基于Creo及SimMechanics对3-TPT并联机构的运动学仿真与模拟

针对一种3-TPT并联机构进行运动学模拟仿真,利用Creo 2.0建立了虚拟样机模型,并推导出了并联机构的运动学正、逆解方程。借助于Matlab中SimMechanics模块的系统动态建模功能,创建了3-TPT并联机构运动模型;利用Simulink和模糊控制箱建立了模糊PID控制器,将其与SimMechanics模型连接,对3-TPT并联机构进行动态仿真模拟,得出伸缩杆位速度变化曲线;通过对曲线的分析研究,可以得出该并联机构的运动平稳性较好。该方法能够直观地对并联机构进行可视化运动分析,进而可为3-TPT并联机构的结构参数优化、性能分析及模糊PID控制器的设计提供参考依据。     

基于3-RPS并联机构的电动汽车大功率充电弓研究

充电弓是纯电动汽车快速大功率充电的核心设备之一,目前研制的充电弓主要是针对平坦路面且电动汽车停车姿态较好的情况,为解决地面不平、坡度对充电效果的影响,提出一种基于3-RPS并联机构的自调平大功率充电弓。介绍了大功率自调平充电弓系统结构特性,对基于3-RPS并联机构充电弓进行了自由度和运动学分析,并对电动汽车的不同停车位姿状态充电弓各支链相应的运动状态进行了仿真分析。分析结果表明,所述充电弓在多种停车状态下,均能实现相应的姿态自调整,提高了电动汽车大功率充电的效率。     

3PRRR并联机构的设计与优化

对一种空间3自由度并联机构(3PRRR)进行设计与优化,该机构是由一个动平台与一个静平台通过3个结构相同的移动副-转动副-转动副-转动副构成的支链组成。分析了机构运动关系,建立了运动学模型,分析滚珠丝杠输出与动平台末端位置的关系以及支链各臂转角与动平台末端位置关系。在MATLAB环境下利用C语言编写程序,以工作空间最大化为目标,对各支链的杆长进行优化,得到了相对最优的机构设计方案。在此基础上,设计加工制作了实物样机。     

基于蒙特卡洛模拟的6-UPS并联机构的误差分析

根据6-UPS并联机构逆运动学模型,通过微分变换,构建了动平台位姿误差模型,由误差模型可知:动平台位姿误差来源于6个支杆长度误差和12个铰链中心的位置误差,共42个误差项。还建立了轴承间隙对万向节中心位置和复合球铰中心位置影响的随机误差模型,利用蒙特卡洛模拟分析了支杆长度误差和轴承游隙对动平台的位姿误差的影响,结果表明:当支杆长度误差服从均匀分布,铰链中心位置误差服从均匀分布时,动平台位姿误差近似服从正态分布,且动平台位姿对铰链轴承游隙的敏感度大于对支杆长度误差的敏感度。为6-UPS并联机构的误差分析提供了一种方法。     

基于3-RRP并联机构的腕关节设计与分析

针对球面3-RRP并联机构的理论分析不足以致运动学与动力学特性不明确的问题,设计了该构型的具体结构,分析了其运动学传递约束与驱动力矩特性。根据关于位置反解的Panda-Kahan理论,明确了灵活姿态空间与可达姿态空间的分布情况。基于旋量互易积,建立了关节的运动传递与约束能效系数。在此基础上,应用多参数平面模型技术,进一步揭示了参数尺度、姿态空间、性能指标之间的耦合关系,从而确定了参数取值,明晰了优质姿态空间范围和性能指标分布趋势。并基于虚功原理,建立了动力学模型,定性分析了驱动力矩特性。研究结果表明：该腕关节机构兼具机构紧凑、姿态空间大、完全的运动约束性能与优秀的运动传递性能、大负载重量比的特点,符合人体腕关节功能特性。     

不同支链排布的3-PRS并联机构姿态能力比较

以两种2R1T并联机构(文中称为机构A(Z3)、B)为研究对象,分析支链布局对机构姿态能力的影响。基于螺旋理论,运用运动/力传递指标求解两机构局部传递指标ITI、OTI及全局GTI。在此基础上,用数值方法,建立两机构定截面的优质传递姿态工作空间(good transmission orientational workspace, GTOW)模型。首先用经验尺寸绘制出两者边界姿态性能曲线,比较两者姿态能力,得出机构B姿态能力略好。然后,以许用传递指标[η_LTI]=0.7时的性能边界曲线的最大内切圆半径κ_GTOC最大化为优化目标,全局许用传递指标GTI和机构结构参数协调为约束条件,运用DE优化算法得到最优尺寸参数。以最优尺度参数绘制边界姿态性能曲线,优化后,机构A、B的姿态能力均有提高且机构B姿态能力比机构A姿态能力优良。由两机构优化姿态实力实例可得,变异Z3机构(机构B)姿态能力比Z3(机构A)优良,由此,也说明姿态能力会受支链排布的影响。     

