3-RPC机构的安全工作空间设计

影响并联机器人安全工作空间的因素很多,如:奇异位型、机构结构尺度、静态受力等。以3-RPC并联机器人为研究对象,基于机构位置分析,以雅克比条件数为基准,采用数值迭代法得到机构杆长极限尺度。通过运动仿真验证机构在极限杆长空间内杆件的干涉性和静态受力,从而保证机构工作空间的安全性。最后,采用极坐标搜索法计算了机构的安全工作空间。     

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。     

3-PCR并联机构精度分析

首先,对3-PCR并联机器人机构进行建模,基于微分原理,通过求解3-PCR并联机构的位置微分方程,得到了机构的精度分析模型。然后,使用MATLAB仿真来分析各主要误差源对该机构动平台精度的影响(主要误差源有主动副转动误差、结构参数误差和位姿变化引起的误差)。最后,通过以上分析对3-PCR并联机器人机构的实际误差补偿与控制奠定了理论基础。     

新型三自由度平面并联末端执行器设计及其性能分析

针对飞机机身加工中传统手工钻铆工艺形成的结构疲劳性能低,易产生人为因素误差,以及钻铆机器人多为串联机构,加工精度不够高,极大影响了结构的质量,提出新型三自由度平面并联末端执行器,适用于平面曲线钻铆加工,保证加工位置精度,首先设计7种同类型三自由度平面并联机构,分别为RPP、RRP、RRR、RPR、PPR、PRP和PRR,选择灵活度较高的RRR进行机构逆解运动学分析,其次分析机构的奇异性,分析其运动空间,最后给定加工轨迹进行加工仿真测验,提出7种采用统一设计构件搭建的不同机构模型,为了提高钻铆加工精度及钻铆位置精度,使其应用性广泛。     

3TPT并联机构的误差补偿方法

以三平移并联机器人为研究对象,建立3TPT机构参数、机构误差以及动平台位姿误差的关系方程;在求解位姿误差正解模型的基础上,对其精度补偿进行了较系统的研究,从理论上推出一种机构位姿精度补偿的方法.该方法通过对机器人支链驱动杆补偿量的控制,来提高输出位姿精度.通过典型实例校核证实了该方法的有效性.研究结果为机器人的实际精度补偿与精度控制提供了新的理论,对于优化3TPT并联机器人的机构设计有重要意义.     

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。     

焊接应用——焊接结构与设计

分析了3-TPS（RRR）型并联焊机机构。利用Pro／E实体建模对并联焊机进行了特征建模，设计了伸缩杆、驱动杆、动平台、静平台、虎克铰及双十字轴的结构。结合Pro／E的机构约束条件对3_TPS（RRR）型并联焊机进行模拟装配，得到了虚拟样机实体模型。     

混联码垛机器人误差分析

论文以所研制的串并联混合的MJR混联码垛机器人为研究对象,介绍了四自由度垂直移动关节与回转关节组合式串并联的混联机器人机构特点,并进行了运动学分析,提出了这种机器人的误差分析方法,利用摄动法建立了广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位姿影响的误差模型,并通过数值仿真分析了广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位置误差的影响程度,计算结果证实了位姿误差模型的正确性,为机器人的位置误差补偿及精度优化设计提供了依据.     

6UPS并联机构杆长误差标定及其对动平台运动的影响分析

分析了不同误差对并联机构的影响,尤其是杆长误差对动平台姿态误差的影响.建立了采用并联机构运动学反解模型的矢量法误差求解模型;针对6UPS并联刀具机构的结构特点,使用支链分析方法,对由杆长误差引起的动平台误差变化趋势及变化的敏感性方向进行了分析.使用激光干涉仪完成了误差测量实验,使用多组姿态数据的不同组合进行误差计算,获得了优化的杆长误差数据.完成了杆长误差对动平台误差变化影响的数值分析与矢量合成两种方法的验证.     

基于正交实验设计的并联机构误差分析

介绍了一种新型含恰约束支链3-SPS/S并联机器人机构,为提高终端平台的定位精度,对该并联机构进行误差分析。首先在运动学逆解基础上,对驱动支链的运动方程进行微分,建立该机构位姿输出误差正解数学模型。并在给定机构误差的条件下,考虑末端执行器在工作过程中位姿输出误差的变化情况。利用正交实验设计的思想均衡排布参数的误差水平,对该机构进行精度分析,并绘制某姿态下的误差分布直方图及许用精度范围内的可靠度。结果表明:利用正交实验法能够快速计算误差值,为并联机构的精度设计和运动学参数的标定建立了理论基础。     

