一种混合型并联平台机构的工作空间分析

对3-TRT／SPS四自由度混合型并联平台机构进行了分析研究。根据3-TRT／SPS机构的位置反解方程，应用优化方法，确定了机构工作空间的边界，时机构工作空间的形状和体积的大小进行了分析计算，并讨论了机构参数对工作空间的影响。     

6/6-Stewart机构姿态奇异及姿态工作空间分析

推导出6/6SPS型Stewart机构处于固定位置时机构的姿态奇异轨迹的解析表达式。利用位置反解方程并综合考虑所有的结构约束条件,提出一种计算6/6SPS型Stewart机构的姿态工作空间的离散算法,并通过计算机仿真给出了6/6SPS型Stewart机构的姿态工作空间的三维可视化描述。     

混合型四自由度并联平台机构及其位置分析

为了丰富并联少自由度机器人的机型,本文提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的并联机器人机构模型,该模型由三个TRT分支和一个SPS分支构成.文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构学原理,计算了它的自由度;给出了其位置反解的方法,推导出了位置正解的封闭方程,并进行了数值验证.     

新型六自由度微动并联机构的工作空间分析

在实现天文光学镜面毫米级行程位姿调整和微纳米级精密定位中,基于全柔性铰链的新型3SPS+3(SP-U)六自由度并联机构的工作空间主要由柔性铰链相对较小的回转空间所定义。分析了3SPS+3(SP-U)并联机构运动自由度及其部分自由度解耦特性,并根据实物样机的几何参数建立了其运动学逆解模型。在此基础上,基于柔性铰链回转空间及支链行程范围,采用搜索法分析了其工作空间,并采用激光跟踪仪对样机的工作空间进行了实测。理论计算和实测结果验证了该机构动平台中心点的平动位移空间可达±3 mm,转角空间可达±1°,确保了其在应用中具有足够的工作范围,达到了设计目标。     

髋关节试验机中3SPS+1PS并联机构有限元分析

以髋关节试验机中3SPS+1PS并联机构为研究对象,通过UG建立了并联机构的实体模型,并利用ANSYS进行了静力和模态分析.通过对3SPS+1PS并联机构在某一工作位置时两种不同受力情况的分析,得到机构整体的应力应变分布情况,验证了机构的静刚度满足设计要求.通过模态分析,得到3SPS+1PS并联机构的固有频率和振型,分析了固有频率和振型对机构动态特性的影响.     

2RPS/2SPS并联机构及运动学分析

基于约束螺旋理论,利用修正的Grübler-Kutzbach公式对2RPS/2SPS并联机构进行自由度分析。通过空间坐标变换方程和封闭矢量法建立位置反解方程,并在其基础上利用数值分析中的牛顿迭代法进行位置正解分析。利用虚设机构法建立了1阶影响系数矩阵,并基于Matlab,通过微分法对其进行了数值算例验证。结果显示,两种方法的运算结果相吻合。最后,利用Adams软件对2RPS/2SPS并联机构进行运动学仿真,得到位移、速度、加速度和角速度变化曲线图,进一步验证了前两种方法运算结果的正确性,且表明2RPS/2SPS并联机构具有良好的运动特性。     

一种2SPS+UPR并联机构的位置与工作空间分析

对2SPS+UPR并联机构进行了分析研究。运用解析几何中的坐标变换理论,求得了该机构位置反解的显式表达式,利用数值仿真验证了位置反解数据;采用CAD变量几何法确定了该并联机构的工作空间边界曲面,并利用小型CAD软件对工作空间进行了三维可视化描述,从而给出工作空间一种有效的计算方法。     

并联机构3-SPS/S的静、动态刚度性能研究

并联机构的刚度是衡量机构承受载荷能力的重要参数其刚度特性研究是国内外的一个重要的研究课题。在Pro-E中建立3-SPS/S的参数化实体模型,将其导入Ansys-Workbench中进行静力学分析,得到其静态刚度性能。再将3SPS/S实体模型导入RecurDyn中进行运动学分析,用以得到三个杆的位移变化曲线,同时也证明了其运动形式的可行性。结合以上位移曲线在Ansys-Workbench中对并联机构3SPS/S进行瞬态动力学分析,得到其在动态过程中刚度性能。与前面的静态分析相结合,更为全面的了解并联机构3SPS/S的性能,从而为并联机构的设计、校核提供一种新思路。     

