3SPS+1PS四自由度并联仿生平台运动学分析

针对3SPS+1PS对称型并联仿生平台,利用螺旋理论对其进行自由度分析得出该机构具有三转一平4个自由度,当平动自由度固定时可用于模拟人体髋关节的三维运动。基于四元数法建立了机构位姿运动方程。以四元数描述机构运动特性,避免了欧拉角描述刚体位姿存在的奇异问题。将髋关节运动曲线作为机构输出运动,基于逆运动学模型仿真出各驱动支链位移变化曲线为平滑曲线,说明该机构在模拟髋关节运动时其驱动支链易于控制。     

3SPS+1PS髋关节并联仿生试验系统工作空间优化

为使人工髋关节试验系统具有仿生模拟人体髋关节运动特性的能力,不但要使其能模拟髋关节各种运动形式,而且其运动输出空间应完全覆盖实际人体髋关节的运动范围,这也使得对其运动空间进行深入分析成为必要。针对作为髋关节并联仿生试验系统核心运动模块的3SPS+1PS并联机构,利用四元数法建立其逆/正解运动学模型,基于动平台三点构造法构建了3SPS+1PS并联机构的量纲统一速度Jacobian矩阵,分别比较了该矩阵条件数在不同运动空间及结构参数下的取值变化情况,得到条件数平均值与机构定、动平台上球副中心连线长度比值、球副许用转角及动平台中心位置高度等参数之间关系,优化了机构结构参数,进而得到了运动性能良好的运动空间区域。髋关节并联仿生试验系统运动空间的研究对其运动路径规划、动态特性分析及控制系统设计具有重要的意义。     

3SPS+1PS仿生并联机构位姿正解和奇异性分析

为克服传统串联式的髋关节试验机在高速度、大承载、复杂运动模拟方面的不足,试制了一台以3SPS+1PS并联机构为核心运动模块的并联式髋关节试验机,而复杂的位姿正解和奇异性是其应用的难点之一。以动平台铰点坐标建立了易于消元的位姿正解解析模型,获得了只含单一变量的高次输入输出方程,证明其最多有8组正解。根据Jacobian矩阵分析了试验机在设计工况下的奇异状态,结合位姿正解证明出现的2个奇异点全为由构型重合造成的正向奇异,并给出了相应的奇异规避策略。     

SP+SPR+SPS机构的误差建模与灵敏度分析

为提高SP+SPR+SPS机构末端执行器的定位精度,对该并联机构进行了误差分析。首先对位置闭环矢量方程采用全微分的方法建立了该机构的误差模型,得到了并联机构的输入误差和输出误差的关系,然后建立了该机构的灵敏度误差模型,绘制了各项输入误差源对定位精度的影响程度。分析可知,三支链中SP支链的杆长误差对其影响度最大,另两支链次之,各安装尺寸的矢量误差沿Z向影响较大,加工和安装过程要严格保证。     

3SPS1PS并联式髋关节仿生试验机动态仿真

为准确模拟人体髋关节受力情况,选用3SPS1PS少自由度并联机构作为髋关节仿生试验机的核心部分.应用UG软件实现并联式髋关节仿生试验机的虚拟设计和虚拟装配,然后根据正常人体髋关节运动学及动力学特性,在ADAMS软件中进行运动学和动力学仿真.通过仿真曲线可准确获得试验机位移、作用力等信息,为试验机的成功设计提供参考数据.该方法不需要大量的数学计算,快捷、方便、准确.     

