五轴并联铣床特征参数误差灵敏度分析

将并联机构等效为由串联机构构成的空间闭环机构,运用D－H方法系统研究了五轴并联铣床的特征参数误差对运动平台位姿误差的影响,揭示出特征参数沿机床各位姿方向误差灵敏度变化规律。仿真结果不仅证实了现有机床机构设计合理,而且为今后并联机床进一步精度设计提供了可靠依据。     

三自由度并联姿态测量机构误差建模

提出了并联结构的三自由度姿态测量装置，将其连接到三自由度串联结构位置测量仪的末端可实现对被测物体六自由度位姿综合测量，通过机构分析得出了被测物体姿态的显式解。对三自由度并联姿态测量机构的测量误差进行建模，姿态角的测量误差以显式给出，测量时各位姿下的测量误差可实时显示，为机构设计参数的优化奠定了基础。     

新型2UPR/UPS/UP机构的误差模型与几何误差灵敏度仿真

研究推导2UPR/UPS/UP+AC摆混联机构的解析反解,并以2UPR/UPS/UP为研究对象,系统阐述单关节误差模型和支链误差模型,并给出相关的几何误差源;建立被动误差、动平台位姿误差与各支链运动副误差源之间的误差映射模型,并基于机构误差模型进行各运动副误差源的误差灵敏度仿真分析.研究成果可为基于2UPR/UPS/UP并联机构的五自由度混联机器人工程设计提供运动副误差分配及精度设计的理论支撑,同时为其他混并联机构的误差建模和灵敏度分析提供借鉴.     

五轴数控机床几何误差分析与建模

首先对五轴数控机床几何误差进行分析和描述并画出五轴数控机床拓扑结构图,采用特征变换原理把各运动体间的相互关系用变换矩阵来表示,将各实体间复杂的运动关系抽象为数学矩阵间的关系,得出实际相邻体间4×4阶齐次特征变换矩阵及其与特征之间的相互对应关系,得出五轴数控机床的误差模型表达式.     

Delta型并联机器人运动学正解几何解法

并联机器人运动学正解的封闭解问题到目前为止没有得到全面解决，常用的解决方案是采用基于代数方程组的数值解法，该方法不足之处是推导过程复杂，实际应用过程中存在多解取舍的问题。为此运用空间几何学及矢量代数的方法建立了三自由度Delta型并联机器人的简化运动学模型，求解并联机器人运动学正解。与基于代数方程组的求解方法相比，推导过程简单、直观，回避了并联机器人运动学正解多解取舍的问题，可直接获得工作空间内满足运动连续性的合理解。     

一种新型并联机床的精度建模与误差分析

以一种新型并联机床为对象，提出了一种精度建模方法。将精度建模的问题转化对应的“虚拟机构”的运动分析问题，建立了主进给机构的驱动误差、结构误差及球铰间隙误差与刀尖参考点位姿误差之间的关系式，利用空间矢量链模型推出了并联机床系统位姿误差与主进给机构安装误差、立柱尺寸误差及工作台运动误差间关系的综合表达式，为该新型并联机床的精度补偿提供了理论基础。最后给出了误差分析的数值实例。     

三坐标测量机几何误差的建模及测量

误差补偿是提高三坐标测量机整体精度的高效且经济的手段,为通过该途径实现三坐标测量机精度的提升,进行了其前行基础步骤的研究——误差源分析、误差建模及误差测量。由此,找出了对三坐标测量机精度影响重大的21项几何误差;根据误差特性,建立了对应的误差矩阵,同时介绍了测量方法和测量原理,并用实验证实了该方法的可行性,为后续的误差补偿方法来提升三坐标测量机精度奠定了基础。     

基于粒子优化算法的并联机器人误差建模分析

以6?PTRT并联机器人为研究对象,建立其位姿误差模型,利用单支链闭环矢量法,依据输入输出关系,建立误差方程。依据6?PTRT并联机器人的位姿误差模型,将机构误差转化为驱动杆误差,利用MATLAB软件分析各个驱动杆杆长误差参数对其输出位姿误差的影响;建立并联机器人位姿误差修正的目标函数,利用基于带收缩因子的自适应权重粒子群算法寻优各个驱动杆误差参数,修正末端位姿、提高运动学精度,为6?PTRT并联机器人动力学、位姿标定以及轨迹规划和控制等问题提供理论依据。     

基于区间分析的一类三转动自由度并联机构的精度设计(邀请论文)

面向大型结构件调姿、天线跟踪及快速定位等应用需求,研究三转动自由度并联机构3-PSU&S的精度设计方法.首先,利用螺旋理论建立该机构的误差映射模型,并将影响机构末端姿态精度的几何误差分离为可补偿误差与不可补偿误差2类.其次,借助区间分析理论,提出不可补偿误差的灵敏度指标,并通过全域灵敏度分析揭示各项不可补偿误差对机构末端姿态精度的影响规律.然后,以灵敏度指标值为分配权重,建立各项不可补偿误差的优化分配模型,在给定精度约束下,借助遗传算法将难以实现的不可补偿误差的公差值松弛至最大可行区间.最后,通过蒙特卡洛仿真验证了所提出精度设计方法的有效性.     

