一种混联型虚拟轴机床的位置正确与工作空间分析

提出了以4自由度空间并联机构作为主进给机构，辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种混联型虚拟轴机床的配置方案，推导出了主进给机构位置正确的封闭方程，基于曲面分析方法分析了主进给机构及其虚拟轴机床的工作空间，并给出了数值实例。     

新型5自由度冗余混联机床的机构设计及运动学分析

提出了1种由3自由度冗余驱动并联机构4-UPS/PU,串联上二自由度X-Y运动平台来共同实现五自由度运动的新型混联机床的机构设计方案。运用螺旋理论分析了该机床实现的3T2R运动原理,计算出该机构的自由度;利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程,确定驱动杆和动平台之间的位姿关系。运用影响系数法建立了1阶运动影响系数矩阵-Jacobian矩阵,最后通过运动学仿真,验证了机床运动学分析的正确性。     

一种所有转轴均连续的五自由度混联机器人机构

根据两转一移并联机构两转动自由度转轴的分布,提出构造五自由度混联机器人机构构型的新思路,基于2-RPU&UPR并联机构构造一种新型五轴混联机器人机构。建立2-RPU&UPR并联机构的位置正反解模型,由于该并联部分存在两条连续转轴,可将其等效成一个三自由度串联机构RPR,进而将整个混联机器人机构等效为一个四自由度串联机构RPRR和一个移动平台的组合进行分析,根据这两部分位姿之间的解耦性,建立了混联机器人完整的位置正反解模型,并用加工球面轨迹的算例验证了所建运动学模型的正确性。提出的5自由度混联机器人所有转动自由度均具有连续转轴,能够得到解析的位置模型表达式,能够很容易实现轨迹规划与运动控制,具有良好的应用前景。     

三电机驱动混联压力机的运动特性分析

提出一种基于并联机构的三电机驱动的混联压力机,输入部分采用3-PRS并联机构,其动平台串联协调杆和导向杆输出压力。该机构降低了单个驱动源的功率,改善了系统的受力情况。利用齐次变换矩阵和串联部分杆长约束建立了压力机构的运动学方程,并利用Matlab软件得出压力输出端的速度曲线,表明该压力机构具有良好的运动特性。     

混联贴标机构运动学分析及工作空间研究

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景提出一种新型3T2R混联机构,该机构由3-RRP~(4R)R并联机构和2自由度旋转串联机构串接而成。提出运用两次蒙特卡洛法相结合的办法求解混联机构工作空间。建立混联机构运动学模型,根据并联机构的几何关系得到反解方程,并确定并联机构工作空间的约束条件,采用蒙特卡洛法得到并联机构工作空间内的点集;根据坐标变换矩阵求得串联机构运动学正解及混联机构运动学正解,并将并联机构工作空间内的点坐标代入混联机构位置正解中,采用蒙特卡洛法得到混联机构的工作空间内的点集。     

一种索杆混联机构的精度分析

以索杆混联机构为研究对象,在Unigraphics NX中建立了1T2R三自由度索杆混联机构的模型。在运动学逆解方程的基础上,根据并联机器人微分理论建立了该索杆混联机构动平台位姿误差数学模型。利用MATLAB软件全面分析了索杆混联机构的结构参数和输入参数对动平台位姿误差的影响。结果表明:3条柔索的长度对末端动平台输出位姿误差影响最敏感,在设计和制作试验样机时需要精确控制。     

一种大摆角五轴联动混联机床设计及运动学分析

提出一种由空间三自由度混联机构和二自由度运动平台组成的五轴联动混联机床构型,运用螺旋理论分析该机构的运动原理。采用闭环矢量法和速度映射关系,对该机床构型的运动学特性进行分析,给出了该机构的位置逆解,确定驱动杆和动平台之间的位姿关系。在此基础上,分析了速度性能及姿态空间,得到机构速度Jacobian矩阵。通过运动学仿真,验证了机床运动学分析的正确性。研究表明,具有该结构的机床可实现较大摆角的加工工作,刀具的摆角可达(-40°~90°),通过五轴联动和刀具的大摆角转动,可实现对复杂工件的五面精密加工。     

PRS-XY混联机构实验平台的运动学分析

提出串并联结合的PRS-XY型混联结构。该结构含有3自由度的PRS并联机构和一个X-Y工作台,能实现3个方向的平动与两个转动。对PRS-XY型混联结构进行了运动学分析,建立了正、逆运动学模型,并对其进行了数值解折,验证了该模型的正确性。     

PRS-XY型混联数控机床设计

介绍了PRS-XY型混联数控机床的基本结构组成,给出了其运动学结构原理。通过运动学分析得出了机床设计中需用的运动学学方程,研究了混联机床定平台、动平台、驱动杆总成三者之间的几何关系。以此为基础,给出了部分零件的具体机械设计过程。     

新型混联虚拟轴机床的位置正解与工作空间分析

提出了以三自由度空间并联机构作为主进给机构，辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型混联虚拟轴机床的配置方案。建立了空间并联机构位置正解的封闭方程，分析了空间并联机构及其虚拟轴机床的工作空间，并给出了数值实例。     

新型3T2R龙门式混联机床动力学模型

提出了一种以能实现沿X、Z轴平移和绕X、Y轴转动的新型并联机构2-RPU2-UPS作为主体,辅以能实现主体Y轴滑动的直线导轨来共同实现五坐标联动加工的一种新型龙门式混联机床的机构设计方案。运用螺旋理论分析了该机床实现3T2R运动原理,计算出该机床的自由度,进行输入选取与论证,并进行机床机构奇异分析,提出减少奇异的参数设计条件。建立该机床的位置反解数学模型,推导出了该机床的速度雅可比矩阵和加速度分析表达式,求解了该机床的位置反解、速度和加速度。基于虚功原理和该机床的运动学模型建立该机床的动力学模型,并采用Adams软件对该机床动力学进行模拟仿真,模拟结果表明理论结果完全正确。     

一种混联精密装校平台的设计与分析

在分析LRU模块装校要求的基础上,提出了一种可实现6自由度调整的精密装校平台,研究了该平台调平机构和对接机构的自由度和运动类型,应用矢量法推导了各机构位置的正逆解,并将该解算式作为精密装校平台运动控制的核心算法,实现了样机的调平和对接两大主要功能,利用该功能实施了对LRU模块的自动化装校,证明了该精密装校平台可实现设计要求.     

