基于ADAMS的并联机构运动学仿真

为了研究飞行模拟器的六自由度并联机构,经过运动学的理论分析,探讨了结构逆解和结构正解问题,两种方法都可以得到运动学方程的解析解.应用ADAMS仿真分析软件对该并联机构建立仿真模型,可以得到运动学的仿真曲线,实际结果证明该软件对并联机构运动学结构逆解和结构正解问题求解的有效性.     

含有纯约束分支的无耦合2T型并联机器人构型综合

为解决并联机器人强运动学耦合性问题,提出一种含有纯约束运动分支的无耦合二维移动(2T型)并联机器人的构型综合方法.此类并联机器人的分支运动链包括2种类型:向动平台提供驱动力的主动分支和仅提供约束的纯约束分支.首先基于机构输入-输出运动之间的数学模型和驱动力螺旋理论建立了机构主动分支的结构综合方法;然后根据分支运动特性和约束螺旋理论实现了纯约束运动分支的结构综合;最后按照各分支运动链的配置条件完成了并联机器人的构型综合,得到多种新型机构.对综合出的2种2-RURR/RRR和2-CPR/RPR并联机器人进行自由度和运动分析,基于其雅可比矩阵判断出机构均具有无耦合运动学特性,验证了所提出理论方法的正确性和有效性.     

交叉型平面二自由度移动并联机构运动学性能分析

为研究一种新型平面二自由度移动并联机构的运动学性能,建立其运动学模型,推导出位置正/逆解的解析表达式,定义运动学性能指标,分析不同构型的性能指标表达式,探讨性能指标与机构尺寸之间的关系,并绘制相关的性能图谱.得到该并联机构具有较大有效工作空间与机架尺寸比值、导轨长度短等优点.这些性能图谱为该并联机构的优化提供了参考.     

并联机构运动学与奇异性研究进展

为了发展更多新型结构的并联机器人,克服传统并联机器人工作空间较小、奇异性与运动学正解分析复杂的缺点,针对并联机构运动支链结构形式,将并联机构分为杆支撑并联机构、绳牵引并联机构和钢带并联机构,并介绍了这3种并联机构的运动学原理.针对这3种并联机器人机构形式,从运动位置、工作空间、奇异位形3方面,对国内外并联机器人运动学与奇异性的研究现状进行详细的阐述.分析钢带并联机器人结构与驱动方式的特殊性,对钢带并联机器人在运动过程中由于钢带承载力有限导致失稳所带来的问题进行探讨.结果表明,并联机器人运动学与奇异性的理论研究方法还不成熟,需要从结构设计和理论2方面进行突破才能解决并联机器人发展的瓶颈问题,从而拓宽并联机器人的应用领域.     

利用分度圆半径优化并联机器人的设计

基于对六自由度并联机器人运动学的分析,提出了一种通过改变下平台铰点支座分度圆半径来优化并联机器人结构的设计方法.为了避开复杂的正解分析,该方法利用机构反解进行结构分析.通过选取一些离散的机构参数,达到分析机器人运动性能的目的.仿真结果表明：适当选取下平台铰点支座分度圆半径能更充分地利用系统的动力源,提高工程的经济性.     

基于逆运动学的6-UPS并联机构运动学参数辨识方法

为了提高6-UPS并联机构的定位精度,研究了一种基于逆运动学的6-UPS并联机构运动学参数辨识方法.首先基于逆运动学建立了6-UPS并联机构的运动学参数辨识模型,然后通过Levenberg-Marquardt最小二乘法对模型进行求解,最后对该算法进行了仿真验证.结果表明该算法可以很快收敛,在测量设备没有测量误差的理想状态下,参数辨识精度达到10-10mm.在测量设备存在1μm、1″的误差状态下,参数辨识精度达到10-3mm,足以满足大部分应用场合下6-UPS的位姿精度要求.     

