欠秩三自由度3-UPU并联角台机构运动特性分析

分析了一种欠秩三自由度3-UPU并联角台机构(支链移动副两端转动副相互平行)的运动特性。首先，用反螺旋理论分析了在初始位置和发生位移后该机构的运动特性。其次，得到了在初始位置和发生位移后该机构的主螺旋。研究表明，该机构在不同的位置下有3个连续的移动自由度，即有相同的自由度数目及相同的自由度的性质．因而该机构是一种性能稳定的、适用的机构。通过研究，丰富了欠秩三自由度并联机构的理论。     

三自由度并联机器人操作平台的主运动螺旋研究

讨论三自由度并联机器人的操作平台的瞬时螺旋的确定方法,根据平面表示的空间运动螺旋的几何特性,提出基于二阶曲线分解理论的操作器运动螺旋系主螺旋的识别的解析方法,为自由度少于６的并联机构的运动特性及其操作器运动螺旋系的研究提供了必要的理论基础。     

基于主螺旋的一种三自由度支链嵌套并联机构瞬时运动分析

为研究一种三自由度支链嵌套并联机构的瞬时运动特性,对该机构的主螺旋进行了计算。在计算中首先利用虚拟机构法,建立了一阶影响系数矩阵。然后依据二次曲面分解理论并结合该机构自身特点识别了机构的主螺旋,进而以主螺旋为工具分析了机构的瞬时运动。结果表明:该机构在任意位型下的运动螺旋系皆为第五种特殊三系,且机构动平台可实现轴线沿z轴方向的360°旋转。     

并联机构的螺旋理论坐标简化方法

螺旋理论求解并联机构时,运动螺旋通常采用6个坐标表示。但是,对于某些并联机构,其所有的运动螺旋存在相同的恒为零的坐标。求解这些特殊的并联机构时,可将这些恒为零的坐标去掉,对坐标进行简化。用简化后的坐标表示运动螺旋求解并联机构,相当于对问题进行了降维处理,从而简化了求解过程。转动副的特殊轴线方向以及移动副的特殊移动方向会使得表示它们的运动螺旋中某些坐标恒为零,根据运动螺旋中恒为零的坐标数以及恒为零的坐标次序不同,对运动副进行分类。对这些运动副进行组合,构成单开链,进而综合出所有的可简化成3个坐标表示的三自由度并联机构,给出了这些机构的运动螺旋的简化坐标及反螺旋计算公式,并给出了部分机构的简图。采用简化后的坐标求解这些并联机构,可有效地简化分析过程,降低求解难度。     

少自由度并联机构真实运动分析

利用螺旋理论分析组成少自由度并联机构的转动副轴线和移动副轴线之间的几何关系,根据运动副轴线之间的关系,分析由于加工、安装等原因造成的机构运动副轴线可能存在的误差形式。给出当机器人存在不相交误差和不平行误差时,少自由度机器人的各分支对于机器人的动平台的约束形式,以及存在这些约束下,少自由度并联机器人可能实现的运动形式。对具有相同分支的少自由度并联机器人建立误差模型。给出机器人动平台的真实运动模型,试验验证了前面分析的正确性。     

一种新型三自由度并联机构的奇异性分析

提出了一种新型三自由度空间并联机构,根据螺旋理论分析了该机构的运动平台只能实现三维移动.利用坐标变换法建立了机构的位置和速度解析方程,并根据正、逆雅克比矩阵系统分析了机构的奇异位形.     

基于反螺旋理论的3-RSR并联机器人雅可比矩阵研究

运用反螺旋理论对3-RSR三自由度并联机器人的雅可比矩阵进行了研究。采用简单的方法,找到支链关节螺旋的反螺旋,从而得到了约束雅可比矩阵、驱动雅可比矩阵和完全雅可比矩阵,不但导出动平台的运动速度到驱动关节速度之间的映射,而且易于进行全面的奇异位形分析;3-RSR并联机器人无约束奇异,当支链的驱动旋转副轴线、被动旋转副轴线和球铰共面时,产生结构奇异。该文方法亦可用于其他三自由度并联机器人的雅可比矩阵研究。     