3-RPS并联机构运动与静力特性分析

对3-RPS并联机构运动学和静力学特性进行分析,建立该机构位置反解公式和位姿约束方程;对机构速度正反解进行分析,建立速度分量相关性公式;建立该机构静力平衡方程和静力传递矩阵,确定速度映射和力映射对偶关系;推导证明了该机构工作空间的对称性;提出一种检测机构位姿方法,有效解决并联机构位置正解难题;用算例对理论分析正确性进行验证,为该机构优化设计和控制规划奠定理论基础。     

基于旋量的Delta并联机构位置反解

任意刚体运动都可用螺旋运动来表示,通过螺旋运动的指数矩阵可以实现刚体上任意一点运动前后的坐标变换。鉴于Delta并联机构的特殊几何结构,可以建立其一运动节点前后位置变换的方程。在这个方程中,体现出主动构建的运动的转角。解得主动件转过的角度从而实现对Delta并联机构的位置反解。     

基于旋量理论的3-US并联机构运动学分析

应用旋量理论对一种3-US并联机构进行了运动学分析。首先对该并联机构进行位置分析,根据机构的几何约束条件,将机构的位置分析转化为对三个非线性几何约束方程的求解,运用数值计算方法对方程进行了求解。然后应用旋量理论建立了该机构的正逆速度分析方程,并通过实例说明了这种方法的应用。最后应用ADAMS软件对3-US并联机构进行仿真,并与本文方法计算结果对比,验证了本文方法的精确性。     

改进粒子群算法在并联机构位置正解中的应用

由于并联机构位置正解的求解较为复杂,利用了粒子群算法PSO优化此问题,并通过一种基于解空间划分的方法改善了粒子群算法,该算法具有控制参数少、全局优化能力强等特点,解决了传统粒子群算法中早期容易陷入局部极值、后期收敛速度慢等问题。对3-TPT并联机构的运动学正解进行研究,推导出并联机构位置正解的无约束优化模型,利用优化的粒子群算法进行模拟。实验表明,该方法提高了粒子群的整体搜索能力,在自适应的状态下,粒子群算法的收敛较快,精度较高。该研究为并联结构最优化设计及性能分析提供了一定的理论依据。     

基于立体视觉的空间非合作航天器相对位姿自主测量

本文提出一种基于立体视觉的空间非合作航天器相对位姿自主测量方法,用以解决在轨捕获中非合作航天器的相对位姿测量问题。该方法以航天器本体和星箭对接环作为识别特征,识别过程无需人员参与;同时,提出一种基于空间几何约束的特征匹配方法,运用空间几何约束引导匹配,在完成匹配的同时可直接获取特征的三维信息,实现特征匹配与重构的一体化;最后,利用空间向量对非合作航天器的相对位姿参数进行解算,充分利用冗余信息,以提高解算精度。实验结果表明,在航天器本体尺寸为280mm、相对距离为2m的条件下,本文方法的姿态测量误差小于1.5°,位置测量误差小于4mm,能够满足空间非合作航天器在轨捕获的相对位姿测量要求。     

新型两平移一转动并联机构位置分析及运动仿真

提出了一种两平移一转动并联机构,进行了结构学分析,包括其自由度计算及输出运动类型分析,给出了位置分析的正、逆解.通过SolidWorks及与其无缝集成的运动学分析模块--COSMOSMotion,开发了该机构的三维实体模型并进行了运动学仿真.分析表明该机构的位置分析求解容易,易于实时控制,可广泛应用于工业装配机器人、微动机器人、虚拟轴并联机床和多维减振平台等领域,同时验证了该机构的正确性.     

3-PUU并联机构运动学和动力学仿真

以3-PUU型并联机构为研究对象,详细论述建立三维模型、仿真计算和结果分析三个模块。首先利用Pro/E软件建立三维零件模型,进行装配并施加运动约束,然后通过Mechanism/Pro软件将模型导入ADAMS软件仿真分析。在进行运动学仿真时,利用ADAMS软件和MATLAB软件进行仿真,比较两者的仿真结果,并进行分析。动力学仿真时使用ADAMS软件仿真,得出驱动力随时间变化的曲线图,并进行分析。     

