Design considerations of high precision 6-HTRT parallel manipulator

Stewartinitialedasixdegrees of freedomparallelmanipulatorin1965.“Stewart platform”,aparallelmanipulator,isdefinedasarobotconsistingofatleasttwomainrigidbodieslinkedbymorethanonekinemat icschain.Theadvantages[1]ofparallelmanipulatorcomparedtoserialoneare…     

Kinematics of novel 6-HTRT parallel robot

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基于粒子优化算法的并联机器人误差建模分析

以6?PTRT并联机器人为研究对象,建立其位姿误差模型,利用单支链闭环矢量法,依据输入输出关系,建立误差方程。依据6?PTRT并联机器人的位姿误差模型,将机构误差转化为驱动杆误差,利用MATLAB软件分析各个驱动杆杆长误差参数对其输出位姿误差的影响;建立并联机器人位姿误差修正的目标函数,利用基于带收缩因子的自适应权重粒子群算法寻优各个驱动杆误差参数,修正末端位姿、提高运动学精度,为6?PTRT并联机器人动力学、位姿标定以及轨迹规划和控制等问题提供理论依据。     

基于雅克比矩阵求解并联机器人位置正解方法

并联机器人位置正解一直是并联机器人研究的难点之一,本文提出了一种基于雅克比矩阵求解并联机器人位置正解的新方法,该方法利用并联机器人的初始位置及雅克比矩阵,能够快速求解并联机器人的位置正解,此法可用于并联机器人的实时控制。最后以求解6-PSS并联机器人正解为例,验证了该方法的可行性和正确性。     

面向仿生机器人的青蛙跳跃轨迹采集方法

青蛙跳跃运动的轨迹和姿态变化规律是研究仿生机器人生物运动机理的基础,针对其运动信息难以获得的问题提出了一种空间运动轨迹提取方法。该方法能同时获取青蛙运动的侧视图和俯视图,在进行透视效果修正后,可得到关节点的三维坐标,并通过迭代方法降低了修正系数引起的误差。针对逐点逐帧分析造成计算量大的问题,建立了一套采集程序对图像进行处理,最终可输出青蛙各点位置、速度和加速度曲线及其各个关节角随时间的变化曲线。实验得到的运动信息及分析结果,可用于跳跃机器人的设计与控制。     

3UPS-1S并联机构的运动学分析

以3UPS-1S机构为研究对象,使用Grubler-Kutzbach自由度公式计算了机构的自由度,通过机器人学及机构学理论确定动、静平台坐标系、旋转矩阵,并根据机构几何关系推导出机构位姿逆解、正解方程,再由位姿方程求导得到雅克比矩阵,从而得到速度逆解、正解方程。分析结果表明：结构调整的3UPS-1S机构满足空间三维转动,且在动平台承受重载时,操作平稳;运动学分析得出机构的位姿正、逆解,速度正、逆解,对此类机构的理论研究很有意义。     

基于逆运动学的6-UPS并联机构运动学参数辨识方法

为了提高6-UPS并联机构的定位精度,研究了一种基于逆运动学的6-UPS并联机构运动学参数辨识方法.首先基于逆运动学建立了6-UPS并联机构的运动学参数辨识模型,然后通过Levenberg-Marquardt最小二乘法对模型进行求解,最后对该算法进行了仿真验证.结果表明该算法可以很快收敛,在测量设备没有测量误差的理想状态下,参数辨识精度达到10-10mm.在测量设备存在1μm、1″的误差状态下,参数辨识精度达到10-3mm,足以满足大部分应用场合下6-UPS的位姿精度要求.     

