ADAMS环境下并联坐标测量机运动分析与仿真

并联机构的运动学分析即是求解并联机构的输入与输出构件的位移、速度、加速度之间的关系。文章以基于Stewart平台的六自由度并联机构坐标测量机为研究对象,在ADAMS软件环境下建立了六自由度并联坐标测量机的虚拟样机模型,然后基于虚拟样机对所研究的并联坐标测量机进行了运动学仿真。通过软件仿真,可以对并联坐标测量机各种运动性能产生直观的了解,从而为并联坐标测量机的设计与开发提供软件验证方法,为建立物理样机打下坚实的基础。同时利用虚拟样机技术还可以大大简化并联坐标测量机的运动学逆解和正解,为进一步对并联坐标测量机的系统优化创造了有利条件。     

基于电子罗盘的新型3-2-1 Stewart平台实时运动学正解法

位置正解是并联机构运动分析的基础,但由于Stewart平台结构复杂,其正向运动学求解很困难,为此借助电子罗盘的可靠性和航向输出无时间漂移等特性,提出了附加电子罗盘HMR3300的3-2-1Stewart平台的位姿正解法.仿真分析表明,该方法提高了稳定性和计算的效率.在附加电子罗盘后Stewart平台的运动学模型降维并简化为线性,减少了计算量且能唯一确定位姿正解,对其它的并联机构有借鉴意义.     

基于ADAMS和Simulink并联机床联合仿真

通过以3-TPT并联机床作为研究对象,建立该并联机构的运动学逆解方程.然后在ADMAS/View环境中,构建该并联机构的虚拟样机,然后在Simulink环境中建立该虚拟样机的控制系统模型,从而实现对其的联合仿真,得到驱动力以及刀具位移变化曲线.通过对比驱动杆杆长变化曲线,从而验证了运动学逆解方程的准确性.同时也说明该并联机构在空间运动时,具有良好的平稳性.除此之外,利用虚拟样机联合仿真技术对并联机床运动学进行研究,避免了复杂的数学建模与推导,从而大大缩减了运动学分析工作量.     

型交叉杆并联机床运动学分析

研究了一种特殊构型6 UPS并联机床的运动学。根据机床实物建立虚拟样机模型,并用李群李代数理论对其位姿变换进行描述;采用旋量理论对该机床的自由度进行了分析;在运动学反解的基础上,求解了其工作空间形状,描述了其可加工几何范围;在运动学模型的基础上,采用四元素法和广义逆对其位置正解进行了研究,得到唯一正解;通过虚拟样机仿真,分析了该机床的位置正反解过程、速度雅克比矩阵、电机驱动函数以及几何约束条件等,为进一步研究其运动性能和运动控制提供了参考。     

BJ-04-02(A)型交叉杆并联机床运动学分析

研究了一种特殊构型6-UPS并联机床的运动学。根据机床实物建立虚拟样机模型,并用李群李代数理论对其位姿变换进行描述;采用旋量理论对该机床的自由度进行了分析;在运动学反解的基础上,求解了其工作空间形状,描述了其可加工几何范围;在运动学模型的基础上,采用四元素法和广义逆对其位置正解进行了研究,得到唯一正解;通过虚拟样机仿真,分析了该机床的位置正反解过程、速度雅克比矩阵、电机驱动函数以及几何约束条件等,为进一步研究其运动性能和运动控制提供了参考。     

焊接机器人虚拟样机轨迹模拟和运动仿真分析

根据焊接机器人的结构特点,对其进行了模型简化,在对机器人进行正向运动学分析的基础上,运用Denavit-Hartenberg(D-H)矩阵法,求解出焊接机器人末端位姿的数学模型,完成了焊接机器人空间位姿的描述;运用ADAMS软件,建立了焊接机器人的虚拟样机模型,仿真得出了模型的末端轨迹,并与数学模型求解结果进行对比,验证了数学模型的准确性与可靠性;对其进行运动仿真分析,测量并研究了机器人各关节运动学参数的变化情况,为后续焊接机器人的设计和制造提供了依据,对于精确确定焊枪工作位置、确保焊接质量、降低产品废品率有重要意义.     