驱动冗余重型并联机构的动力学性能

针对重型并联机构构型不足的问题,提出了一种适合重载加工的2自由度龙门式驱动冗余并联机构。首先,在运动学分析的基础上,利用虚功原理建立了系统的动力学模型。其次,以动力学模型中驱动力的范数最小为目标,对驱动力进行优化,并给出了一种加速度性能评价指标。最后,基于驱动力优化方法以及加速性能评价指标分析比较了在相同运动条件下该冗余重型并联机构与其对应的非冗余并联机构的动力学性能。本文研究结果对其他重型关联机构的构型设计以及加速度评价具有重要的参考价值。     

新型三平移并联机构的工作空间和运动灵活度分析

文章通过位置逆解公式,描述了机构输入与输出速度关系的逆雅可比,对该并联机构作业空间和运动灵活性进行了分析,给出了一尺度参数下机构作业空间及运动灵活性的分布规律。分析表明,该机构具有几何形状规则的作业空间及较好的运动灵活性,是一种较为理想的能实现三维移动操作的并联机构选型,获得的结果可应用于该并联机构的设计之中。     

5-PSS/UPU并联机构的多目标性能参数优化

在并联机构多目标参数优化方面,针对5-PSS/UPU并联机构,提出基于空间模型技术与主成分分析法相结合的多目标性能参数优化方法. 推导出机构的位置反解、运动传递平衡方程,对单个驱动分支进行螺旋分析,给出多个全域性能指标;应用空间模型技术,研究各全域性能评价指标与机构结构参数之间的分布规律,绘制了各项全域性能图谱;应用主成分分析（PCA）法,研究各全域性能指标之间的相关性,得到综合性能评价指标函数并绘制综合性能图谱;基于综合性能图谱,选取多组结构参数并计算综合性能指标在机构工作空间下的分布规律.研究结果表明,空间模型技术结合PCA法能够综合考虑机构的各项性能,对结构参数进行优化设计,该优化方法同样适用于其他并联机构.     

六维减振平台机构与控制的同步优化

研究了六维减振平台主体机构6-RSS并联机器人机构与控制的性能优化目标函数,提出了机构和控制同步优化的方法,并通过构造滑模控制器与进行参数敏度分析,合理有效地实现了非线性系统的模型线性化,得到了六维减振系统性能最优的机构与控制的参数,并通过数值仿真来验证同步优化的有效性.     

基于螺旋理论的3-RRR并联机构设计与仿真

基于螺旋理论分析了一种3-RRR并联机构的自由度和构型.通过分析动平台和各分支机构的约束螺旋系,构造3-RRR串联分支,运用修正Crübler-Kutabath公式计算出其自由度满足3个转动自由度.基于虚拟样机技术建立3-RRR并联机构虚拟仿真模型,进行正向运动学仿真和工作空间分析,从而找到该机构存在的缺陷,为少自由度并联机构运动学和动力学分析提供保证.     

一种新型3UPU-PP混联机构的运动学分析及仿真

针对五轴联动机构在工业上的需求,基于螺旋理论提出3UPU-PP混联机构.3UPU为两转一移并联机构,运用闭环矢量法和几何法对该机构的运动学进行研究,得到该机构的正解和反解.采用数值搜索法,用Matlab软件搜索得到机构的工作空间.基于SolidWorks软件对机构进行运动学仿真,结果表明混联机构运动学模型及其性能分析结论正确合理,相关成果可为机构动力学分析、样机研制提供参考.     

冗余驱动并联机构的性能特征及应用研究进展

冗余驱动并联机构是一类包含冗余驱动支链的特殊的并联机构.冗余驱动并联机构在工作空间、奇异位形以及刚度等性能方面有显著优势,但是也存在多自由度、非线性且耦合性强等缺陷.本文分析了冗余驱动并联机构的构型综合、刚度与稳定性、运动学与动力学、控制等性能特征,并探讨了冗余驱动并联机构在并联机床、医疗康复机器人以及移动机器人等领域的应用.为充分发挥冗余驱动并联机构的性能优势,需要进一步突破冗余驱动并联机构的解耦及优化等关键技术问题.     