3-PTT并联微操作机器人机构误差分析

通过矢量分析方法,分别讨论了3-TT并联机构和两级3-TT串并联微操作机器人机构的误差建模,研究了关节误差和驱动输入误差与机器人输出误差之间的关系,得到机器人机构的误差模型方程,为微操作机器人的误差补偿提供理论指导.     

Error modeling,sensitivity analysis and assembly process of a class of 3-DOF parallel kinematic machines with parallelogram struts

This paper presents an error modeling methodology that enables the tolerance design, assembly and kinematic calibration of a class of 3-DOF parallel kinematic machines with parallelogram struts to be integrated into a unified framework. The error mapping function is formulated to identify the source errors affecting the uncompensable pose error. The sensitivity analysis in the sense of statistics is also carried out to investigate the influences of source errors on the pose accuracy. An assembly process that can effectively minimize the uncompensable pose error is proposed as one of the results of this investigation.     

三轴仿真转台误差建模与分析

基于多体系统运动理论建立三轴仿真转台系统的误差模型,研究了三轴转台有误差情况下的基本运动规律。针对仿真转台的结构和工作原理,详细的分析了影响转台设备的指向精度和中心位置精度的各项几何误差,并利用仿真的方法比较了这些误差项对转台定向和定位精度的影响效果。此方法也可为仿真实验的误差分配、误差补偿提供理论依据,以提高仿真试验整体精度。     

交叉杆型并联机床误差模型建立与分析

基于交叉杆型并联机床的并联机构特点,利用空间矢量法建立了几何误差的数学模型,由此得出了动平台中心点位姿误差与铰链点位置误差和驱动杆长度误差的关系表达式。并针对BJ-04-02(A)型交叉杆并联机床的初始位置误差进行了计算分析,所得结论对并联机床的性能评价有一定的指导意义。     

精度可控的CRT工业机器人几何建模

以CRT工业机器人为对象研究了其中的几何建模问题,提出了一种基于离散表达的CRT工业机器人的几何建模方法,实现了几何表达精度的按需控制。原型软件系统的运行实例验证了方法的正确性。     

精度可控的CRT工业机器人几何建模

以CRT工业机器人为对象研究了其中的几何建模问题,提出了一种基于离散表达的CRT工业机器人的几何建模方法,实现了几何表达精度的按需控制。原型软件系统的运行实例验证了方法的正确性。     

直线位移工作台运动误差补偿方法研究

为了减小直线位移工作台的导轨运动误差,研究了一种基于光学原理,采用四象限光电探测器,通过计算机系统对工作台产生的导轨运动误差进行自动补偿的方法.根据补偿原理,构建了误差补偿数学模型,分析了光学系统的参数和系统输出特性之间的关系,并通过实验,阐述了影响补偿系统灵敏度的相关因素.实验表明该方法能够实现优于0.24 V/μm的灵敏度,补偿精度可达到0.4%.这种方法能够有效地提高直线位移工作台的工作精度,对行程小于100 mm的直线位移工作台具有一定的推广价值.     

基于旋量理论的机器人误差建模方法

在现代旋量理论使用矩阵指数以及指数积表示刚体运动的基础上,将机器人关节轴线的位姿误差等效为假想广义运动副旋量运动的结果,从而建立机器人含误差旋量的运动学指数积模型.将工具坐标系的位置和姿态误差分别等效为移动副和转动副旋量运动,给出了其大小及方向的计算公式.在Matlab环境下编制了旋量计算软件包,以SCARA机器人为例,应用该软件包进行了误差仿真分析,并使用Adams软件进行了仿真验证.结果表明,该误差建模方法正确、有效.     

An approach to error elimination for multi-axis CNC machining and robot manipulation

The geometrical accuracy of a machined feature on a workpiece during machining processes is mainly affected by the kinematic chain errors of multi-axis CNC machines and robots, locating precision of fixtures, and datum errors on the workpiece. It is necessary to find a way to minimize the feature errors on the workpiece. In this paper, the kinematic chain errors are transformed into the displacements of the workpiece. The relationship between the kinematic chain errors and the displacements of the position and orientation of the workpiece is developed. A mapping model between the displacements of workpieces and the datum errors, and adjustments of fixtures is established. The suitable sets of unit basis twists for each of the commonly encountered types of feature and the corresponding locating directions are analyzed, and an error elimination (EE) method of the machined feature is formulated. A case study is given to verify the EE method. Recommended by Prof. XIONG YouLun, Member of Editorial Committee of Science in China, Series E: Technological Sciences Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50475141, 50436010), the “973” Research Foundation of China (Grant No. 2005CB724103) and the Program for New Century Excellent Talents in University (Grant No. NCET-05-0651)