基于Grassmann线几何理论的并联髋关节试验机奇异位形研究

并联髋关节试验机的核心运动模块采用3SPS+1PS空间并联机构,由定、动平台及连接两平台的3根SPS支链和1根PS支链构成,具有3转动自由度和1平动自由度。并联机构的奇异特性对其工作性能有着重要影响,因而须对该髋关节试验机的相关性质进行研究。建立基于Rodrigues参数的机构静力学模型,得到静力学转换矩阵的一般表达式,并推导出与6条用于Grassmann线几何分析的直线相对应的Plücker矢量。通过分析各线簇秩的空间分布特点,得到许多新颖的奇异位形,并推导出机构处于奇异位形时的各种约束方程。通过数值仿真,得到线簇秩从1到5的各奇异位形对应的奇异轨迹。髋关节试验机奇异位形的研究对其工作空间分析、机构尺寸优化和控制系统设计具有重要的意义。     

新型2UPU/2SPS并联机器人计算机辅助几何分析

提出运用计算机辅助几何法来研究新型4自由度并联机器人的位置和工作空间的问题,利用在CAD软件草图环境下建立的并联机器人模拟机构,基于并联机器人的模拟机构,分析出一种4自由度2UPU/2SPS并联机器人的位置和工作空间.模拟结果表明,计算机辅助几何法的应用不但大大简化了并联机器人机构分析位置和工作空间难度,而且快捷直观,值得推广.     

面向在轨装配的八索并联机构构型设计与工作空间分析

针对大型空间结构的在轨装配任务,提出了由八根绳索驱动的索并联机构,具有结构简单、质量轻、工作空间大的特点;针对绳索并联机构的构型综合问题,定义了出线点和绳索与中心执行器连接点的关联矩阵,在此基础上考虑约束条件综合出了八索并联机构的18种有效构型;计算了不同构型的力封闭工作空间以及针对在轨装配任务时的力螺旋可行工作空间,以工作空间体积为指标筛选出了最佳构型;分析了绳索拉力范围以及绳索与中心执行器连接点的位置变化对机构力螺旋可行工作空间的影响,并且对连接点的位置参数进行了优化。     

基于遗传算法3-RCR并联机器人的结构参数优化设计

确定机器人机构结构参数是并联机构优化设计的难题,因为并联机器人的机构结构参数优化属于多维,多目标和多约束条件优化问题。基于3-RCR并联机构的工作空间体积,分析了机构结构参数对工作空间体积的影响。运用坐标变换法对机构的位置反解进行求解;利用极坐标边界搜索法通过具体算例确定了机构的工作空间及其边界,以工作空间为目标利用遗传算法对机构进行了结构参数优化,获得了性能优良的结构参数,运用MATLAB软件编程得到了该并联机构的工作空间图谱。为该类并联机构的进一步研究和推广应用奠定了基础。     

基于工作空间分析的9自由度超冗余串联机械臂构型优化

提出基于工作空间分析解决超冗余串联机械臂构型选择问题的方法。首先,采用正态分布对求取机器人工作空间的蒙特卡洛法进行改进。用归一化可操作度指标分析机械臂运动的灵活性,用数值仿真的方法得到了最大可操作度值与随机关节角组合的数量之间的关系,提出求取灵活工作空间的算法。其次,基于得到的工作空间,提出一种体元化算法求取工作空间的体积,寻找到工作空间的边界部分和非边界部分,通过对边界部分的不断细化,降低了体积求取误差。然后,分析多自由度串联机械臂构型设计方法,针对9自由度超冗余串联机械臂,确定出了36种待选择的构型方案。仿真分析9自由度超冗余串联机械臂的工作空间,在待选构型中选取了一组最优构型。结果表明：改进的蒙特卡洛法生成了精确的工作空间;体积求取算法效率较高,相对误差小于1%;所选构型的工作空间指标优于已研制的构型,其中可达工作空间体积提高了26.49%,灵活工作空间体积提高了36.63%。     