一种新颖并联运动坐标测量机的误差建模与仿真

给出了三自由度并联运动坐标测量机的运动学模型，依据全微分理论，导出测头位置误差与各运动副误差及移动副运动误差之间的相互关系，建立了该坐标测量机的误差模型。用计算机对所建误差模型进行了仿真，讨论了机构参数误差对测量结果的影响，为运动校正和控制奠定了基础。     

3UPS-PU并联机构的运动学误差建模与验证

以探月工程采样封装专项实验平台3UPS-PU并联机构为研究对象,利用矩阵微分方法构建了机构的误差分析模型,结合体积误差和位姿误差中的单一元素,从宏观、微观两个方面分别验证了误差分析模型的正确性。运用误差分析模型对机构的单项误差进行分析,得到影响机构的主要误差因素,从而使并联机构在选取合适的零部件制造公差和装配等级方面有据可依。解决了3UPSPU并联机构误差分析相关的一系列问题,为机构的补偿提供可靠依据,同时,该方法也适用于类似机构的研究与分析。     

一种新颖并联运动坐标测量机的误差建模与仿真

给出了三自由度并联运动坐标测量机的运动学模型,依据全微分理论,导出测头位置误差与各运动副误差及移动副运动误差之间的相互关系,建立了该坐标测量机的误差模型。用计算机对所建误差模型进行了仿真,讨论了机构参数误差对测量结果的影响,为运动校正和控制奠定了基础。     

髋关节试验机中3SPS+1PS并联机构有限元分析

以髋关节试验机中3SPS+1PS并联机构为研究对象,通过UG建立了并联机构的实体模型,并利用ANSYS进行了静力和模态分析.通过对3SPS+1PS并联机构在某一工作位置时两种不同受力情况的分析,得到机构整体的应力应变分布情况,验证了机构的静刚度满足设计要求.通过模态分析,得到3SPS+1PS并联机构的固有频率和振型,分析了固有频率和振型对机构动态特性的影响.     

3-PRS并联机构误差分析及补偿研究

并联机构由于其自身结构的特点,正引起人们越来越多地关注。本文针对3-PRS并联机构进行了研究,在对机构进行运动学分析的基础上,考虑引起系统位置误差的因素,对并联机构进行了误差补偿。实验结果表明,经过补偿后,机构的精度得到了很大的提高,补偿方法具有实用价值。     

一种新型三自由度虚轴坐标测量机机构的误差建模与仿真

设计了一种新型三自由度虚轴坐标测量机机构,给出了其运动学正解模型,依据全微分理论,导出测头位置误差与结构参数误差及3个并联驱动杆长度误差之间的相互关系,从而建立起这种新型并联机构的误差模型;然后利用计算机仿真方法,验证了误差模型的准确性,分析了3个并联驱动杆长度变化以及结构参数误差变化对测头位置误差的影响,为该虚轴坐标测量机机构的加工制造及其误差补偿奠定了理论基础,该并联机构还可用于运动模拟器、并联机床等其它并联运动装备.     

基于3-P4R并联打磨机器人的误差综合

采用D-H法对3-P4R并联打磨机器人进行了位置分析,通过对位置反解方程进行微分,建立了原始误差存在于3条支链的误差模型,然后采用Matlab进行了数值仿真,验证了该算法可进行误差分析。运用独立误差作用原理和等效误差作用原理对误差进行综合和分配,为后续的误差补偿奠定理论基础。     

求一般6－SPS并联机器人机构的全部位置正解

研究了上下平台均不为平面的一般一般６－ＳＰＳ并联机器人机构的位置正解问题。首先建立了含６个变量的位置正解方程组，然后采用四元齐次化法，跟踪９６０条同伦路径，求出了其全部４０组位置正解。     

求一般6－SPS并联机器人机构的全部位置正解

研究了上下平台均不为平面的一般一般６－ＳＰＳ并联机器人机构的位置正解问题。首先建立了含６个变量的位置正解方程组，然后采用四元齐次化法，跟踪９６０条同伦路径，求出了其全部４０组位置正解。     

六自由度并行机器人动力学模型及仿真

采用一种广泛应用于串行机器人动力学建模的方法──自然正交补（ＮＯＣ）法, 结合ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ虚功原理,推导出了不含约束力的六自由度并行机器人动力学模 型,并将它写成机器人动力学模型的一般形式,从而证明了在广义力对应的广义坐 标下,其惯性阵是对称、正定的。以此模型为基础,对一个典型运动进行了动力学仿 真,仿真结果验证了此模型的有效性。