Kinematic analysis of a hybrid serial-parallel manipulator

The kinematic analysis of a new type hybrid serial-parallel manipulator is presented. This manipulator is based on two kinds of 3-UPU parallel mechanisms (PM). Each 3-UPU possesses one platform, one base and three limbs, and hence has 3 degrees of freedom (DOF). Each limb comprises of universal (U), prismatic (P), and universal (U) joints in series. Therefore the hybrid manipulator has totally 6 degrees of freedom and has also an elegant structure. The moving platform (mid platform) of the first PM moves with pure translation with respect to the fixed base and the moving platform (end platform) in the second PM only changes its orientation with respect to the mid platform. In this paper, closed-form kinematic solutions are obtained for this type of mechanism and related theoretical results have been verified numerically.     

混合驱动七杆飞剪机构的优化设计

二自由度混合驱动机构利用不同性质的电动机(常速电动机和伺服电机)来共同驱动二自由度闭链机构,以得到所需要的输出运动,是介于单自由度传统机构和多自由度全伺服机器人机构之间的一类新型机构,可实现有限柔性。将混合驱动七杆机构型应用于飞剪机构设计,分别对混合驱动五杆机构和上剪刃刀架构件进行优化综合,利用混合驱动能同时实现轨迹与速度同步精确控制的优势,以改善飞剪机构的剪切性能。     

面向混联机床的机械系统容错重构规划方法研究

提出了一种机械系统可重构的混联机床,研究了混联机床机械系统的容错重构策略,提出了基于机构类型演化的机械系统重构容错新方法,给出了球铰演化为虎克铰的实施方案.导出了故障和非故障状态下混联机床的位置反解算法,在ADAMS平台中进行了仿真分析和研究,得到了容错重构前后自旋角的变化曲线以及各驱动腿的长度和工作台位移的变化曲线.仿真结果表明,利用混联机床的机械系统可重构性能可以提高混联机床的可靠性和安全性.     

一种无伴随运动的对称两转一移并联机构

提出一种新型3-UPU对称并联机构,其动、定平台始终关于中间平面对称,该机构具有两个转动自由度和一个移动自由度。运用螺旋理论对机构的自由度性质及运动特性进行分析,证明该机构动平台可以绕对称平面内的任意一条轴线或任意点发生连续转动,说明该机构不存在"伴随运动",这为机构的求解及控制提供了很大的便利。同时,该机构还具有一个沿对称面法线方向的移动自由度,动平台沿该自由度方向也可以发生连续的移动。针对此机构的结构特点,用两个角度参数就可以方便、直观地表示出动平台的姿态信息。推导该并联机构的位置正、反解,并分析其工作空间,可以看出该机构的正反解都具有解析解,且表达式较为简单,方便后续的深入研究。该机构具有较大的工作空间,能够满足一般的工作需要。     

Theory of Degrees of Freedom for Parallel Mechanisms with Three Spherical Joints and Its Applications

The analysis of degrees of freedom(DOF) of a moving platform is the fundamental problem in kinematics of parallel mechanism. However, many problems should be considered to correctly perform the DOF cal...     

Robust nonlinear PID-like fuzzy logic control of a planar parallel (2PRP-PPR) manipulator

In this paper, a robust nonlinear proportional–integral–derivative (PID)-like fuzzy control scheme is presented and applied to complex trajectory tracking control of a 2PRP-PPR (P-prismatic, R-revolute) planar parallel manipulator (motion platform) with three degrees-of-freedom (DOF) in the presence of parameter uncertainties and external disturbances. The proposed control law consists of mainly two parts: first part uses a feed forward term to enhance the control activity and estimated perturbed term to compensate for the unknown effects namely external disturbances and unmodeled dynamics, and the second part uses a PID-like fuzzy logic control as a feedback portion to enhance the overall closed-loop stability of the system. Experimental results are presented to show the effectiveness of the proposed control scheme.     

基于图谱法的新型运动分岔并联机构型综合

多模式并联机构在航空航天、机械加工、医疗康复等领域均极具应用前景,但目前能够实现多模式的运动分岔并联机构类型较少,绝大多数运动分岔并联机构中含有变自由度性质的RER支链,为此基于图谱法综合了一类新型运动分岔并联机构且机构中含有4类变自由度性质支链与已有的RER支链不同。首先基于图谱法以机构初始位置两瞬时转动自由度线非共面且相互垂直为例对2T1R运动分岔并联机构进行综合,随后将机构含有的URR支链中和定平台相连接的R副轴线方向改变,使其具有2R2T和3R1T两种自由度性质。将改进后的URR支链配置方案应用到部分4自由度和5自由度支链中,提出另外三类变自由度支链,每种类别支链分别有4、12、32种。以机构中含有4类不同变自由度性质的支链为分类依据,综合出四大类同时具有2T1R+2R1T两模式新型运动分岔并联机构,共包括12种子类别;以第4类变自由度支链为例,将其引入到并联机构中,通过图谱法综合出具有3T1R+2R2T两模式新型运动分岔并联机构。