基于I-DEAS的Diamond并联机器人虚拟样机及运动仿真

对一种命名为Diamond的二自由度高速、轻型新型并联机器人进行运动学分析,以此为基础,在基于I—DEAS的软件平台上进行虚拟样机建造并对其进行可视化运动学仿真,这一工作对缩短机械手的设计周期提高设计效率有着重要意义,并为其它形式的并联机构设计提供参考依据。     

基于虚拟样机技术的新型机器人弹射装置的参数化仿真分析

基于虚拟样机技术,在ADAMS软件中建立了新型机器人飞轮弹射装置的动力学分析模型,获得了飞轮转速、摩擦系数等几个影响弹射性能的重要参数,在参数化的基础上进行了设计研究和试验设计。仿真结果与物理样机的试验数据的对比证明了所建立的动力学模型的精确性和设计参数选择的合理性,同时也验证了该装置的弹射稳定性和对偶然条件变化的适应性,为改善物理样机的弹射性能提供了可靠的定量的参考依据。     

基于ADAMS的3-PTT并联机构运动学和动力学仿真

以3-PTT型并联机构为研究对象，应用ADAMS软件建立了由静平台、动平台、定长杆等构件构成的并联机构虚拟样机模型。详细论述了建模方法、模型的ADAMS描述、仿真过程，并利用该模型对3-PTT并联机构的运动学和动力学进行了仿真，实现了在计算机上仿真分析并联机构的运动和动力性能，为并联机构设计提供了一套有效的分析方法。     

Design and analysis of the gripper mechanism based on generalized parallel mechanisms with configurable moving platform

Generalized parallel mechanisms with a configurable moving platform have become popular in the research field of parallel mechanism. This type of gripper mechanism can be applied to grasp large or heavy objects in different environments that are dangerous and complex for humans. This study proposes a family of novel (5 + 1) degrees of freedom (three translations and two rotations plus an additional grasping motion) gripper mechanisms based on the generalized parallel mechanisms with a configurable moving platform. First, the configurable moving platform, which is a closed loop, is designed for grasping manipulation. The hybrid topological arrangement is determined to improve the stiffness of the manipulator and realize high load-to-weight ratios. A sufficient rule based on Lie group theory is proposed to synthesize the mechanism. The hybrid limb structure is also enumerated. A family of novel gripper mechanisms can be assembled through the hybrid limbs by satisfying the rule. Two examples of the gripper mechanisms with and without parallelogram pairs are shown in this study. A kinematic analysis of the example mechanism is presented. The workspace shows that the mechanism possesses high rotational capability. In addition, a stiffness analysis is performed.     

新型并联机器人坐标测量机仿真建模的实现

为了验证新型5自由度并联机器人坐标测量机的设计方案和理论模型,缩短开发周期,降低开发费用,提高一次性设计成功率,将虚拟样机技术应用于该并联机器人坐标测量机的设计开发过程。利用SolidWorks软件建立该型并联坐标测量机的虚拟样机模型,应用OLE接口技术实现了该型并联坐标测量机的运动仿真和测量仿真,采用ADAMS软件实现了该型并联坐标测量机的动力学分析和仿真,并给出了仿真建模过程中关键问题的解决方案。计算机仿真结果证实了理论模型的正确性,验证了设计的合理性和可靠性。为此新型并联机器人坐标测量机的结构设计和数控系统设计提供了主要参数和理论依据,为并联坐标测量机的工程设计提供了一套有效的分析方法。     

一种新型的三自由度3-RRRRR并联平台机构及其位置分析

提出一种新型的3—RRRRR并联机构,并建立了其位置反解方程。首先用反螺旋分析了3—RRRRR并联机构在初始位置下和在一般情况下的瞬时运动特性。得出该机构在初始位置下和在一般情况时,机构有沿x、y、z轴方向的三个移动自由度,即初始位置下发生移动后,该机构还有3个移动自由度。其次用D—H法给出了主动输入(θ1)与动台住姿的关系,给出了该机构的位置反解公式,并进行了验证,绘制了工作空间的形状。该机构可进一步作为微动机构应用。     

一种并联机构天线座的运动学研究

以3UPS-U型并联机构天线座为研究对象,计算此机构的自由度,建立并联天线座静平台和动平台的坐标系,确定位姿变换矩阵,进而推导出位姿逆解。针对位姿正解的难题,利用方向余弦矩阵约束条件和推杆长度约束方程构造出方程组,求解出姿态角的封闭解。根据此并联天线座的几何特殊性,推导出雅可比矩阵和速度逆解、正解表达式。以理论建模为基础,结合具体参数,进行了数值仿真,求解出位姿逆解和速度逆解。该研究工作为更深一步的理论研究打下基础,为进一步的工程应用提供了理论依据。