空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度性能指标分析

在建立空间三自由度冗余驱动并联机构Hessian矩阵的基础上,研究空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度全域性能指标。在预设工作空间内,绘制加速度全域性能指标图谱。通过观察图谱,分析加速度全域性能指标随并联机构尺寸参数变化的分布规律。结果表明:ηa的最大值为0.803 7,即加速度性能指标最优,对应的结构参数为l_1=3.0 m,l_2=4.0 m,l_3=0.5 m,l_4=3.0 m;加速度性能指标好的空间三自由度冗余驱动并联机构组型主要集中在2.5 m≤l_1≤3.0 m,3.5 m≤l_2≤4.0 m,0.5 m≤l_3≤1.0 m,2.5 m≤l_4≤3.0 m的区域。     

三自由度驱动冗余并联机器人刚度性能与尺寸关系研究

以平面三自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,应用空间模型理论建立了机器人机构的空间模型,求解机器人机构的速度雅可比矩阵和柔度矩阵,进而得到全域刚度性能评价指标。在此基础上探讨了机器人机构刚度性能与运动学尺寸之间的关系,并绘制了刚度性能图谱。这些图谱将有助于该机器人机构的优化设计。     

基于RecurDyn的4-RPC冗余驱动并联机构的运动学求解

针对4-RPC冗余驱动并联机构进行了结构分析和运动学分析.运用齐次坐标变换公式推导出其运动学逆解,进而求出动平台质心按给定轨迹运动的各支链的运动规律.将在Pro/E中建立的4-RPC冗余驱动并联机构的模型导入RecurDyn中.然后,把由各支链运动规律生成的AKISPL驱动函数添加到该机构模型中,进行运动学仿真.测量出其位移和速度随时间变化曲线.最后,在Recur-Dyn中对动平台质心施加笛卡尔驱动(CMotion)进行仿真测定其位移和速度随时间变化曲线进行验证.结果表明,该机构运动学性能良好.     

3-UPU冗余驱动并联机构的冗余支链优选及仿真

由于当前3-UPU冗余驱动并联机构存在奇异缺陷,造成冗余支链选择方法可靠性低、刚度分布不均.提出一种新的3-UPU冗余驱动并联机构冗余支链优选方法.设计了3-UPU冗余驱动并联机构和自由度要求.将运动平台位姿参数看作变量,求出3-UPU冗余驱动并联机构的力矩阵和力矩矩阵.获取3-UPU冗余驱动并联机构输入,通过位置方程求出驱动螺旋参数和非冗余支链的驱动螺旋,提升可靠性.计算冗余驱动螺旋的参数,获取条件数机构的相关信息,确定刚度矩阵的力矩阵和力矩矩阵,利用灵巧度与刚度获取条件数和刚度最佳的冗余支链,解决刚度分布不均的问题.实验结果表明:所提方法可靠性高、刚度分布均匀.     

基于运动影响系数的并联机器人动力学仿真

为了优化风洞6_PUS并联支撑机器的动力学设计参数,基于运动影响系数和拉格朗日动力学方法,推导了一种6_PUS并联机器人的动力学方程。并基于ARMSTRONG摩擦模型,分析了这种高耗散能并联机器人的动力学特性。通过仿真发现:摩擦功耗是该机构动力的主要部分,且力具有峰值特性,滑块的运动速度和加速度具有对称性。仿真结果为该并联支撑机器人的设计提供了参考。     

冗余电机驱动的正交并联模拟台误差分析

介绍了一种用于运动模拟的冗余电机驱动的正交并联机构,并对机构可能的几何误差源进行了全面分析.为了避免误差建模时大量的偏导计算,根据机构支链的正交布置特征并结合运动学影响系数的原理建立了较为完备的误差模型.模型包含了结构参数误差、驱动误差及铰链制造误差在内的144个误差参数.另外,提出了一种确定被动关节转角唯一解的方法.最后,考察了模拟台样机所有误差参数对末端精度的影响,确定了84个对末端精度影响大的误差参数.     

