RR&P5R型全球面工作空间解耦并联机构研究与优化

具有大球面及完整球面工作空间的球面并联机构是大角域工作空间应用领域研究的重要方向之一。针对当前球面并联机构存在工作空间不足的问题,基于双摇杆机构输入与输出差异化的特性,提出了一种新型2自由度全球面解耦并联机构构型思想,设计了一种RR&P5R型2自由度全球面工作空间解耦并联机构;通过运动学分析,建立了该机构的运动学方程,给出了机构的位置、速度和加速度的表达式;以支链最小输入量q2为优化目标,对机构进行了结构尺寸优化;对RR&P5R型和RR&PRR型球面解耦并联机构进行了性能对比。结果表明,RR&P5R型具有更好的工作性能。研究结果将为大角域球面工作空间需求领域提供重要的理论依据。     

一种新型三平移一转动解耦并联机构分析

基于并联机构拓扑解耦准则，构造了一种新型四自由度并联机器人机构(三平移一转动)，并对该机构进行解耦性分析和运动学分析；其变元的解都可用解析式表示，这为控制带来方便。     

一类一平移两转动解耦并联机构及其位移分析

基于机构结构组成理论 ,揭示了机构运动解耦特性与机构活动度及其判定准则之间的内在联系 ,提出了拓扑解耦并联机构型综合的基本原理 :综合出一类 3自由度并联机构 ,其期望运动输出为一平移两转动 ,非期望运动输出为常量 :机构运动输入输出呈完全解耦关系 ,位置分析相当简单 ,从而显著简化了该类机构的控制与轨迹规划问题。     

三平移非对称解耦并联机构及其运动学分析

基于并联拓扑机构组成原理,总结了机构解耦特性分析的步骤,对一种三平移非对称并联机构及其运动学进行了分析。通过选择适当的主动副,在保证机构具有良好耦合特性的基础上,此并联机构位置正解、逆解求解简单,非期望输出为常量。由于结构简单、位置正解数目少、实时性好,而且简化了机构的控制与轨迹规划问题,为小型非对称并联机器人提供了新实用机型。     

一类新型全解耦三平移并联机器人机构的构型设计

基于单开链结构原理和拓扑结构控制解耦准则,提出了一类新型三平移并联机器人机构,该机构能够实现拓扑控制完全解耦,从而显著简化其控制问题.另外,对该机构进行了必要的结构分析和位置分析,为该类新型机器人机构的推广应用了奠定基础.     

解耦球面转动并联机构的运动分析与验证

详细分析了一种解耦球面转动并联机构的运动特性,利用速度关系证明该机构具有3个完全解耦的转动自由度,并具有工作空间大、刚度均匀一致、误差分布全局各向同性的优点.针对机构约束冗余的不足,进一步提出了避免过约束的改进机型.     

一种可实现全球面工作空间的解耦球面并联机构及其特性

针对现有的球面并联机构在大球面工作空间应用领域,其工作空间不足的问题,提出一种具有全球面工作空间的解耦球面并联机构。首先,依据摩擦圆对转动副转动范围的限制,对机构进行了改进设计,实现了机构全球面工作空间及自由度计算;其次,利用封闭矢量法,求解机构位置正反解解析表达式;最后,根据机构输入与输出参数之间关系,推导得到机构速度雅可比矩阵,并验证了机构具有完全解耦特性,为机构应用于全球面工作空间领域提供了理论基础。     

运动解耦和低耦合度选择顺应性装配机器手臂并联机构的设计及其运动分析

根据基于方位特征集方程的并联机构拓扑结构设计理论,设计出一种运动解耦、低耦合度(κ=1)且具有较大转角的新型选择顺应性装配机器手臂并联机构(RPa3R)2R-2RSS,并对该机构进行拓扑特性分析。基于序单开链运动学建模原理,给出了该机构位置正解封闭解的代数法,同时导出机构位置反解,验证了位置正解的正确性。基于位置反解,对该机构的工作空间、转动能力和奇异性进行了分析。     

一种两转一移完全解耦并联机器人机构及其特性分析

提出一种具有两转动和一移动自由度的完全解耦并联机构,运用约束螺旋法对机构的自由度数目和运动特性进行分析,推导出了该机构位置正反解的解析表达式,进而求得机构的雅可比矩阵,验证了机构的解耦特性,并对机构的奇异性进行了研究。所提出的解耦并联机构丰富了机构构型库,对其进行的性能分析证实了机构解耦特性,从而为其进一步的应用奠定了理论基础。     

一种三自由度并联解耦机构的构型与运动学分析

针对一种具有运动解耦特性的三自由度并联机构,首先介绍了平动解耦构型的基本思想,并采用了一种基于运动副的机构构型方法,对机构进行了构型分析。该机构由3个正交分布的支链组成,机构的运动副均为转动副,其动平台在X、Y、Z这3个方向平动解耦。对机构进行了自由度和运动学分析,推导了机构的运动学正/反解、输入/输出的速度和加速度,验证了机构的运动解耦特性。最后,基于机构的运动解耦特性,介绍了该机构在一种新型4-DOF串并联机器人试验样机中的应用。     

