绳牵引并联机构的自由度和奇异性

绳牵引并联机构是将若干驱动器的运动和力以绳为介质，转换成末端执行器的运动和力的封闭机械装置。可控性是绳牵引并联机构的主要问题，在其基础上，通过建立机构的静力学平衡方程，将末端执行器的自由度定义为结构矩阵的所有列矢量正张成的空间的维数；同时给出并证明末端执行器自由度的类型；说明绳牵引并联机构的奇异类型仅有过运动性的奇异，证明了纯平动机构不存在奇异位姿；最后，根据无奇异机构的设计原理，列举了无奇异性的3个1R2T机构、2个2R3T机构和1个3R3T机构。     

立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的系统仿真

给出所设计的立面一个转动两个平动(1R2T)三自由度绳牵引并联机构的模型.针对此机构模型,建立了运动学逆解模型;接着提出两种计算绳拉力的算法,并具体分析了其中一种算法.以末端执行器实现椭圆型的运动轨迹为目标,进行轨迹规划,研究绳的运动特性.采用Simlink仿真软件对该系统进行了一系列的仿真,包括:绳长变化、绳的速度、加速度变化以及绳的拉力变化.仿真结果表明:在所规划椭圆轨迹下,所有绳速度、加速度的变化是连续的;一些绳拉力的变化比较大,另一些绳拉力的变化比较小.提出的运动轨迹规划方法,具有通用性.     

一种绳牵引并联机构的拉力分布方法

指出了绳牵引并联机构的拉力应满足的一些条件,提出了一种新的拉力分布方法。该方法把绳的拉力分为有效部分和无效部分,使有效部分非负和让无效部分取较小的正值,可确保满足绳拉力大于零的条件,且拉力的分布更加合理,并且两自由度并联机构加以说明,最后用仿真实例加以证实。     

6自由度绳牵引并联机构的运动轨迹规划

首先,基于6自由度绳牵引并联机构的运动学逆解模型,给出了可用于运动轨迹规划的绳的速度和加速度 的一般结论:绳的速度值始终不大于动平台上相应铰链点的速度值;而正的绳加速度值始终不大于动平台上相应 铰链点沿绳拉力方向的加速度值。接着,提出一种适用于大部分工作空间的绳拉力的计算算法。然后,选择一个 结构紧凑的6自由度完全约束定位机构,以末端执行器能实现空间螺旋∞型的轨迹为目标,进行运动规划,研究 绳的运动特性。仿真结果验证了以上所得到的一般性结论。同时表明,一些绳的拉力的变化不大;而另外一些绳 的拉力的变化很大。这些运动轨迹规划的仿真结果,能为以后该机构的运动控制方案的研究提供依据。提出的运 动轨迹规划方法对一般的6自由度绳牵引并联机构都适用。     

一种三自由度平面并联机构的分析

对三自由度平面并联机构进行了型分析,并对其中一种并联机构进行了运动分析,求取了机构的逆解,将该机构应用于一种适于加工长形零件的虚拟轴机床,介绍了其主要结构。     

绳牵引并联机构的研究概况与发展趋势

总结了近20年来关于绳牵引并联机构的研究概况和研究内容；论述了绳牵引并联机构的构型、工作空间、刚度和冗余性等方面的研究；分析了绳牵引并联机构的应用前景与发展趋势，指出了绳牵引并联机构在建筑机器人、虚拟现实的力反馈装置和触觉装置、大型运动仿真器、大型射电望远镜、超高速机器人、超大工作空间的轻型机器人和风洞试验等领域的应用前景，展望了绳牵引并联机构的预期研究内容。     

一种新型四自由度并联机器人机构分析

针对并联机构的构型综合问题,一直是机构学研究的难点和热点。基于螺旋理论构造了一种新型四自由度解耦并联机构,该机构能够实现空间的三维转动和一维移动,具有完全解耦和完全各向同性特点。首先,运用螺旋理论对该机构进行自由度分析,验证了构型方法的正确性。其次,通过建立机构输入输出运动关系,得到机构的雅可比矩阵,同时对机构进行完全解耦输入输出关系分析和机构工作奇异性分析,讨论了机构的完全各向同性、完全解耦结构特性。最后,运用adams软件对该机构进行了运动仿真分析,证明了理论分析的正确性。这种并联机构的稳定性好、刚性好、控制简单,具有良好的应用前景。     

一种电梯钢带探伤仪的结构设计

随着材料技术的发展,复合曳引钢带代替钢丝绳已成为电梯行业发展的新趋势.为便于对电梯钢带内部缺陷进行无损检测,介绍一种电梯钢带探伤仪,对其使用场景及应用需求进行分析,确定产品外观,并对该产品的总体结构以及各主要部件的设计方案进行详细阐述.利用Pro/Engineer软件对钢带探伤仪结构进行参数化的建模及装配,最后通过制作...     