交叉耦合控制的平移并联机器人位置控制研究

为了改善平移并联机器人对期望位置跟踪的准确性,提出基于交叉耦合控制的集成电液伺服驱动平移并联机器人位置控制。通过对三自由度集成电液伺服驱动平移并联机器人结构和控制方法进行分析,以机器人的末端执行器为基础,定义位置及角度坐标系,在此坐标系上计算并联机器人的逆向和正向运动学解;通过液压轴的伸长长度,求取液压轴的速度和加速度,进而得出集成电液伺服驱动器的动力学模型。以集成电液伺服驱动器的位置误差为基础,求取三自由度下集成电液伺服驱动器的同步误差,利用该同步误差,构造交叉耦合误差模型,进而求取广义误差模型,建立交叉耦合控制器,以实现对机器人的位置进行控制。实验结果显示:与粒子群方法相比,所提方法对正弦及不规则期望位置的跟踪准确度较高,跟踪准确度分别提高了40%和42.15%。可见,所提方法能够对集成电液伺服驱动的平移并联机器人进行准确的位置控制。     

基于工具坐标标定改进的工业机器人零点位置自整定方法

在工业机器人应用过程中更换工具时需要重新标定工具坐标,一般情况下工具坐标通过固定点约束的3点法进行标定,此方式在机器人本身零点位置不准确的情况下往往会得到一个较差的结果。基于3点法中定点约束的原理,提出一种改进的工业机器人零点位置自整定方法,对出厂标定过的六自由度串联机器人,修改其零点位置与工具坐标的标准值产生给定误差,基于空间内一个固定点的约束关系,在已知机器人连杆参数的情况下建立机器人坐标变换模型,取21组机器人关节角与笛卡尔坐标数据作为辨识条件参数,机器人工具坐标与零点位置的偏差作为未知数据,通过最小二乘迭代算法计算出工具坐标与零点位置的偏差数据。将实验对象的整定结果和给定的误差参数进行对比,整定结果基本与给定误差一致,并通过比较自整定前后示教器上的位置显示值之间的误差值,证明了校准算法的可行性。     

4 RRR冗余并联机构的运动学分析

针对4-RRR冗余并联机构的输入及输出构件间的位置关系展开研究。基于运动螺旋理论,分析了该机构的自由度性质,并确定了主动副的位置;建立了机构的逆运动学方程及正运动学方程,并对给定运动平台的位姿进行了数值计算,以验证所建立方程的正确性;研究了机构的运动解耦性以及运动平台的工作空间大小与连杆长度变化的关系;最后,对给定运动平台的运动方程下主动副的输出转角进行了数值仿真。     

3-UPS并联机器人工作空间研究

基于3-UPS并联机器人为研究对象,分析了基座与动平台之间支链连杆的长度对3-UPS并联机器人工作空间的限制。采用三维搜索法确定工作空间边界。通过Matlab编程绘制出3-UPS并联机器人的灵活工作空间,同时研究了并联机器人机构模型参数与工作空间之间关联性。为并联机器人的结构设计和进一步研究奠定了基础。     

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。     

基于灵巧度3-RCR并联机器人机构的结构参数优化

对新型三平移3-RCR并联机构的位置解、雅克比条件数进行了求解分析;基于3-RCR并联机构的全域条件数,以灵巧度作为优化目标,利用遗传算法对其结构参数进行优化研究,运用MATLAB软件编程得到了该并联机构的灵巧度图谱,为该类并联机构的进一步研究和应用提供了参考.     

两段式仿生扑翼机构设计及仿真分析

为模仿海鸥飞行,设计一种两段式仿生扑翼机构。建立单曲柄双摇杆扑动机构的简化模型,分析满足两侧摇杆偏差角最小时各杆长的经验公式。利用SolidWorks和ADAMS软件建立扑翼飞行器的动力学模型,分析内外翼的运动参数和飞行器整体的位姿变化。结果表明:在相同杆长条件下,曲柄中存在夹角的机构在减少左右摇杆相位差角方面更具优势;两段式仿生扑翼机构可实现翅翼慢频率扑动和展向折弯。仿真结果验证了机构设计的合理性,为扑翼飞行器后续的研究提供参考。     

基于3 DOF并联机器人的误差分析

目前使用比较广泛的公差分析方法是通过装配尺寸链得到公差设计函数,但该方法不能有效适用于结构复杂且精度要求极高的机器人制造业。基于仅考虑主动关节误差的情况下,通过误差数学模型的建立,对定向误差以及位置误差进行分析,进而得到三自由度并联机器人的结构的详细分析结果,并提供了基于数值分析方法在给定标称配置下计算机器人定向误差和位置误差的有效方法。