An on-line tool path smoothing algorithm for 6R robot manipulator with geometric and dynamic constraints

The tool path smoothness of the industrial robot directly influences the dynamic performance of its motion control. Therefore, it is important to smooth the path that is composed of small linear segments, in order to achieve continuous and smooth movement.This paper uses the FIR filter interpolation method to generate the smooth tool tip position and tool orientation trajectory for robot manipulators with 6 rotational(6R) joints. The geometric smoothness and motion interpolation are achieved in one step.The maximum velocity and acceleration of joints are constrained when calculating the time parameters of the FIR filter. By specially designing the overlapping time at transition corners, the tool tip position and tool orientation deviations are all constrained in the workpiece coordinate system. Considering the complexity of the inverse kinematics of the robot, in order to constrain the velocity and acceleration of robot joints, this paper proposes a simplified method which directly establishes the relationship between joint motion and tool motion through the derivative of joint motion to tool motion without considering the inverse kinematics. Simulation and experiment results show that the algorithm can generate continuous acceleration commands of the tool tip position and tool orientation within the corner error tolerance. The preset velocity and acceleration limitations of six joints are all constrained well. Comparisons with existing algorithms demonstrate advantages of the proposed method.     

3-RRRT并联机器人解耦控制

研究一种3-RRRT新型高速搬运机器人解耦控制方法.依据第一类拉格朗日方程建立了3-RRRT型并联机器人的动力学与系统机电模型,根据其动力学模型特点,提出一种改进的计算力矩解耦控制方法.在运用违约修正约束稳定法对动力学模型进行求解的基础上,利用Matlab中的Simulink软件平台进行了并联机器人解耦控制数值仿真,结果表明所采用的解耦控制方法达到了较高的控制精度,适合于3-RRRT型并联机器人.     

6-PRRS并联机器人正运动学求解

采用分类神经网络形式,利用运动学逆解,通过遗传算法结合Levenberg-Marquardt训练方法,可实现机器人位置从关节变量空间到工作变量空间的非线性映射,从而求得并联机器人运动学正解估计值,然后通过拟牛顿迭代计算可求得精确解,将此方法应用于6-PRRS并联机器人,结果表明:该方法计算精度高,耗时少,可应用于并联机器人的任务空间实时控制或求解并联机器人的工作空间。     

7自由度操作手运动学灵活性研究

本文研究了机器人冗余式操作手运动学问题。应用广义道理论分析了冗余式操作手逆运动学解,在操作空间分析的基础上,指出了7—D操作手构形的灵活性判据——σmin,即Jacobian矩阵的最小奇异值,并用于选择操作手的最优工作位置、构形。     

由支链构造并联机器人雅可比矩阵

为获得并联机器人雅可比矩阵,以移动平台上两点速度关系为基础,推导出一种由各支链机构雅可比矩阵构造并联机器人机构雅可比矩阵的表达式.该方法可用于并联机器人机构或混联机构雅可比矩阵的自动运算,乘法运算次数比排除了柔性杆件的Monsarrat和Gosselin推出的并联机器人机构雅可比矩阵形式少.通过平面5R并联机器人机构算例验证了该方法的正确性.     

新型3-TPS并联机器人平行机构的约束与运动学分析

目的为完善并联机器人理论．解决并联机床产业化关键技术．方法用螺旋理论方法分析平行机构的约束特性，并计算其自由度；用空间坐标转换理论推导出平行机构的雅可比矩阵；用仿真方法分析了机构的奇异性，获得工作空间的可操作度变化范围．结果新型3-TPS并联机器人的动平台只能作沿Y、Z两轴的平动和绕Y轴的转动。平行机构有3个自由度．结论由于平行机构对并联机器人的约束，使新型3-TPS并联机器人具有3个自由度，通过雅可比矩阵和机构奇异性的推导和计算，得到平行机构在工作空间中没有奇异形位和不定形位的结论．该方法可应用于类似并联机器人的结构设计与运动学分析中．     

一类偏微分方程的几种并行迭代算法

许多工程和物理应用问题的求解通常都归结为求微分方程数值解,其核心是高效地求解线性方程组。基于单机性能不可能满足大规模科学与工程问题计算需求的考虑,针对一类偏微分方程,采用区域分解法给出了相应的并行差分格式,并在3种基本并行迭代求解算法的基础上提出了改进的红黑排序法和基于投影技术的并行算法,通过程序设计对这些迭代算法的加速比、并行效率等进行了分析,验证了算法具有良好的并行性和有效性。     

扩压器型面局部张角的计算及附面层修正

本文主要研究成果是对采用等压力梯度及等速度梯造型规律的扩压器各截面型面局部张角提供了一种精确的理论计算方法。并为采用参考文献[3]进行扩压器附面层位移厚度的计算提供了条件。     

