并联机器人力传递性能分析

并联机器人雅可比矩阵中包含了输入输出力/力矩关系的信息,以此为基础可以进行一些力学性能评价。然而,力和力矩具有不同的量纲,因而,直接对雅可比矩阵进行分析计算不尽合理。据此,将雅可比矩阵分为力雅可比和力矩雅可比,在此基础上,研究并联机器人在工作空间内的力传递性能和力矩传递性能。所提方法自然直观,避免了不同量纲的物理量之间的混合,所得结果物理意义明晰,可用于并联机器人结构优化。     

合作机器人微操作力提升系统的模糊控制研究

根据合作机器人提升系统的组成和工作原理，提出了适应操作者特性的模糊控制策略，建立了微操作力提升系统的数学模型，利用MATLAB软件的模糊控制工具箱设计了提升系统的模糊控制器，建立了提升系统的仿真模型，对模糊控制策略进行了仿真分析．仿真结果表明该控制策略是可行的，能够满足合作机器人微操作力提升系统的性能要求。该研究对微操作力提升系统的性能分析和改进具有实际的参考价值。     

机器人静态性能

本文研究机器人手臂承受静态外力负载(即静力操作状态)时,在静态平衡条件下,机器人关节坐标系间力与力矩的变换关系,静态关节转矩和末端外施力(力矩)之间的关系,外施力与末端位移之间的关系(即末端刚度)等。机器人静力操作状态性能是研究机器人驱动机构、机器人控制系统、机器人定位精度、机器人与环境的关系以及机器人柔顺控制等方面的重要课题。     

球面三自由度机器人的力矩输入均衡性能分析与设计

对球面三自由度机器人力矩输入均衡性能进行了分析,给出了其机构设计。分析了球面三自由度机器人的输入力矩与输出力矩之间的关系,定义了力矩输入均衡性能评价指标和全域力矩输入均衡性能评价指标。在满足全域性能较好的情况下,应用空间模型技术选取了一组合理的机器人结构尺寸参数,同时考虑加工与装配工艺性,设计了一种球面三自由度机器人,该机器人可用作腰关节、腕关节和精密工作台等。     

用于生物工程的微操作机器人系统的若干问题

本文简单介绍了用于生物工程的微操作机器人系统的物理结构,讨论了目前微操作机器人系统亟待解决的一些关键问题,总结了对构筑微操作机器人系统有指导意义的设计原则及相关理论。     

新型超冗余驱动混联机器人设计分析与性能优化

提出了一种新型五自由度超冗余驱动混联加工机器人,并对该机器人的关键结构进行了设计分析与性能优化。基于螺旋理论对该机器人自由度进行了分析,研究了机器人的拓扑构型特征并进行了结构设计,结合局域指标与全域指标分析了机器人运动/力传递性能,基于性能图谱与无量纲化结构参数对机器人传递性能进行了优化,获取了机构的最优结构尺度与最优传递性能分布,研究了最优结构尺度下机器人的全部优质姿态空间,并考虑关节运动限制与机构运动干涉条件,分析了机构的姿态空间。研究成果对于五轴混联机器人的研究与应用,具有重要的借鉴意义。     

钕铁硼永磁体微型机器人转矩的分析

研制了一种外磁场控制的永磁体式微型管内机器人,提出了基于等效磁荷法中的磁矩传递力矩对永磁体式微型机器人传递力矩进行了分析计算,建立了传递力矩的数学模型,这将对永磁体式微型机器人的理论研究与实际应用具有指导作用。     

生物工程中的微操作机器人系统

对微操作在生物工程的作用作了简要叙述,着重介绍了当前国内外微操作机器人系统的发展状况。在广泛调研的基础上提出了比较理想并切实可行的面向生物工程的微操作机器人系统的物理结构。     

微操作机器人控制系统研究

控制系统是微操作机器人重要组成部分.根据人在控制系统中的作用,可将控制系统分为手动式、遥控式和主动式3种.介绍了3类控制系统的基本结构和功能,并对它们的优缺点进行了分析.最后,设计了一种面向MEMS系统装配的微操作机器人的遥控式控制系统,该控制系统以人为最高控制器,由两级计算机构成.     

