3-UCR并联机构的瞬态运动学研究

基于反螺旋理论与虚拟机构法对一种特殊3-UCR并联机构的瞬态运动特性进行了分析.利用支链与动平台的一阶影响系数矩阵之间的关系,建立了此并联机构在螺旋坐标系下的瞬态运动数学模型,得出了一阶影响系数矩阵只与机构输入参数和机构构型有关的结论.提出的建模方法同样适用于其它欠自由度并联机构的瞬态运动特性分析,运用该数学模型,可得到任意瞬态的螺旋系节距.分析表明,该机构具有两转动一平动的瞬态运动特性,并利用动静平台平行位姿时的具体数值实例,验证了上述分析结果.     

3P-1R四自由度并联机器人机构的自由度分析

简要介绍螺旋理论在并联机构自由度计算与运动特性分析中的应用,探讨反螺旋作为机构约束在并联机构自由度计算公式中所起到的作用,从而得出该公式的修正模型。用这种方法分析一种新型3-5R,1-SPS四自由度并联机器人机构的运动特性,并在ADAMS软件中验证机构的自由度数。     

一种少自由度并联机构优化设计及运动学分析

围绕少自由度并联机构对稳定与跟踪两种功能的实现,运用螺旋理论设计了一种2-SUP(U)并联机构,并对该机构的自由度进行分析。根据此并联结构的运动特点,利用闭环矢量运算法,借助Rodrigues参数对机构进行了运动学分析,推导位置逆解与速度逆解计算方法,并利用Matlab进行仿真,获取位置速度等特征曲线,为实现对此机构位置和速度的控制提供了理论基础。     

3—RPC并联机构运动学研究

根据螺旋理论分析了3—RPC并联机构各支链的运动螺旋和约束螺旋,确定了该机构的自由度。通过建立3—RPC并联机构的位置方程,给出了机构位置分析的正、逆解析解,并对机构进行了速度、加速度分析。     

新型3-PCRNS球面3自由度并联机构

提出一种新型3-PCRNS球面3自由度并联机构,其分支运动链由一个带环形导轨的移动副PC,一个转动副RN (下标N表示三个分支中转动副的轴线都交于一点)和一个球铰S构成。运用约束螺旋理论,对该机构的自由度、奇异位形和输入选取进行分析。在一般非奇异位形下,该机构中三个PCRNS分支运动链对动平台施加三个汇交于机构中心点的约束力,约束机构动平台的3移动自由度,机构具有3转动自由度;在奇异位形下,三个PCRNS分支对动平台施加六个线性相关的约束力,其最大线性无关数为五,机构具有一个绕z轴的瞬时转动自由度。可选用带环形导轨的移动副PC作为主动副,此外该机构动平台绕z轴的转动自由度和其他转动自由度解耦。     

两种新型并联机构的自由度及运动特性分析

提出了两种新型四自由度并联机构,介绍了螺旋理论在求并联机构自由度和运动特性分析中的应用,用螺旋理论分析了3-PSS/PS和3-SPS/PS并联机构的自由度及其运动特性,并在ADAMS软件中验证了机构自由度的正确性.     

基于螺旋理论的少自由度并联机构运动分析

本文在介绍螺旋和反螺旋理论的基础上,分析了一种3-TPT并联机构的自由度及其运动特性,指出该机构动平台受到垂直于Z轴的3个纯力偶矩的约束,具有三平动一转动4个自由度,为少自由度并联机构运动学及动力学分析提供基础.     

变自由度4-~xP~xR~xR~xR~yR_N并联机构

提出一种变自由度4-xPxRxRxRyRN并联机构,该机构中与动平台4边相连的4个转动副两两相对且轴线重合(记为u轴和v轴).运用螺旋理论对机构的自由度进行分析和驱动副选取.初始位形下,4-xPxRxRxRyRN并联机构的动平台平行于定平台,此时动平台具有3个连续的移动自由度和两个瞬时转动自由度,其转轴可为平行于定平台的任何两条直线.动平台仅可绕u轴或v轴从初始位形下发生连续转动,此时动平台具有3个连续的移动自由度和1个连续转动自由度,转轴为u轴或v轴,且这两个转动自由度互斥,即如动平台先绕u轴发生连续转动后,就不能绕v轴发生连续转动,必须待动平台再次平行于定平台时才能切换,反之亦然.为实现自由度切换的完全可控,4-xPxRxRxRyRN并联机构需采用5个驱动器进行冗余驱动.     

新型3自由度并联机构的设计与分析

基于机构的概念,将一种正方体折纸盒折痕等效为铰链,连接折痕的纸板等效为连杆,抽象出新型3自由度并联机构.该新型并联机构由定平台、动平台和4个连接支链组成,各支链结构完全相同,且都含有1个具有特殊结构的六杆球面变胞机构闭环子链.介绍此新型并联机构结构设计,其特点是结构完全对称,只含有单自由度转动运动副.详细描述各支链中闭环子链的结构特点、一般构态及其自由度数.应用螺旋理论,分析运动支链中闭环子链的自由度特性.根据广义运动副的概念,用广义运动副替代各支链中的六杆球面变胞机构,并分析各运动支链末端约束.依据该并联机构的结构对称性,分析其动平台的自由度数和相应的自由度特性,得到动平台相对于定平台具有2个转动和1个移动自由度,并具有连续转轴.     