基于点球约束的七自由度机器人误差建模与参数辨识

自动化装配对于机器人绝对定位精度提出了更高的要求,由于各种误差因素的影响,机器人理论位姿和实际位姿总是存在着一定的误差,若绝对定位精度过低,容易导致装配过程中零部件之间发生碰撞,严重影响着装配机器人的应用与推广。标定技术是提高定位精度的主要手段,误差建模、数据测量、参数辨识是标定与误差补偿过程中的重要环节。为此,提出了一种基于点球约束的机器人误差建模与参数识别方法：1)通过在机器人末端安装的六维力传感器反馈末端受力情况控制机器人以多种姿态使标定锥与靶标球球面重合,记录接触时各关节的位置数据;2)以靶标球球体半径为适应度函数,利用遗传算法辨识误差参数,从而建立完整的误差补偿模型。以自主研制的七自由度装配机器人为研究对象,针对装配机器人的结构特点,由正向递推建立机器人的正运动学方程,应用固定关节法与反变换法获得机器人逆运动学方程;基于D-H模型,建立机器人的运动学误差模型,在理论研究中,预设定误差参数与位姿变换矩阵,通过牛顿迭代法获取了关节变量值,将关节变量值代入正运动学方程进行验证,利用遗传算法进辨识误差参数,将辨识结果代入运动学模型中进行验证,机器人定位精度得到明显提高。通过实验,采用点球式标定方法采集机器人关节数据,应用遗传算法辨识误差参数,将所求得的误差参数代入误差模型中进行实验,绝对定位精度提升了76.74%,验证了基于点球约束的机器人误差建模与参数识别方法的有效性,为多自由度机器人标定研究提供有益参考。     

并联机构运动学与奇异性研究进展

为了发展更多新型结构的并联机器人,克服传统并联机器人工作空间较小、奇异性与运动学正解分析复杂的缺点,针对并联机构运动支链结构形式,将并联机构分为杆支撑并联机构、绳牵引并联机构和钢带并联机构,并介绍了这3种并联机构的运动学原理.针对这3种并联机器人机构形式,从运动位置、工作空间、奇异位形3方面,对国内外并联机器人运动学与奇异性的研究现状进行详细的阐述.分析钢带并联机器人结构与驱动方式的特殊性,对钢带并联机器人在运动过程中由于钢带承载力有限导致失稳所带来的问题进行探讨.结果表明,并联机器人运动学与奇异性的理论研究方法还不成熟,需要从结构设计和理论2方面进行突破才能解决并联机器人发展的瓶颈问题,从而拓宽并联机器人的应用领域.     

Research of Parallel Robot Program Grade Motion Control

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＰａｒａｌｌｅｌＲｏｂｏｔＰｒｏｇｒａｍＧｒａｄｅＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＫＯＮＧＬｉｎｇｆｕ；ＨＵＡＮＧＺｈｅｎ；ＣＡＩＨｅｇａｏ；ＪＩＡＨｏｎｇｙｕ（孔令富）；（黄真）；（蔡鹤皋）；（贾红瑜）（ＴｈｅＲｏｂｏｔＲｅｓｅａｒｃ...     

5-3型6-SPS并联机构位置分析的正逆解析解

应用基于序单开链的机构结构理论,分析计算出5-3型6-SPS并联机构的耦合度为0,直接通过依次求解各个基本运动链的位置求出了机构位置正解的解析表达式,无需复杂的数学推导;又通过求解位置反解及算例,验证了位置正解的准确性。该方法计算简易、几何意义明确,得到的位置正、逆解析式有利于实时控制及工作空间、误差分析等的理论求解与分析。     

基于平行机构约束链的三轴联动平台误差分析与建模

并联机器人中的约束链处于从动地位,由约束链产生的误差很难消除,直接影响到整个机构的运动精度,研究约束链误差对并联机器人整体误差的影响具有重要意义。以设计的三轴联动平台为例,分析了具有平行机构约束链的机构误差问题,建立了平行机构约束链误差数学模型。通过实例分析可以看到,具有平行机构的约束链转角误差和杆长对终端误差影响较大,误差是随交角变化的函数,由此可以找到误差最小的姿态。