微操作机器人真空微夹研究

介绍了适用于亚毫米级微小目标装配的微操作机器人真空微夹工作原理、结构，进行了系统力学分析，并简要叙述了其控制系统组成及其体系结构。该真空微夹已经成功应用于该所研制的靶装配微操作机械手。     

新型基于6—PSS三维平台机构的并联微动机器人

提出一种新颖的基于6－PSS并联三维平台机的微动机器人并介绍其结构布局特点,应用Jacobian矩阵和力Jacobian矩阵的子阵,分别对其线速度与角速度和力与力矩的各项同性进行了分析计算,并建立显式的微位移正解和反解方程,为其设计和使用提供理论依据。分析计算结果表明,该微动机器人算法与控制简单,微位移解耦和速度与力向向同性,具有最佳的运动和力传递性能。     

一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人分析

对一种 3 2 1正交布置的 6自由度并联微动机器人进行了分析。给出这种特殊构型并联微动机构的位置正解和逆解的显示方程 ,同时给出了该并联微动机构的力雅克比矩阵和速度雅克比矩阵 ,对速度和力传递的各向同性指标进行了分析。指出该并联微动机构可以产生 2种相互解耦的复合运动 ,一种是 3 DOF的Z tilts运动 ,另外一种是其相应的 3 DOF平面一般运动。     

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。     

基于高频微幅振动的微切剖操作器设计

提出一种基于高频微幅振动的微切剖操作器,其微动机构采用具有3个纯移动自由度的3-RUU并联机构,机构的动平台安装有PZT高频微幅振动单元,固联于振动单元的操作针可在跟随机构动平台作较大范围运动的同时通过PZT单元的高频微幅激励实现微切剖操作.建立3-RUU微动机构的尺寸型模型,绘制描述机构尺寸参数组合与机构性能关系的性能图谱并根据性能图谱设计微动机构的运动学参数.利用有限元法对微动机构的静、动态性能进行分析,并进一步确定微动机构及驱动单元的结构参数.基于得到的运动学及结构参数制作操作器原型,该原型可作为显微切剖操作试验系统的一个基本单元.     

NOVEL 6-SPS PARALLEL 3-DIMENSIONAL PLATFORM MANIPULATOR AND ITS FORCE/MOTION TRANSMISSION ANALYSIS

The unique design for a novel 6-SPS parallel 3-dimensional platform manipulator with an orthogonal configuration is investigated. The layout feature of the parallel manipulator is described. Its force/motion transmission capability evaluation criteria are presented. At the orthogonal configuration, the criteria and the relationships between the criteria and the link lengths are analyzed, which is important since it can provide designer a piece of valuable information about how to choose the linear actuators. From the analysis of the results it is shown that the force/motion transmission capabilities of the parallel manipulator are characterized by isotropy at the orthogonal configuration. The manipulator is particularly suitable for certain applications in 6-DOF micromanipulators and 6-axis force/moment transducers.     

三自由度微动并联机器人的简化建模方法

在常规或宏操作三自由度并联机器人运动学的基础上，介绍了并联机器人实现微动功能的运动学、动力学的简化建模方法。利用这一方法得到的模型结构简单、计算量小、适于实时控制等特点。该方法对于同一种类型的整体柔性关节微动机器人建模具有通用性，对于不同类型的微动并联机器人亦具有普遍性的意义。该方法也为微动机器人优化设计提供了一个良好的工具。     

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。     

An algebraic formulation of static isotropy and design of statically isotropic 6–6 Stewart platform manipulators

In this paper, we present an algebraic method to study and design spatial parallel manipulators that demonstrate isotropy in the force and moment distributions. We use the force and moment transformation matrices separately, and derive conditions for their isotropy individually as well as in combination. The isotropy conditions are derived in closed-form in terms of the invariants of the quadratic forms associated with these matrices. The formulation is applied to a class of Stewart platform manipulator, and a multi-parameter family of isotropic manipulators is identified analytically. We show that it is impossible to obtain a spatially isotropic configuration within this family. We also compute the isotropic configurations of an existing manipulator and demonstrate a procedure for designing the manipulator for isotropy at a given configuration.     

一种二自由度并联机构设计及空间误差建模

设计了一种应用于大构件装配的二自由度并联平台机构,该机构可以实现平移运动、旋转运动及平移和旋转的复合运动,承载力大,运动平稳。为使所设计的平台具有高的定位精度,以多体系统理论为基础,根据并联平台实际情况,推导出并联平台的空间误差模型,为进一步研究并联平台的误差补偿方法和相应的仿真分析奠定了基础。     

新型圆柱面3自由度并联机构的动力学逆解

针对一种新型圆柱面 3自由度并联机构应用牛顿 欧拉法进行了动力学逆解分析。该机构具有 2个移动自由度和一个转动自由度 ,首先推导出该机构的运动学逆解 ,建立了支链和动平台的力和力矩平衡方程 ,根据不同类型支链的运动学约束条件消除了部分铰链约束力和力矩 ,从而推导出驱动力矩模型 ,最后给出了该机构动力学逆解的数值仿真实例。该模型可用于改进该机构的结构组件设计和控制算法。