6-RSS型并联机构的工作空间分析与参数优化

以6-RSS型并联机构为研究对象,建立解析形式的反向运动学方程,给出考虑驱动副转角范围、球副转角范围、连杆干涉等约束条件时的反解选取准则,推导出每种约束表达与机构参数间关系,特别是复合球副独特的附加约束表达.基于带约束条件的反向运动学方程,利用三维边界搜索法,绘制并联机构多个定姿态工作空间的截面图和三维实体图.最后以工作空间体积为优化目标,获得结构参数和约束条件对工作空间体积的影响关系曲线,为定量分析影响效果提供解决途径,最终利用全局搜索法得到6-RSS机构的一组最优机构参数,在机构整体尺寸基本不变情况下使工作空间增大60%,达到优化机构参数的目的.     

3-RUU微动并联机构的尺寸型模型及性能图谱

基于伪刚体模型及运动学参数的量纲一化,建立了3-RUU微动并联机构的尺寸型模型,该模型在有限区间内给出了3-RUU微动并联机构所有可能的尺寸参数组合,模型空间内的任意一点代表具有相同或相似运动性能的同一族机构。结合对微操作运动性质的分析,提出了作业空间体积值、作业空间形状值及常值雅克比矩阵条件数等三种描述微动机构运动学性能的评价指标,并根据尺寸型模型及定义的性能指标绘制了反映机构性能与尺寸参数关系的性能图谱。     

并联机床主运动机构工作空间分析

针对一种新型模块化并联机床结构模型，给出了机床主运动模块平面二自由度机构的运动特性，分析研究了工作空间，机构的工作空间与机构滑鞍的行程以及机构的尺寸有关，分别给出了各种情况的工作空间几何形状，并以实例给出了工作空间的几何特性，为该并联机构的设计提供了有参考价值的方法和资料。     

电力铁塔攀爬机器人工作空间的3种求解方法

在对现有的机器人工作空间求解方法分析总结的基础上,分别采用蒙特卡洛法、定步距角法及仿真法求解电力铁塔攀爬机器人工作空间,并从图形效果、分析方法、用时及适用场合4个方面对其进行了比较,选择定步距角法为求解攀爬机器人工作空间的最优方法。通过对工作空间降维提取二维边界曲线并生成三维曲面的方法分析机器人工作空间边界,采用数值法求解了工作空间体积,为机器人结构优化设计、路径规划及运动控制提供了理论依据。     

五自由度3D打印并联机器人设计及分析

为实现多向3D打印,设计了一种新型五自由度3D打印并联机器人,该机器人具有两个转动自由度和三个平动自由度,其特点是采用铰接的动平台以获得大的工作空间。根据建立的运动学模型,计算了该机器人机构的运动学反解,分析了定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,用螺旋理论方法建立了速度雅可比矩阵,在此基础上分析了五自由度3D打印并联机器人的奇异性、灵巧性,并进行了运动仿真分析。研究结果表明,所设计的五自由度3D打印并联机器人具有大的位置工作空间和姿态工作空间,该机器人在工作空间内存在奇异位置,通过添加冗余驱动后可以消除奇异位置,并且具有良好的灵巧性,适合多向3D打印。     

并联机构六维控制器的运动学性能分析及尺度优化

针对一种含子闭环3-5RUU并联机构的六维控制器进行运动学性能分析和尺度参数优化。首先用附加传感器的方法计算3-5RUU并联机构运动学正解,并求得了唯一解;其次建立了运动学逆解模型,根据运动学逆解,建立了工作空间的约束条件,通过MATLAB编程对机构进行了定姿态的工作空间分析;然后采用单一变量分析法得到了并联机构尺度参数与定姿态工作空间的关系;最后以工作空间最大为优化目标,利用遗传算法优化了机构杆长参数,使六维控制器的有效工作空间更大。结果表明:六维控制器的工作空间提高到原来的3倍以上。     

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。