混合驱动1T3R结构降耦并联机构运动学分析

基于方位特征集理论及并联机构降耦原理,设计一种新型混合驱动1T3R结构降耦并联机构,该机构具有局部运动解耦特性。通过对其进行拓扑结构分析,得出动平台方位特征集的类型,计算出机构的自由度及耦合度。运用空间投影原理及位姿变换矩阵方法,推导出机构位置正反解的显式表达式。运用MATLAB软件编程,分别得出机构位置正、反解数值算例,其数值结果完全吻合,表明位置正反解模型正确可靠。运用MATLAB软件编程和Adams软件运动仿真得到机构角位移曲线,两者结果一致,验证了运动理论分析模型的正确性。基于运动仿真三维模型,直接得出机构的角速度、角加速度曲线。     

新型并联机构((2-RPR&RP)+R)&UPR构型及位置逆解分析

提出了一种新型1T2R大摆角并联机构。首先,运用螺旋理论中运动和约束的关系分析了该机构实现1T2R运动原理,计算出该机构的自由度,进行了输入选取;然后,利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程;最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了逆解模型的正确性及机构的可实现性。该并联机构可实现大的摆角,可作为并联模块应用于混联机床,实现大摆角五轴联动加工。     

一种新型3T2R冗余驱动混联机构的位置逆解和工作空间分析

提出了一种新型3T2R冗余驱动混联机构。首先,运用螺旋理论分析了该机构实现3T2R运动原理,计算出该机构的自由度,进行了输入选取与论证;然后,利用解析矢量法建立机构位置逆解方程;随后,基于位置逆解,结合机构的约束条件,运用数值搜索法对其工作空间进行研究,分析机构的性能优越性;最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了逆解模型的正确性及机构的可实现性。     

一种位置正解符号化且运动部分解耦的新型2T1R并联机构动力学分析

三自由度并联机构具有结构简单、造价低、运动控制方便，以及刚度高、承载能力大等特点，目前在工业生产等设备中得到了广泛应用，而其中具有移动和转动混合运动的2T1R并联机构具有更高的研究价值。为了研发和推广2T1R并联机构，提出了一种零耦合度且运动部分解耦的空间2T1R并联机构。首先，对该机构的位置正反解进行了分析，并求解了各构件速度与输入速度之间的关系矩阵；然后，运用基于虚功原理的序单开链法，按照机构拓扑结构分解的顺序，分别建立了各子运动链(SKC)的动力学模型，从而得到了整个机构的逆向动力学模型；最后，对建立的动力学模型进行了算例研究，得到了机构的驱动力和2个SKC连接处的支反力，并将其与基于ADAMS的虚拟仿真结果进行了对比。研究结果表明：该2T1R并联机构具有部分运动解耦的优点，且通过仿真对比验证了所建立的逆向动力学模型的有效性和正确性，可为其结构设计和样机研制奠定基础。     

一种并联脚踝康复机构的运动学与工作空间分析

对3-UPS/RRR并联脚踝康复机构的结构和特点进行了描述,建立了虚拟样机模型。首先利用螺旋理论计算机构自由度,确定机构运动类型,运用闭合矢量法建立机构位置反解模型,并结合瞬时螺旋运动理论求解机构速度雅可比矩阵,其次采用数值离散搜索法求解该机构的可达姿态空间,最后借助MATLAB软件对机构的运动学及工作空间进行仿真。结果表明该机构能够实现脚踝康复运动,工作空间无奇异且具有良好的动态特性。     

新型龙门式五轴联动混联机床机构设计及位置逆解研究

提出了一种以新型四自由度并联机构(3-RPR+R)UPS作为并联加工模块,辅以能实现并联加工模块滑动的直线导轨来共同实现五坐标联动加工的一种新型龙门式大摆角混联机床的机构设计方案。首先,运用螺旋理论中运动和约束的关系分析了该机床实现3T2R运动原理,计算出该机构的自由度,进行了输入选取;然后,利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程;最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解,并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了逆解模型的正确性及机构的可行性。     

新型六自由度混联机床机构设计及位置逆解研究

提出了一种以新型三自由度并联机构3-PRP作为定位模块,串联上三自由并联机构3-RPS来共同实现六自由度运动的新型混联机床的机构设计方案。首先,运用螺旋理论中运动和约束的关系分析了该机床实现3T3R运动原理,计算出该机构的自由度,进行了输入选取;然后,利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程;最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了逆解模型的正确性及机构的可行性。     

