平面5R并联机器人轨迹规划与运动学仿真及实验

首先运用速度为优化等速函数曲线的轨迹规划方法,在笛卡尔空间对平面5R并联机器人进行了运动学轨迹规划,得到了平滑、连续的输出角位移、角速度和角加速度曲线。其次运用Simulink/SimMechanics对该机构进行了正向运动学仿真,理论上验证了该轨迹规划方法的正确与可行性。最后基于轨迹规划和运动学仿真,对样机进行了运动控制实验研究,发现样机运行平稳,无冲击振动,位置精度较高,达到了轨迹规划的要求。     

平移式3-PUU并联机器人的分析建模

研究了一种具有三角形平台的3-PUU并联机器人机构.通过理论分析,证明了该机构在初始位置和一般情况时,动平台只做三维平动.在该并联机构上建立坐标系,运用解析几何中的坐标变换,求出了该并联机构的位置逆解,同时通过MATLAB软件对该方法进行了仿真.     

移动副驱动的2-DOF球面并联机构运动学分析

提出了一种新型移动副驱动的二自由度球面并联机构,介绍了机构的基本特征并计算了其自由度,验证了该机构运动的确定性。该并联机构采用移动副驱动,具有定位准确、输出力大、容易控制的特点。借助球面解析几何理论,以杆长和共线为约束条件建立了机构的约束方程,采用解析法获得了该并联机构的位置正、逆解;利用求导的方法进一步得到该机构速度和加速度的正、逆解。研究结果丰富了球面并联机构的构型,为该并联机构的应用打下了理论基础。     

基于PMAC的球面5R并联机构运动控制分析

针对球面5R并联机构"PC机+PMAC卡"开放式半闭环运动控制系统,分别在位置控制模式下设计PID位置控制器、速度控制模式下设计PID+速度/加速度前馈+NOTCH滤波位置控制器和滑模变结构位置控制器实现机构的运动学控制;应用Simulink建立运动控制系统仿真模型并依据仿真结果优化各控制策略控制器参数;利用伺服器的参数调整功能、PMAC软件系统及其提供的OPEN SERVO开放伺服算法,实现各控制策略位置控制器并整定其参数;通过对比分析仿真结果和实验结果,证明各控制策略的正确性和有效性。     

面向控制的3—RRR球面并联机构正运动学实时解法

以经典牛顿法为基础，针对3-RRR球面并联机构的机构学特点及控制中的特殊要求，提出了面向控制的高效迭代算法。利用机构运动连接性条件划分不同的控制阶段，当机构处于连续运动状态时，迭代结构中使用固定雅可比矩阵进行迭算，缩短了单步迭代时间，当机构处于非连续运动状态时，使用变步长策略，引入调整量系数，抑制了大偏置初值带来的求解振荡。给出的算例证明，应用上述策略的正运动学求解算法兼顾了较大范围的收敛性与局部求解的快速性，运算速度满足控制过程的实时性要求，该方法同样适用于其它少自由度并联机的正运动学求解。     

6自由度3-PRPS并联机器人运动规划分析及仿真

6自由度3-PRRS机构是基于Stewart平台设计出来的一种特殊构型的新型并联机构。为了准确分析该机构运动学特性并从运动规划角度研究机构关键参数与机构运动的关系,建立了有效的运动学模型对机构进行分析,给出了位置反解,同时面向工程应用提出了运动规划,然后利用ADAMS软件进行仿真分析。其中建立了不同平台尺寸比率k的模型,对动平台施加运动来观察、研究比率k的变化对连杆运动产生的影响,给出了3-PRRS机构关键参数比率k与机构运动的关系。分析结果为该类型机构位置反解研究提供了可行路径,避免了大量的数学计算和编程工作,提高了工作效率;并有助于在3-PRRS机构设计中,针对不同应用场景合理选择不同的参数模型。     

球面并联机构实一切

紧密结构基于球面并联机构的数控回转台的开发，以“PMAC＋PC”为硬件平台，开发了球面并联机构实时控制系统。根据并联机构虚实映射的特点，提出在2次（粗、精）插补策略的基础上，采用“双缓存原理”设计开发其实时操作系统。该方法具有一定的通用性。对各类并联机床数控系统的开发具有指导意义。     