捡拾机器人机械手运动学分析与仿真

为解决训练场高尔夫球、网球、乒乓球等小球类物体捡拾问题,设计一种五自由度捡拾机器人机械手结构。采用D-H法建立机械手坐标系和参数表,推导出末端坐标系位姿模型,并求解出运动学逆解。运用正运动学分析求解机械手工作空间,证实其空间满足小球类物体目标工作区域。在ADAMS环境中完成虚拟样机的建立,选定目标捡拾点和放置点,根据逆运动学求解结果,对各关节设置相应驱动函数,进行实例仿真验证。结果表明:机械手活动范围在工作空间内,运动规律合理,逆运动学求解正确,能够完成小球类物体捡拾任务。     

多异构并联机构组合体数字孪生研究北大核心

为了精确构建复杂机械设备数字孪生模型,提出了一种针对多异构并联机构组合体的数字孪生方法。设计了面向特殊机电产品的多异构并联机构组合体数字孪生系统,对该机电产品的多异构并联机构组合体进行运动仿真。搭建了数字孪生虚拟实体,设计了相应的多异构并联机构组合体运动学位姿求解算法;通过信息物理系统(CPS)连接虚拟实体与物理实体,实现了虚拟实体与物理实体的运动关系映射,虚拟实体的运动与物理实体保持同步。仿真和实际运行表明,算法效率满足实时运行需要,多异构并联机构组合体数字孪生系统满足数字孪生高同步性要求。     

基于虚拟样机的DELTA并联机械手动力学仿真和伺服选型

通过编程逆解DELTA机械手最大运动空间轨迹;采用虚拟样机技术,利用ProE/Mechanism和ADAMS软件对DELTA并联机械手进行动力学仿真,对比验证机构仿真结果,得出驱动轴运动参数;在此基础上,提出一种伺服电机精确选型的新方法。所建立的虚拟样机模型也为DELTA机械手的研究提供了一个运动学分析和控制的平台。     

基于随机概率的并联机构运动可靠性分析

针对3UPS-PU并联机构进行运动学分析。运用齐次坐标变换理论推导出其运动学逆解方程。在此基础上,对其进行微分变换得到位姿输出误差正解模型。然后应用随机概率模拟该机构在不确定因素下,观测其位姿输出误差的变化情况。基于数理统计和机构的许用精度范围求解该机构的运动可靠度。结果表明,该机构在正常工作的条件下能够运行可靠、平稳。     

一种3 PUPU并联机构的位置分析与动态仿真

针对串联机器人和3-PUU并联机器人机构的结构特点和运动学特性,提出了一种3-PUPU并联机器人机构。研究描述了该并联机器人机构的几何关系,其具有三条相同的支链,且每条支链均以两个移动副作为驱动副。以该机构的运动学位置理论分析为基础,利用SolidWorks建立了该机器人机构虚拟样机,并在ADAMS软件中对机构位置作动态仿真。仿真结果验证了该运动学正反解的正确性。     

基于BP算法的六自由度并联机器人正运动学求解

利用六自由度并联机器人位置反解易于获得这一特性。把较难的六自由度并联机器人位置正解问题转化为应用位置反解结果作为训练样本进行学习，从而实现操作手从关节变量空间到工作变量空间的非线性映射，这样就能够较准确地求解并联机器人的位置和姿态。文中以Stewart型并联机器人为例，采用BP算法对其正解进行了求解，仿真结果表明该方法计算精度高，克服了数值解法的求解精度受初值影响较大的缺点。     

轨道式焊接机器人的虚拟样机设计与仿真

针对受损的水轮机叶片等具有空间复杂曲面结构,在其安装位置直接进行修复工作,设计了一种基于移动平台的焊接机器人虚拟样机。为确定焊枪末端与机器人6个关节之间的运动关系,建立虚拟样机DH坐标系,借助Matlab软件得到运动学方程正、逆解。将在Solid Works软件中建立的焊接机器人三维模型,导入ADAMS仿真软件进行运动学分析。仿真结果表明:机器人在狭窄空间启动时,由滑动、转动关节运动引起的焊枪末端空间位移变化小,速度、加速度曲线变化平缓,无任何突变,证明了该虚拟样机设计的有效性,满足基坑内的焊接工作要求。     

基于ADAMS的抽油机平行位移机构仿真研究

建立抽油机传动机构中平行位移机构的虚拟样机模型,利用ADAMS软件对采用不同材料蜗轮的平行位移机构进行动力学仿真,得到受力曲线图,验证原设计的合理性并确定最佳蜗轮材料。利用ADAMS软件对平行位移机构传动件进行运动学仿真,仿真结果为平行位移机构的优化设计提供了依据。     