基于对偶四元数法的空间四连杆引纬机构运动学分析

为全面分析机构参数对运动学特性的影响,首先利用对偶四元数法建立空间四连杆的运动学模型,根据运动学结果推导空间连杆输出摆角幅度和机构夹角θ之间的关系,并用几何法对其进行验证;根据运动学模型只含2个机构参数的特点,结合工艺要求,用Matlab绘制三维图,研究机构参数对引纬机构整体运动输出的影响。结果表明:空间连杆输出摆角幅度是机构夹角θ的2倍;夹角θ和引纬机构的剑头行程为线性关系;改变机构夹角θ和β使整体加速度减小的同时会使交接纬纱处加速度增大,且β=80°时的加速度变化比β=100°时大了近28.57%。     

平面二自由度并联机构的精度分析

根据平面二自由度并联机构的结构特点与运动特性的分析,推导出机构运动学的正反解,进而得出该机构的速度和加速度方程．利用该机构的运动学方程,分别在杆长和运动副间隙两方面对机构进行精度分析．为该机构的进一步应用提供了理论基础．     

空间平行四边形索环牵引并联机器人 设计与仿真分析

基于高层建筑物外墙面维护与定期清洗的实际需求,提出一种6索牵引承载机构的并联机器人设计方案.采用空间平行四边形结构构造索环,并采用4个电机驱动6根绳索,实现承载机构在水平和垂直两个方向的运动要求;建立了索环牵引并联机器人的运动学模型;分析了6根索的长度变化规律.该研究为实现索环牵引并联机器人的运动控制奠定了一定的理论基础.     

一种5轴混联铣床运动学的矢量法分析

介绍一种由3自由度并联机构和2自由度串联机构组成的5轴混联铣床.采用矢量分析的方法,引入单位矩阵和四元素向量对运动学分析中的高阶转换矩阵进行降阶处理,实现机构输入参数与机构独立运动参数之间的矩阵转化,解决了机构运动参数耦合的问题;详细推导出铣床的并联部分驱动输入速度、加速度与机构动平台输出速度、加速度之间的数学关系,借助于运动学仿真分析软件验证了算法的正确性.该算法对于具有运动参数耦合的并联机构或混联机构的运动学分析、动力学分析以及机构的运动控制具有一定的参考价值.     

平面并联机构运动和动力分析的序单开链法

并联机构具有精度高、刚度大、承载能力强等优点,应用非常广泛.由于存在多变量,并联机构呈现出非线性、多参数耦合的特点,其动力学问题具有一定的复杂性.以单开链为单元对一种平面并联机构进行结构分解,按结构分解的正序进行了运动分析,在运动分析的基础上按结构分解的逆序对该机构进行了动力学分析.序单开链法可以使机构运动学、动力学方程的维数降至最低,且恰等于机构的耦合度,因此该方法可以方便求解机构动力学问题,且计算效率较高.     

一种新型混联手术机器人的运动学分析

根据手术机器人手术操作空间和运动特性要求,提出一种具有冗余8自由度的新型混联手术机器人结构.该混联结构由SCARA(PRR)串联机构和一个2自由度并联转动机构相结合而成.通过建立机器人正向、逆向运动学数学模型,解决了该机器人逆运动学解析解的问题,得到了运动学特征方程;运用蒙特卡洛法求解出机器人的工作空间云点区域分布,得到了由随机点构成的手术工作空间.理论分析和实际仿真结果表明该机器人结构具有良好的运动特性,并满足实际手术动作的工作空间要求,为手术机器人的详细结构设计提供了可靠的理论依据.     

一种新型3-RPRRR并联机构的运动学分析

对一种新型3-RPRRR并联机构进行了运动学分析。首先,基于约束螺旋理论,利用修正的Grübler-Kutzbach自由度计算公式分析了该机构的自由度。然后对该机构进行了位置反解分析。最后采用虚设机构法与运动影响系数理论相结合的方法对该机构进行了速度和加速度分析,并进行了数值验证,表明该方法表达简洁,易于求解。所有这些研究表明：该机构的运动学性能稳定,适合实际应用。