3-RRP球面并联机构的运动学分析

对具有三条RRP分支运动链的3-RRP球面三自由度并联机构进行了逆运动学分析。该结构比较简单,可应用于工业机器人、并联机床、位姿调整器和少自由度微型模拟器等领域。提出运用Rodriguez参数对并联机构末端运动进行更简单、快速描述的新思路,建立了3-RRP并联机构的位置逆解模型和雅可比矩阵,并由笛卡尔坐标的离散化对机构的工作空间进行了分析。研究结果为进一步研究此种并联机构的刚度分析、动态性能、机构优化设计和系统控制等都有非常重要的意义。     

柔顺并联机器人运动规划

以柔顺关节并联机器人系统为研究对象,对其运动规划问题进行研究。根据柔顺关节特性,建立系统分析模型,基于拉格朗日方法建立系统动力学方程。为保证系统平稳运行,抑制惯性力的变化速度,应用梯形和S型速度规划方法进行运动规划,并给出了直线轨迹和圆轨迹的运动规划算法。仿真试验结果验证了运动规划方法的有效性。     

面向控制的3-RRR球面并联机构正运动学实时解法

以经典牛顿法为基础 ,针对 3 - RRR球面并联机构的机构学特点及控制中的特殊要求 ,提出了面向控制的高效迭代算法。利用机构运动连续性条件划分不同的控制阶段 ,当机构处于连续运动状态时 ,迭代结构中使用固定雅可比矩阵进行运算 ,缩短了单步迭代时间 ;当机构处于非连续运动状态时 ,使用变步长策略 ,引入调整量系数 ,抑制了大偏置初值带来的求解振荡。给出的算例证明 ,应用上述策略的正运动学求解算法兼顾了较大范围的收敛性与局部求解的快速性 ,运算速度满足控制过程的实时性要求。该方法同样适用于其它少自由度并联机构的正运动学求解。     

基于工作空间的球面5R并联机器人机构设计

研究球面2自由度2R串联机器人的可达工作空间,并对之进行分类.在此基础上研究球面2自由度5R并联机器人的理论工作空间形成原理,根据理论工作空间的形成条件建立该并联机器人的设计空间,设计空间内包含球面2自由度5R并联机器人机构的所有尺寸型.在设计空间内寻找理论工作空间形状发生变化的机构临界尺寸条件,这些条件将设计空间划分为不同的子区域,不同子区域所对应的球面2自由度5R并联机器人尺寸型机构具有不同形状的工作空间,从而在全部设计空间内对该机器人理论工作空间的形状进行详细分类.探讨该并联机器人机构的工作空间面积性能指标与杆件尺寸之间的关系,并在设计空间里绘制相应的工作空间面积性能图谱.工作空间形状和面积大小是进行机器人机构设计的重要参考依据.     

3-RRC并联机器人运动仿真的MATLAB实现

文中介绍了基于MATLAB的SimMechanics模块集对3-RRC并联机构进行仿真研究的方法,建立了仿真模型,设置各项参数,进行了该并联机构的运动仿真,得出了正确的结果,并利用虚拟现实工具箱(Vi rtual Reality Toolbox)实现了对3-RRC并联机器人运动的虚拟现实.与其它方法相比,MATLAB最大的优点是无需建立机构运动的数学模型和编制程序,具有系统建模方便直观和仿真功能强大的特点,能大大减轻设计人员的工作,为机械系统的建模仿真提供一个强大而方便的工具.     

三分支非均匀分布球面并联机器人的工作空间分析

通过分析球面三转动副并联机构中三个分支的布局对工作空间大小及分布的影响,把一般球面并联机构的三个分支由均匀分部改为非均匀分布,提出了一种三分支非均匀分布球面并联机器人,介绍了其结构布局特点,建立了结构约束条件,绘制出了工作空间的α截面边界图,定量分析了机构参数和工作空间大小及分布形状的关系,设计了一种三分支非均匀分布球面并联机器人样机.     