3-PRS并联机构运动分析及仿真

介绍了一种3-PRS空间并联机构,在用螺旋理论对该机构进行运动分析的基础上,用UG构建了该机构虚拟样机并导入ADAMS软件对其进行运动学仿真,利用ADAMS强大的运动仿真、函数、测量及后处理功能,验证了该并联机构是一个全对称的空间三自由度并联机构,动平台可以实现绕X轴、Y轴方向的转动及沿Z向的平动,与螺旋理论运动分析结果完全一致,为将来的原型样机设计、控制等研究工作提供了相关的参考依据。     

基于螺旋理论的转动解耦调平机构型综合

芯片与基板之间的平行度调节机构对倒装键合设备的成品率起着决定性作用。为研制该调平机构,基于螺旋理论分析了二自由度转动解耦机构的实现条件,综合出了一类含有3支链的转动解耦的并联机构。该类机构的支链1不含驱动副,由2个转动副组成;支链2和支链3各有1个驱动副,分别驱动动平台绕支链1中的一根转动副轴线旋转。针对其中一种只含转动副和移动副的构型进行了自由度验算,选择了合适的输入运动副,并利用ADAMS完成了该机构的运动学仿真。研究结果表明,该转动解耦的调平机构可应用于倒装键合设备、精密运动平台等多种场合。     

3-RPUU并联机构的奇异分析

3-RPUU是一种含UU支链的对称六自由度并联机构,通过计算其瞬时运动螺旋,分析了该机构的奇异位形。首先根据机构几何参数、输入量与动平台输出量计算了支链运动螺旋;然后采用封闭式矢量法,并结合各运动副回转轴线的几何关系,求出机构的位置反解与回转轴线的方向角,进而确定了动平台任意位姿时各运动副的瞬时运动螺旋;最后,根据瞬时运动螺旋推导了机构的奇异位形产生条件,并通过实例证明其适用性。     

基于小波有限元对注塑型腔内熔体的三维流动分析

分析了不可压缩、非等温、黏性非牛顿流体在型腔内的流动特点,应用小波有限元法准确地模拟出熔体型腔内充模流动模型,克服了传统有限元在工程奇异性问题求解中的不足。算例表明,数值计算结果与实验结果比较一致,该方法成功地模拟了注塑成形型腔内流体的流动过程的重要特征。     

一种少自由度并联机构误差特性分析方法

应用螺旋理论分析机构螺旋系及分支螺旋系，从机构不可控自由度和可控自由度两方面，通过虚设运动副，形成适用于少自由度并联机构的通用性误差特性分析方法(简称自由度法)，该方法无需误差建模，可单独分析特定误差对动平台输出的影响。以3-CUR并联机构为例，应用该方法进行误差分析，得到其误差特性规律。利用矢量法建立3-CUR机构的误差模型，并经仿真分析验证前述规律，根据此规律设计和加工样机，通过样机试验验证自由度法的正确性。     

一种3-CRCR/RPU对称并联机器人机构工作空间及运动学分析

提出一种新型对称3-CRCR/RPU并联机构,借助修正的Kutzbach-Grübler公式,结合螺旋理论进行分析,该机构具有4个自由度。根据几何约束条件列写矢量方程,以解析解形式给出该机构的运动学正解和逆解,基于逆解对机构速度和加速度进行分析,对机构雅可比矩阵分析知,该机构不含奇异位形且部分解耦。应用ADAMS软件建立仿真模型,验证运动学模型的正确性。根据机构各关节限制约束条件给出其工作空间,得出机构具有类斜六面体的α-β-z位姿子空间。最后,研究机构结构参数对工作空间的影响,并基于改进后的全局性能指标ηJ研究不同结构参数下机构整体性能分布,从而为该机构的空间轨迹规划、结构设计的优化问题提供参考。     

Geometric condition of 3UPS-S parallel mechanism in singular configuration

The existing researches on singularity of parallel mechanism are mostly limited to the property and regularity of singularity locus and there is no further research into the geometric relationship between uncontrolled kinematic screw and parallel mechanism in singularity. A 3UPS-S parallel mechanism is presented which fulfils 3-DOF in rotation. The regularity of nutation angle singularity is analyzed based on the Jacobian matrix, and the singularity surface of 3UPS-S parallel mechanisms is obtained. By applying the concept of reciprocal product in screw theory, the singular kinematic screw is derived when 3UPS-S parallel mechanism is in singularity. The geometric relationship between singular kinematic screw and singular configuration of 3UPS-S parallel mechanism is investigated by using programs in MATLAB. It is revealed that there are two kinds of situation. Firstly, the three limbs of 3UPS-S parallel mechanism intersect the singular kinematic screw in space simultaneously; Secondly, two limbs cross the singular kinematic screw while the third limb parallels with that screw. It is concluded that the nutation angle singularity of 3UPS-S parallel mechanism belongs to the singular linear complexes. This paper sheds light into and clarifies the geometric relationship between singular kinematic screw and singular configuration of 3UPS-S parallel mechanism.     