平面2自由度冗余驱动并联机构的工作空间(英文)

提出研究平面并联机构的工作空间问题,并以2-DOF并联机器人为研究对象,通过建立平面2自由度冗余驱动并联机器人的结构参数与工作空间形状的函数关系,绘出了两者基于无量纲参数的工作空间二维图谱,即求出了该平面并联机器人的工作空间。对工作空间图谱进行分析,得到了结构尺寸参数对工作空间的影响规律,为该并联机器人的机构设计和轨迹规划提供了重要参考,简化了分析并联机器人工作空间的难度。     

冗余驱动并联机构受力特性的控制方法研究

针对冗余驱动并联机构的驱动力优化,提出冗余驱动并联机构的位移协调模型,该模型考虑了各驱动臂的弹性变形和执行机构的位移。研究全位置控制、混合位置/力控制和全力控制3种控制方法在冗余驱动并联机构的力学特性,分析每种控制方法中驱动力/力矩、作动器位移、外载荷和驱动臂刚度之间的相关性,揭示了不同控制方法下输入位移和驱动臂刚度对力分布的影响规律。最后通过冗余驱动并联机构的实验平台,对3种控制方法进行了验证,并探讨了3种控制方法在不同工况下的应用。     

双冗余驱动并联机床工作空间的扩大与规整

以一种附加双冗余驱动的三自由度并联机床为研究对象,建立其位置反解方程,求得速度雅克比矩阵。讨论影响工作空间大小和形状的约束条件,利用极限边界搜索法得到冗余驱动在不同位置时的工作空间,并分析了不同截面上的工作空间边界。仿真结果表明:与具有一个冗余驱动的机床相比,该并联机床工作空间的顶部和底部得到了扩大和填充,更加规整,能够满足对大型工件加工的要求。研究结果对该机床的实际应用具有一定的参考意义。     

三平动冗余驱动并联机床工作空间与运动学分析

以三平动非对称冗余驱动(3-2SPS)并联机床机构为研究对象,并对该机构进行工作空间和运动学分析。建立该机构的位置反解模型,并得到带约束条件的位置反解运动方程,利用边界数值搜索法,确定并联机构的工作空间。采用Matlab曲线拟合[1]确定杆长变化与动平台运动位姿关系方程,以此分析冗余驱动滑块位于不同位置状态下,每个杆长的速度、加速度。研究结果为3-2SPS非对称冗余驱动并联机构的实际应用提供了理论依据。     

一种过驱动并联机构的运动学分析及控制系统设计

介绍了一种平面2 DOF四分支过驱动并联机构,通过建立该机构的运动学数学模型,对其进行了位置反解和速度雅克比矩阵的求解;然后详细说明了该机构的运动控制系统组成,同时给出了实验结果;实验结果表明,该系统的轨迹跟踪精度比较理想.     

一种驱动冗余并联机床的铰链间隙误差分析

基于并联机构运动学及概率论,对一种3-DOF驱动冗余并联机床进行了铰链间隙误差分析,分析了球铰间隙对动平台中心点位姿的影响.得到了动平台中心误差分布函数.为驱动冗余并联机构误差分析提供了理论基础,同时为提高并联机床精度提供了理论方法.     

XY-DELTA冗余驱动机器人控制系统设计与实现

为了扩大Delta机器人的工作空间,将传统的三自由度Delta机器人静平台安装在一个XY直线导轨的动平台上,组成了一种新型冗余驱动的XY-Delta机器人。其中Delta机器人与XY平台分别使用运动控制卡和PLC作为控制单元。设计并实现了一套以工控机作为上位机,运动控制卡与PLC作为下位机的分散控制系统,使XY-Delta在数学模型、机械系统、控制系统和规划算法上实现一体化。实践表明:该系统有运动速度快、精度高、工作空间大和廉价等特点。     