一种欠约束丝牵引并联机构工作空间的分析方法

针对光学悬丝吊架试验台系统应用的六丝牵引的并联机构,提出了运用维数缩减法求解欠约束六自由度并联机构工作空间的方法,并利用提出的衡量工作空间质量的评价指标ks,通过Matlab仿真分析了机构结构参数及预紧力系数等对其工作空间的影响趋势,最后经过多次计算对比,得出机构各参数的最优组合,获得最大工作空间,从而为下一步的实际测试试验奠定基础。     

新型六自由度钢带并联机器人的机构设计

为了克服传统并联机器人存在的一些共性问题,进一步拓宽并联机器人的应用领域,提出了一种新型的六自由度钢带并联机器人机构形式,介绍了钢带并联机器人结构和工作原理,阐述了钢带运动副、卷筒装置、复合球铰的结构设计与实现,分析了钢带并联机器人的功能特点、存在问题与应用前景.研究结果表明,弯曲圆弧截面的钢带运动副可使钢带并联机器人...     

并联运动机械结构综合及其优化设计研究的最新进展

综合评述了以德国为主的欧洲工业国在并联运动机械结构综合与设计方面的最新研究成果与进展,内容涉及：针对实际应用背景提出新机型并进行了设计;通过研制设计分析仿真软件,针对某种并联运动机械机型进行了结构综合改进与优化、尺度综合和优化以及性能评估与改善等工作;进一步地,在大量实践与理论探索的基础上,较系统地提出用于开发混合运动机械、冗余并联运动学以及可重构并联运动机械的设计方法学,这些内容都是并联运动机械设计研究领域内富有创造性的成果。

     

六自由度并联机器人结构运动的分析研究

针对一些危险作业和难处理问题,提出了六自由度并联机器人模型,应用UG强大的三维建模能力,建立起了并联机器人实体模型。运用逆向思维的方法,通过对串联机器人和此实体模型的分析研究,在执行元件实现特定功能的情况下,推导出求解驱动元件运动规律的算法,为此控制系统的设计与研究奠定了基础。     

六自由度并联柔性机构设计分析与优化

从自由度和约束角度进行机构设计与分析的螺旋理论,是柔性机构设计的重要方法之一。基于螺旋理论设计了一种六自由度的全柔性微动平台,并利用有限元分析软件对其进行相应的位移、应力和模态分析。通过平台的有限元分析,获取影响平台的主要结构参数,并将其作为柔性铰链的优化设计参数,为新型多自由度柔性机构的设计提供借鉴。     

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.     

基于单开链的纯转动三自由度并联机器人机型设计方法

基于有序单开链理论与方法，提出了三自由度的动平台可实现三个方向转动的并联机构机型设计方法和过程；给出静平台上以三个转动副或移动副为主动驱动且具有某些拓扑对称性的7种基本机型；按照基本回路的过约束性、机构耦合度、运动输入一输出控制解耦性、拓扑对称性等特性，对所得到纯转动三自由度并联机构进行分类，依不同设计要求，推荐优选机型。     

三维并联振动铸造机的设计与运动性能分析

基于并联机构的原理,研制了一种三维并联振动铸造机,介绍了三维并联振动铸造机的结构组成和功能特性,对铸造机的激振机构进行详细设计和运动性能分析。所设计的三维并联振动铸造机将运动部件的支撑和激振功能分离,以全解耦的混联机构2PRRR-P(2R)作为激振机构,实现砂箱沿X、Y、Z三个方向的振动。试验结果表明,该铸造机可减少铸造缺陷,明显改善铸件质量,提高劳动生产率,降低生产成本。     

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。     

伸缩杆式二自由度并联机构及应用

介绍一种伸缩杆式二自由度并联机构的结构特点,该并联机构的动平台可实现空间内二自由度的转动。利用螺旋理论分析该并联机构的自由度,并对其进行位置正反解分析,得出相对应的数学模型,并确定伸缩杆长的变化与空间翻转角度的关系,以及翻转角度与结构尺寸的关系。将该并联机构应用于自动化数控夹具,通过调节杆长,可实现将空间任意平面翻转至水平面,便于空间任意平面和孔的加工,扩大了机床的加工功能。     

双足机器人并联踝关节优化设计

通过对人的踝关节运动机理分析,设计一种新型的双足机器人踝关节并联机构。建立并联机构的参数化模型,并对该模型进行运动学和动力学分析,得出该并联机构的一阶影响矩阵、伸缩运动的驱动力与零力矩点(Zero moment point, ZMP)轨迹关系。由于实际双足机器人行走时踝关节驱动力矩与角速度差异较大,为解决双足机器人步态行走中踝关节的动力学不平衡特性,结合并联机构的运动特点,迭代计算优化并联机构的结构参数,使踝关节两个驱动元件的驱动功率峰值和速度趋于一致。进行双足机器人步行试验研究,结果表明,优化后的并联结构踝关节的驱动功率峰值是串联结构下功率峰值的50 %左右,降低驱动元件的功率设计要求。在满足双足行走时踝关节的运动性能要求下选择小功率的驱动元件,有利于减小关节的体积和质量,减小能耗。     

球面并联机构的结构降耦及其位置正解求解

基于一般结构的S+3-SPS球面机构的耦合度分析,通过动平台二球副重合的方法,使之结构降耦演变为0耦合度球面机构,并得到其位置正解的解析解;而对于k=1的一般结构的S+3-SPS,虚设一条支链使机构包含k=0的零耦合度机构,再在约束度为-1的支链上建立一个一元运动相容性方程,并采用一维搜索法求得全部正解数值解。这种基于耦合度分析的求解并联机构位置正解的程式化通用方法,易于实现计算机自动生成,并适用于其它含SPS支链并联机构位置正解的快速求解。