基于ADAMS的SCARA机器人运动学仿真研究

对SCARA机器人进行正逆运动学分析以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果。为解决以上问题,基于ADAMS软件环境,建立了SCARA机器人的三维虚拟样机模型,结合SCARA机器人的正逆运动学在笛卡尔空间对其末端规划一段圆弧路径轨迹,并将该圆弧路径轨迹数据导入虚拟样机模型中进行轨迹规划的仿真。结果表明,该系统为SCARA机器人运动学分析及轨迹规划方法的仿真验证提供了一个有效的平台。     

基于三坐标测量仪的Stewart平台标定技术

针对空间对接半物理仿真系统中Stewart平台的运动精度问题,提出一种基于三坐标测量仪的低成本标定方法.利用通用的三坐标测量仪获取运动平台的位姿信息,构造一个统一度量的残差方程,辨识出运动平台的几何参数并进行误差补偿.此方法的特点是能够保证所有几何参数的可辨识性,不再需要设计和加工专门用于标定的各种辅助机构和冗余传感器,具有较强的通用性和可操作性.本文阐述了该标定方法的标定过程,对残差方程的构造方式进行了讨论,仿真表明标定后平台的运动精度能够达到测量噪声的量级.最后将此方法用于某实际运动平台的标定,经过误差补偿后其精度提高了5倍以上.     

基于ADAMS和Matlab/Simulink的6 UCU型Stewart并联机构联合仿真

针对Stewart并联机构,对其ADAMS和MATLAB/Simulink联合仿真进行理论剖析,并与其它设计方案进行比较,得出了联合仿真的优点。针对6-UCU型Stewart,分别用ADAMS运动学模型和ADAMS动力学模型与对称阀控制非对称缸的Simulink控制模型进行联合仿真,得出在关节空间控制中基于ADAMS动力学模型比基于ADAMS运动学模型仿真结果更优的结论。     

四自由度部分解耦并联机构运动学和性能分析

针对并联机构强耦合性导致的运动学分析复杂、控制难度大、工作空间小等问题,设计了一种新型四自由度并联机构。采用螺旋理论分析了机构的运动特性,得知该机构具有两转动两移动自由度,可由4个移动副驱动;建立了机构的位置数学模型,得到了位置反解表达式,分析了运动部分解耦特性;对机构进行了速度分析,推导了速度雅可比矩阵;基于雅可比矩阵对机构进行了奇异分析,得到了机构的奇异位形;分析了机构的条件数指标,通过添加冗余驱动分支消除了奇异位形,提升了机构的条件数性能,并验证了该机构具有较大的工作空间。     

一种新型运动冗余并联机构的运动学研究

针对传统3-RPR型非冗余平面并联机构运动过程中存在奇点,且需要较大驱动力矩无法实现平滑轨迹跟踪问题,提出了一种新型3-PRPR运动冗余并联机构。建立了新型并联机构的位置、速度和加速度模型,基于运动学模型进行了工作空间仿真分析,分别对不同末端执行器位置和大小、不同基圆半径对工作空间的影响进行了对比分析,并对工作空间运动轨迹进行了分析。仿真结果表明:末端执行器位置只影响定向工作空间,对可达工作空间无影响;定向工作空间和可达工作空间均与基圆半径成正比;末端执行器大小与定向工作空间成反比,与可达工作空间成正比。相同条件下,与传统3-RPR并联机构相比,所提出的新型并联机构工作空间明显增大,证明了该新型并联机构的有效性。     

一种新型正铲液压挖掘机的运动学分析

基于平面12杆3自由度运动链图拓扑图库,提出一种复杂多环耦合新型正铲液压挖掘机构。基于运动链环路理论和模块化图形组态,对机构进行运动学建模。考虑到铲斗的水平推铲作业能力是正铲液压挖掘机的一个重要性能指标,基于MATLAB平台,对机构运动学进行仿真分析。仿真结果表明,该新型机构具有良好的水平推铲能力。通过给出5组不同的液压缸尺寸数据,利用运动学位置正解与反解相互验证,证明了运动学位置分析的准确性。基于运动学正解分析新型正铲液压挖掘机铲斗的理论可达工作空间,得出该挖掘机构的铲斗姿态角保持在100°~120°时水平挖掘的工作空间最大,满足正铲挖掘机水平挖掘作业的要求。研究结果为该新型正铲液压挖掘机构的设计和使用提供参考。