空间并联机构的自由度分析

综述了空间并联机构自由度的分析与计算方法,在此基础上具体分析了几种典型的并联机构的自由度.对于特殊的空间并联机构,也介绍了一种确定动平台自由度及其运动类型的方法.     

一种特殊3-UPU并联平台机构瞬时运动特性

利用反螺旋和主螺旋的方法分别研究了一种特殊3-UPU并联平台机构上下平台平行时的瞬时运动特性.得出该机构在上下平台平行时,机构具有沿坐标轴轴线方向的移动和以x、y坐标轴轴线或其平行的直线为轴线的转动,是三自由度机构.绘制了上下平台平行时所有运动螺旋的空间分布图.研究结果丰富了欠秩三自由度并联机构的理论,对机器人的控制以及轨迹规划等诸多问题都有很重要的意义.     

一种3-PRRS柔性微动并联机构的运动学分析

提出一种新型的3-PRRS柔性微动并联机构以适应多自由度微位移运动的需求。以3-PRRS型微动机构为研究对象,在分析其结构特点的基础上,运用螺旋理论对其运动自由度进行了分析,建立了机构位置方程,得到了机构输入量与输出量之间的映射关系。进而基于运动学分析结果,对机构的工作空间进行仿真分析。该机构具有对称性好,结构简单,易于控制等特点。     

新型3-RPUR并联机构的逆动力学分析

用达朗伯原理与虚功原理相结合建立了3-RPUR并联机构的动力学模型。然后利用虚设机构法建立机构中各杆件的速度、加速度的一、二阶影响系数矩阵,从而解决了少自由度关联机构惯性力求解中各杆件的速度和加速度难以求解的问题。最后对3-RPUR并联机构进行了动力学理论计算和分析,得出了一些重要结论构。所有这些研究为3-RPUR并联机器人的设计和应用有着重要的意义。     

3-TPT并联平台机构的瞬时运动特性

分析了一种特殊结构的 3- TPT并联机构的瞬时运动特性。首先用反螺旋分析了 3- TPT并联平台机构在初始位形下和沿垂直定台方向移动时的瞬时运动及两种位形下的瞬时运动。其次分析了该两种位形下的主螺旋。得出 :该机构在初始位形下和沿垂直定台方向移动时 ,机构有 5个自由度 ;在两种给定位形下只有 3个自由度。这种 3-TPT机构在不同的位形下性能差别很大 ,利用这种性质 ,该机构可用作五自由度微动机构 ,也可用作变自由度机构。本文的研究 ,丰富了欠秩少自由度并联机构的理论     

新型4-SPS/PPU并联机构运动学分析

提出一种能实现空间两移动和两转动的新型4-SPS/PPU四自由度并联机构模型,其中SPS支链为驱动支链,PPU为恰约束从动支链.采用螺旋理论计算了4-SPS/PPU并联机构的自由度.讨论了该机构的位置反解与正解,通过对位置方程求一阶微分,导出该机构的Jacobian矩阵,并分析了其加速度性能,给出了该机构Hessian矩阵的求解方法.根据运动Jacobian矩阵推导出该机构的条件数,通过数值分析验证了结构参数对该机构灵巧度的影响.为该机构的构型设计提供了理论依据.     

3RRC并联机器人机构位置分析的通用方法

应用螺旋理论，针对一类3RRC并联机器人机构进行自由度分析，结合矩阵法对其位置正反解进行分析，得出了适用于这一类并联机器人机构位置分析的输入输出方程。利用该方程可方便地对3RRC类并联机器人机构进行程式化设计和分析。     

3-RSR并联机器人运动学研究

在已有研究的基础上,给出了更为简单、完善的3-RSR并联机器人封闭正解,以及一般结构参数下的逆解和对称结构参数时的封闭逆解的求解方法.该机构运动学正解的最大数目为16组,逆解数目最多有8组,求逆解较其它三自由度并联机器人复杂.     

一种3-CRCR/RPU对称并联机器人机构工作空间及运动学分析

提出一种新型对称3-CRCR/RPU并联机构,借助修正的Kutzbach-Grübler公式,结合螺旋理论进行分析,该机构具有4个自由度。根据几何约束条件列写矢量方程,以解析解形式给出该机构的运动学正解和逆解,基于逆解对机构速度和加速度进行分析,对机构雅可比矩阵分析知,该机构不含奇异位形且部分解耦。应用ADAMS软件建立仿真模型,验证运动学模型的正确性。根据机构各关节限制约束条件给出其工作空间,得出机构具有类斜六面体的α-β-z位姿子空间。最后,研究机构结构参数对工作空间的影响,并基于改进后的全局性能指标ηJ研究不同结构参数下机构整体性能分布,从而为该机构的空间轨迹规划、结构设计的优化问题提供参考。     

三自由度3－RPS并联机器人操作器的瞬时独立运动分析

讨论了具有三自由度的３－ＲＰＳ并联机器人机构的独立运动及其与机构结构设计的关系。根据这种机构的结构特点，给出了操作平台的输出运动参数的三个运动约束方程，并且建立了三个独立输出运动参数和三个独立运动输入参数之间的一阶速度影响系数矩阵的显式数学模型，分析了机构的独立运动与机构结构设计的关系，并给出了这种机构的操作平台的瞬时运动螺旋的确定方法，为这种机构的运动学特性分析及其机构结构设计提供了简便有效的数学工具