生器检修机器人工程样机研制,验证了所提出构型设计方法的有效性。     

七自由度仿生机器人系统冗余问题研究

人体下肢的七自由度模型包括髋关节,膝关节和踝关节,但实际中下肢的运动只需要6个自由度即可,由于冗余引起的运动学干涉却没有现成的数学方法可以解决,同时又期望可穿戴机器人即外骨骼与人的交互能够同步,因而从运动学角度解决系统冗余问题。为了用数学方法描述冗余,定义一个旋转角度:由下肢大腿和小腿组成的平面绕髋关节和踝关节之间的虚拟轴的旋转角度。通过Matlab软件得到机器人的运动空间并与正常人体的运动空间进行比对,从而验证其可行性。     

一种3自由度移动机器人的动力学模型

3自由度移动机器人可以以一定姿态沿任意的方向运动 ,实现平面上的自由运动 ,成为全方位移动机器人(Omni directionalMobileRobot) ,它能够对位置和方位进行独立的跟踪控制 ,具有很高的灵活性和机动性。本文针对具有两个可操舵驱动轮的 3自由度移动机器人利用Kane方法建立了在理想状态 (下不产生打滑及横滑现象 )的非线性动力学模型 ,为设计路径跟踪及避障控制器提供了有力的依据。     

十二自由度四足机器人的腿机构设计与步行实验

针对四足机器人研究中存在电机驱动不强和效率低的问题,采用耦合驱动的腿机构来构建四足机器人。设计了具有复合运动模式的耦合驱动髋关节,通过髋关节两个电机选取不同的旋转方向和速度,产生多角度的复合运动。运用此腿机构研制具有12个主动自由度的原型样机。根据静态稳定裕度,设计了机器人静态行走步态,运用分布式CAN总线搭建机器人的运动控制系统。实验证明:四足机器人运动平稳,一个运动周期移动距离为32 cm,单足抬起高度为4 cm,满足设计的要求。     

大孔径管道4自由度内部检测机器人系统

从结构、控制系统及软件结构等几个角度介绍一种大孔径管道内部检测4自由度机器人系统原创设计方案。由于独特的可变性结构设计,使该机器人能够根据不同规格的被测对象,自动调整本体结构,使其检测有效范围在φ550～1000之内。该系统能够快速完成大型管道内整体三维表面数据采集,在此基础上在线给出表面品质特性分析报告及任意位置内部直径高精度的测量结果。在机器人控制系统的设计中为了克服环境振动干扰对系统检测精度带来的影响,提出自适应振动干扰控制策略,为检测装备在噪声环境下保证检测精度提供了一种有效的解决方案。该系统的软件集数据采集、数据处理、模型构建及表面品质评估功能于一体,而且界面友好操作方便。系统的激光扫描精度可达0.002mm,与高精度内径千分尺检测结果比较差值小于0.005mm。