二自由度球面并联换档机构运动学分析及仿真

以为汽车变速器试验所设计的电动缸驱动二自由度球面并联自动换挡机械手为研究对象,建立了机构运动学数学模型,给出了其位置、速度及加速度的运动学反解解析形式.再以"王"字换档运动轨迹为例,通过Matlab软件建立运动学仿真模型框图,绘制出机构位置、速度及加速度的仿真曲线图.藉此验证了机构工作空间内在特定换档运动轨迹条件下,机构各构成部分间不存在干涉现象,能达到各档位位置,满足试验对换档位置控制要求.并且由运动仿真曲线图可分析出机构主动支链速度变化平缓,近似于匀加速,有利于汽车变速器试验对换档动作平稳性的要求.通过运动学分析及仿真,为驱动机械手的伺服电机合理选型及机构的设计和进一步优化提供了参考依据.     

解耦球面转动并联机构的运动分析与验证

详细分析了一种解耦球面转动并联机构的运动特性,利用速度关系证明该机构具有3个完全解耦的转动自由度,并具有工作空间大、刚度均匀一致、误差分布全局各向同性的优点.针对机构约束冗余的不足,进一步提出了避免过约束的改进机型.     

二自由度球面并联机构UP+R静力学分析

采用拆杆法建立了机构的静力学平衡方程,考虑构件弹性,利用小变形叠加原理建立了机构的变形协调补充方程,进而完成了二自由度球面并联机构UP+R的静力学分析。通过计算,得到在三种载荷下构件上各力、输入转矩与机构位姿的关系图。结果表明,仅在外力作用下,机构的输入力矩恒等于零,构件上的力随机构位姿的变化比较平缓,仅在外力矩作用下,机构的输入力矩、构件上的力随着机构位姿的变化与机构的特性相关。力与力矩在构件上所产生的两部分力是独立的,并可以分离。研究结果为该机构在工程中的结构设计与应用提供了静力学理论基础和依据。     

基于运动耦合结构的并联机器人的运动学正逆解

根据运动学等效的原则，在并联机器人中引入等效串联机器人及分支等效串联机器人，以等效广义坐标为中间变量建立并联机器人运动学正逆解求解算法。该算法能有效处理结构带来的运动耦合，并且规划的软件具有自动生成迭代初始点、避免多解性以及便于实际应用等特点，从而为并联机器人的结构设计与创新提供了理论支持。     

3-RRRT并联机器人运动仿真的SimMechanics实现

该文介绍了基于Simulink的SimMechanics模块集对3-RRRT并联机器人进行仿真研究的方法,建立了仿真模型,设置各项参数,进行了该并联机构的运动仿真,并得出了正确的结果。SimMechanics与其它方法相比,最大的优点是无需建立机构运动的数学模型和编制程序,并且具有系统建模方便直观和仿真功能强大的特点,能大大减轻设计人员的工作,为机械系统的建模仿真提供一个强大而方便的工具。     

3-3R球面并联喷胶装置控制系统设计

设计了3—3R球面并联喷胶装置的控制系统,根据并联机构的运动学特性和制鞋业喷胶工艺要求,采用了固高GT-400-SG—PCI—G运动控制卡,给出了其硬件连接和软件设计的方法。开发了操作简便,交互性良好的喷胶系统控制软件。控制软件实现了单轴控制、坐标系控制（多轴协调控制）、轨迹控制等模块。     

冗余平面并联机器人工作空间分析及轨迹规划

针对固高三自由度冗余并联平面机器人的结构特点,首先对其正向运动学特性进行了分析,然后对并联机器人的工作空间进行了确定。由于末端执行点位于工作空间不同区域时,反解表达式不同,所以对三自由度冗余并联平面机器人的逆向运动学的特性进行了分段考虑,并由此确定了关节的转角运动范围。随后,采用线性插值方法对关节空间轨迹规划进行了研究和仿真。实验结果证明了并联机器人工作空间和轨迹规划的正确性。