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。     

具有冗余自由度的空间并联多环机构的运动分析

讨论了具有冗余自由度的并联空间多环机构的运动分析。这是步行机器人研究中遇到的一个十分复杂的机构学问题。以较简单且具典型性的一种机构为例,讨论了这类冗余并联空间机构求解的思路和方法。可以看到由于采用了影响系统原理,分析和推导过程层次清晰、公式简明,导出的结论公式又呈显式,便于计算机编程,应用十分方便。     

平面并联机构的残余振动控制

针对残余振动限制并联机构高速、高精度应用必须抑制残余振动的特点,以一个2自由度平面并联机构为研究对象,研究抑制其残余振动的方法。采用矢量法进行运动学分析,推导出动平台和各支链的速度和加速度,进而利用虚功原理建立动力学模型。为减少电动机动态对整个动力学系统的影响,每个输入轴分别单独设计一个PD(比例—微分)控制器,整个动力学系统包括这些PD控制器。根据试验测得的系统固有频率和阻尼比设计ZV(零振动)整形控制器。为验证ZV整形控制器的效果,对动平台单步移动情况下并联机构的响应进行仿真。仿真表明,输入整形控制可以显著减小并联机构中的残余振动,这种控制方法同样适用于其他类型的并联机构。     

等顶锥角3自由度球面并联机构的全参数解析尺度综合

研究等顶锥角3自由度球面并联机构的全参数尺度解析综合方法。该方法考虑了灵活度各向同性条件和最优传力特性,得到满足这些性能指标的尺度参数封闭解答,在理论上严格证明了前人用数值积分法得到的同一结论。     

MODELING AND PERFORMANCE ANALYSIS FOR THE SERIAL AND PARALLEL PRODUCTION SYSTEM BASED ON GSPN

Differed from the existed applications of generalized stochastic Petri net (GSPN) theory in machine-tool manufacturing system, reliability computation of FMS, testability parameters determination and fault analysis, a new idea of applying GSPN to model and performance analysis for the serial and parallel production system is proposed. And one typical discrete event dynamic system (DEDS), turner-unit of palletizing system, is taken as a real case to research. Based upon the established GSPN models, the working performances of serial and parallel layout are compared. Furthermore, their differences of working mechanisms including feeding mechanism, coordinating mechanism and monitoring mechanism are discussed. Thus the theoretical basis which is helpful to appraise layout plan and its reasonableness is provided. Meanwhile, the research results show that parallel layout is more advantageous to greatly improve the operational speed of production system than serial one.     

并联机构在多维减振平台中的应用研究

介绍了将并联机构应用于多维减振平台的主体机构的意义和方法,以三平移并联机构为例,验证了并联机构应用于多维减振的可行性,并列举了部分适于做多维减振平台的多自由度机型.总之,基于并联机构的多维减振平台系统是多维减振领域里的新理念、新突破,且具有结构简单,机型紧凑,精确度高,部分或完全解耦的机型易于控制等特点,为研究多维振动的问题提供了新思路.     

6－UPS型并联机构的刚体动力学模型

建立了6－UPS型并联机构的动力学模型。为了能使动力学模型包含所有构件的重力和惯性力,以6－UPS并联机构的支链为研究对象,运用D－H方法建立了各构件的坐标系,推导了支链的运动学反解的解析方程,并给出了各个构件的速度、加速度与动平台的速度、加速度的映射关系。然后用牛顿－欧拉方法推导了6－UPS并联机构的动力学模型,为支链中各个构件支反力的求解和整个机构的动力学分析奠定了基础。最后以并联机床为例,运用动力学模型进行了实际计算并绘制了连杆驱动力的变化曲线。     

3-RUU微动并联机构的尺寸型模型及性能图谱

基于伪刚体模型及运动学参数的量纲一化,建立了3-RUU微动并联机构的尺寸型模型,该模型在有限区间内给出了3-RUU微动并联机构所有可能的尺寸参数组合,模型空间内的任意一点代表具有相同或相似运动性能的同一族机构。结合对微操作运动性质的分析,提出了作业空间体积值、作业空间形状值及常值雅克比矩阵条件数等三种描述微动机构运动学性能的评价指标,并根据尺寸型模型及定义的性能指标绘制了反映机构性能与尺寸参数关系的性能图谱。     

基于球面五杆机构的变胞并联机构构型综合

提出一类基于球面五杆机构的变胞并联机构。基于具有解耦特性的球面五杆机构,应用螺旋理论综合出一类具有变胞特性的可重构混联支链,该混联支链由一个球面五杆机构和一个四自由度串联支链混联而成,应用三条相同的所述可重构混联支链构型出一类变胞并联机构。不同于现有利用约束奇异和支链奇异综合可重构并联机构的方法,提出利用球面五杆机构的解耦特性和关节锁死的方法来实现并联机构的可重构,因此该类变胞并联机构可有效避免重构过程中的约束奇异以及支链奇异。该类变胞并联机构可在一个广泛的范围内变换其工作模式和自由度,且伺服电动机均可安装在机构的固定平台。提到的方法可应用于其他基于解耦闭链的变胞并联机构构型综合。