基于符号运算的3-PRS并联机器人速度运动学分析

在3-PRS并联机器人设计与控制过程中,求解其输入与末端位姿之间速度及加速度的传递关系是工作重点,但该解析表达式比较复杂。通过直接采用对时间求导数的方法,得到3-PRS并联机器人速度运动学的解析表达式。针对推导复杂的问题,利用MATLAB提供的符号推导函数,直接求得输入输出间速度与加速度关系表达式中矩阵的解析表达式;用替换函数将变量替换为具体的数值得到最终的数值解。给出了具体计算程序,最后用算例验证了该方法的可行性及程序的有效性。结果表明：采用MATLAB的符号推导功能,可以方便地用解析法及数值法对3-PRS的速度运动学进行研究。     

基于螺旋理论的Delta并联机器人自由度分析

螺旋理论以其几何概念清楚,物理意义明确,表达形式简单等优势,常被用于分析机构的自由度。按照传统的G-K(Grubler-Kutzbach)公式,能较容易地计算出串联机构的自由度,而对于一些特殊机构,尤其是含有闭环子链的复杂并联机构,往往无法便捷、正确地求解其自由度。为解决以上问题,以一种拓扑结构为[3-R(4S)1-RUPU]+R型的Delta并联机器人为研究对象,对其4S闭环子链进行了等效运动副螺旋系的求解,并判别了机构的局部自由度以及公共约束;利用修正的G-K公式,分别对原机构和等效后的机构进行了自由度的验证。结果表明:两种情形下的自由度数均为4,且自由度的性质为3平移1旋转,与实际设计相符。     

基于3D打印技术的并联机器人机构精度分析

针对3D打印快速成型技术的性能需求,提出了一种基于3-UPU型三自由度3D打印并联机器人。对其中的3-UPU并联机构进行了运动学分析,在此基础上建立误差正解模型,考虑驱动副杆长误差和铰链间隙误差的影响因素,运用Monte-Carlo法分析了动平台末端精度的频数分布,求得了许用精度范围内的置信概率,为提高3D打印并联机器人机构末端的输出精度提供了重要依据,在生产制造业快速发展的主流技术中具有重要的研究意义与应用推广价值。     

基于MATLAB的并联机器人ISMVSC轨迹跟踪控制研究

主要介绍了积分滑模变结构控制（ISMVSC）在并联机器人控制系统中的应用。在传统变结构理论的基础上。提出一种以趋近率设计的ISMVSC模型跟踪控制策略,并将此理论应用于两自由度并联机器人轨迹跟踪控制系统。基于MATLAB／SIMULINK进行动态仿真,仿真结果表明：ISMVSC控制策略对外部干扰及参数变化具有较强的鲁棒性,其良好的跟踪性能可实现并联机器人的高精度控制。     

基于影响系数法的激光切割机床主体机构运动学研究

将3-PUU并联机构作为激光切割机床的主体机构,以对3-PUU并联机构的运动学分析为目的,构建3-PUU并联机构的位置方程,采用虚设机构法建立并联机构的影响系数矩阵,包括Jacobian矩阵和Hessian矩阵。采用影响系数矩阵和对位置方程微分的方式分别求得并联机构的驱动副与动平台间速度和加速度的映射关系,将影响系数法和微分法所得驱动副速度和加速度图谱与ADAMS仿真结果对比。通过对比3种分析方法所得曲线的一致性,验证运动学理论研究的正确性、仿真验证的可靠性以及作为激光切割机床主体机构的适用性。影响系数矩阵的正确建立也为激光切割机床主体机构的动力学分析、性能指标的建立以及优化设计提供了基础。     

基于模糊控制的三自由度并联机器人的联合仿真

根据并联机器人的特点和仿真现状,提出一种MIMO模糊控制方法,对三自由度并联机器人进行控制和联合仿真.以Deahe并联机器人为例,应用Pro/E和ADAMS软件建立其机械系统模型,应用MATLAB软件建立MIMO模糊控制器和控制系统模型,并按照给定的目标轨迹对Dealte并联机器人进行模糊控制,在ADAMs/MATLAB软件里实现联合仿真.结果表明:采用模糊控制方法可以有效地减低控制误差,提高控制精度,减少响应时间,仿真结果较为理想.这种控制方法对更复杂并联机器人的控制具有指导意义.