2-(CRR)2R结构降耦并联机构及其运动学分析

提出一种能实现三移动一转动(3T1R)的新型完全对称4-CRU并联机构,其4条支链结构完全相同。基于单开链理论及结构降耦原理,对4-CRU并联机构进行结构降耦设计,得到耦合度κ=1的低耦合度2-(CRR)_2R并联机构。其优点在于动平台由两条混合支链并联构成,且支链完全对称,机构姿态转角相对较大。2-(CRR)_2R并联机构耦合度降为1,极大地降低了机构位置正解的难度,有利于机构运动学分析。根据该机构的几何关系与运动约束,建立位置正解的一维搜索模型,再应用黄金分割法求出全部高精度位置正解。推导出机构位置逆解方程,应用数值实例验证了位置正、逆解的正确性。采用矢量法对机构动平台速度及加速度进行分析,得出速度及加速度正、逆解,并利用MATLAB软件编程进行数值计算。同时,应用Adams进行运动学仿真分析,验证了自由度分析的正确性;其运动学分析曲线与MATLAB计算结果一致,表明文中建立的解析模型和分析方法是正确、可行的。     

4-RUP_aR并联机器人机构及其运动学分析

提出一种能实现三维移动和绕z轴转动(3T1R)的新型对称4-DOF空间4-RUPaR并联机器人机构。采用螺旋理论分析4-RUPaR并联机器人机构实现空间3T1R运动的机构学原理,计算其自由度,讨论输入选取的合理性。以机构的杆长为约束条件,建立约束方程,得到位置分析的非线性方程组。推导机构位置正解的一元超越方程,并应用自适应变异粒子群算法(Adaptive mutation particle swarm optimization,AMPSO)求解该方程。导出位置反解的封闭方程及速度、加速度的表达式。最后应用算例对位置正反解的研究结果进行数值验证,正解结果与反解结果十分吻合。在位置正解分析的基础上,对算例的速度和加速度正解进行分析。     

一种四自由度并联机构运动学及传动性能分析

以2-RPU2-SPS并联机构为研究对象,首先借助螺旋理论对机构的自由度的数目和属性进行了分析,该机构可实现空间两转动和两平动运动(2R2T)。在此基础上对机构的位置正反解进行了研究,对于机构位置反解,给定机构独立运动参数可获得其显式表达;对于机构正解,可通过求解非线性方程组获得其数值解。另外,通过建立机构的雅克比矩阵,并利用机构支链输出传动效率指标对机构的运动学传动性能进行研究,为后续机构样机开发与实际应用奠定理论基础。     

全对称4-URU并联机构运动性能分析与尺度优化

深入研究了一种能实现3T1R运动的全对称4-URU并联机构。基于螺旋理论验证了机构的自由度特征,建立了机构位置正逆解数学模型,确定了机构的奇异位形。采用数值搜索法求解了机构的工作空间,通过考察各尺度参数对工作空间的影响,优选得到了机构的关键尺度参数。相关数值计算及运动仿真结果表明,该机构运动学模型及性能分析结论正确合理,相关成果可为机构动力学分析、结构设计提供参考依据。     

一种新型的空间3-■并联机构的运动仿真

对一种新型的3-RR(RR)R4自由度空间并联机器人进行了位置反解分析,建立机构输入运动副与工作点解析关系,在此基础上,利用Matlab软件构建机构的实体模型,模拟机构的实际运动,并利用微分法做出的机构的速度曲线、加速度曲线与影响系数法求出的速度曲线、加速度曲线进行分析比较.验证了影响系数法对少自由度并联机器人求解的正确性,同时也说明利用该仿真模型能够正确模拟机构的运动特性,为并联机构的优化设计提供依据.     

一种新型的空间3-RR（RR）R并联机构的运动仿真

对一种新型的3-RR-（RR）R4自由度空间并联机器人进行了位置反解分析,建立机构输入运动副与工作点解析关系,在此基础上,利用Matlab软件构建机构的实体模型,模拟机构的实际运动,并利用微分法做出的机构的速度曲线、加速度曲线与影响系数法求出的速度曲线、加速度曲线进行分析比较,验证了影响系数法对少自由度并联机器人求解的正确性,同时也说明利用该仿真模型能够正确模拟机构的运动特性,为并联机构的优化设计提供依据。     

一种三角化解耦1T2R并联机构的型综合与运动学分析

对一种三角化解耦1T2R并联机构进行型综合,通过分析三角化解耦机构Jacobian矩阵特点,得到其支链驱动副与动平台自由度之间的解耦关系。结合牵连运动与转动自由度条件,得到机构支链自由度。进而以螺旋理论为基础进行型综合。对PU+PRU+PUS机构进行自由度计算,推导出机构位置正反解,分析速度与加速度性能,同时求出正逆Jacobian矩阵,使用ADAMS软件进行建模仿真,验证机构运动学正确性,最后对该机构工作空间进行求解。     

一种高频柔性并联振动台的型综合与运动学分析

在以并联机构为主体机构的高频柔性并联振动台中,主体并联机构的运动学性能直接影响和决定振动台的激振性能。利用旋量理论综合出了一种新型三平移3-PPRR空间并联机构,并对其进行了自由度、主动副判定和运动学位置分析,利用MATLAB软件对其理论计算进行了建模仿真计算,通过Pro/E软件和 ADAMS软件联合仿真对并联机构进行了自由度和运动学位置解验证。     

3-RRS球面并联机构的位置解及工作空间研究

利用螺旋理论对3-RRS球面并联机构进行了运动分析。利用牛顿迭代法求解了3-RRS球面并联机构的运动学正解,应用闭环矢量法建立了3-RRS球面并联机构的位置逆解模型并推导出了相应的位置逆解算式,得到了3-RRS球面并联机构的8组逆解。实例分析验证了3-RRS球面并联机构位置解的正确性。利用数值搜索法求解了机构的可达工作空间,利用MATLAB编程绘制了机构在不同结构参数下的可达工作空间图,分析了工作空间的变化规律,为3-RRS球面并联机构的应用奠定了基础。     

PS-3SPS结构降耦并联机构运动学分析

对称结构4自由度4SPS-PS并联机构具有1条方位特征(被动约束)支链,耦合度为2,其位置正解和动力学正反解的求解较复杂。运用方位特征支链主动化和运动副合并(将约束距离缩减为0)方法,对原构型进行结构降耦设计,得到一种PS-3SPS一平移三转动降耦并联机构。新型降耦机构的耦合度为0,其突出优点是位置正解具有显式表达式。给出求PS-3SPS降耦并联机构位置正反解的几何方法,得到动平台Euler角的解析解。运用矢量代数法和姿态矩阵微分形式,推导出机构速度Jacobian矩阵,并得到速度和加速度正反解的显式表达式。运用空间几何法,推导出PS-3SPS并联机构所有理论正运动学奇异位形,并给出代表性奇异位形。最后,给出数值算例,位置正反解十分吻合,表明求解方法准确可靠。分别运用MATLAB软件编程和ADAMS软件仿真得到机构运动学分析曲线,两者结果一致,验证了理论分析模型与方法的正确性。     

菠萝采摘混联机构的设计与运动学分析

针对菠萝采摘机构工作空间大、刚度和承载能力高的要求,提出一种由1R2P串联机构和球面2自由度冗余驱动并联机构串联组成的混联构型方案.将混联机构简化为一个5自由度空间开式运动链,采用D-H方法建立运动学方程,得到位置正反解.对球面2自由度冗余驱动并联机构进行尺度设计,得到位置反解.应用ADMAS软件建立虚拟采摘机构模型,进行运动轨迹规划和仿真分析.结果表明,机构各杆件在运动空间范围内约束条件没有发生破坏,杆件之间无结构干涉,运动关节速度和加速度变化平缓,无突变.杆件尺寸参数设计合理,为菠萝采摘设备的研制提供了理论依据.     

新型六自由度冗余混联机床运动学模型

提出了一种以新型三自由度冗余驱动并联机构4-PRP作为定位模块,串联上三自由度并联机构3-UPSPU来共同实现六自由度运动的新型混联机床的机构设计方案。首先,运用螺旋理论分析了该机床实现3T3R运动原理,计算出该机构的自由度。然后,利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程,运用影响系数法建立了一阶运动影响系数矩阵—Jacobian矩阵和二阶影响系数矩阵—Hessian矩阵,建立了完整的运动学模型。最后,应用MATLAB对逆解方程进行求解并利用ADAMS对求解结果进行仿真验证,验证了运动学模型的正确性及机构的可行性。     

3-PRRRR并联机构运动学和工作空间分析与数值仿真

工作空间是评价并联机构的性能和设计并联机构的重要指标。对3-PRRRR并联机构支链进行合理地简化,利用D-H矩阵建模及坐标变换法对3-PRRRR并联机构进行运动反解分析,获得该并联机构的运动反解方程,并利用MATLAB对其位置反解进行数值仿真。根据3-PRRRR并联机构的机构特点,选择扫描法对其工作空间进行分析,根据所得的位置反解方程,利用MATLAB软件,对得到的3-PRRRR并联机构的工作空间进行数值仿真,为进一步研究提供了一定的理论依据。