4-RRUR并联机构及其运动学分析

研究一种4-RRUR并联机构,这种机构速度快,刚度大。利用螺旋理论建立各分支的运动螺旋系,在此基础上计算出该机构的自由度数为4,并对驱动输入做出选择。从支链入手,应用矢量的矩阵表示方法,根据虚设机构的思想,建立4-RRUR并联机构各运动副的螺旋与机构输入、输出之间的关系。进而取各分支中只与主运动副有关的方程,建立广义速度、加速度的输入和输出的映射关系,并分别以广义坐标的1阶、2阶影响系数的形式表示,速度和加速度分析以显式表达出来。     

基于螺旋理论的3T1R完全解耦并联机构型综合

利用螺旋理论和独立驱动原则对3T1R类完全解耦并联机构进行型综合。首先根据期望3T1R完全解耦并联机构的运动特征(沿X、Y、Z轴方向的移动和绕Z轴方向的转动)和完全解耦并联机构的正逆雅可比矩阵必为对角阵的要求,利用螺旋理论来构造满足所期望形式的正逆雅可比矩阵;然后根据正逆雅可比矩阵所要满足的条件,确定支链驱动副作用于动平台上的使动螺旋,再得到该使动螺旋对应支链上的表示驱动副的驱动螺旋和除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,根据支链连接度的不同,可以配置支链的所有可能构型;最后根据并联机构运动原理依次取出四条支链连接动平台和定平台得到3T1R完全解耦并联机构。综合的并联机构的输出运动是由支链上独立的输入驱动提供的,且机构的正逆雅可比矩阵在运动过程中始终保持为对角阵,所以属于完全解耦并联机构,此类机构控制简单,具有一定的应用前景。     

INSTANTANEOUS KINEMATIC CHARACTERISTICS OF ASPECIAL 3-UPU PARALLEL MANIPULATOR

0 INTRODUCTIONA new hotspot of the research of parallel robots is the newstyle lower-mobility (2~5) parallel robots at present. Because osimple structure and low cost, the lower-mobility parallel robotcould be widely applied in industry and other field. O…     

3-UCR三自由度并联机构瞬态运动学研究

针对一种特殊3-UCR并联机构,基于反螺旋理论与虚拟机构法对其瞬态运动特性进行了分析,利用支链与动平台的一阶影响系数矩阵之间的关系,建立了此并联机构在螺旋坐标系下的瞬态运动数学模型,得出了一阶影响系数矩阵只与机构输入参数、机构构型有关的结论,同样此建模方法适用于其它欠自由度并联机构的瞬态运动特性分析。通过此数学模型,研究得到任意瞬态的螺旋系节距,表明该机构具有两转动一平动的瞬态运动特性,并利用动静平台平行位姿时的具体数值实例,验证了此瞬态运动特性符合前述分析结果。     

三自由度3-RPS并联机器人机构的运动分析

讨论了具有三自由度的３－ＲＰＳ并联机器人机构的运动分析。在这种机构操作器平台的六个运动位姿参数中，只有三个是独立的，而其它三个参数不是独立的。因此，这种机构的雅可比矩阵是一长方阵，这就是这种机构的运动分析的难点所在。本文根据这种机构的结构特点，给出了操作平台的输出运动参数的三个运动约束方程，并且建立了三个独立输出运动参数和三个独立运动输入参数之间的速度和加速度关系的显式数学模型，为这种机构的运动分析提供了简便有效的数学工具     

三转一移解耦并联机构型综合

通过分析解耦并联机构的输入输出特点,基于支链独立驱动原则和螺旋理论提出了三转一移(3R1T)解耦并联机构构型综合方法。首先,基于解耦并联机构的雅可比矩阵为非零对角阵的要求,利用螺旋理论构造出满足期望要求的正逆雅可比矩阵,以确定支链驱动副作用于动平台上的使动螺旋,再得到该使动螺旋对应支链上的表示驱动副的驱动螺旋和除驱动螺旋之外的其他运动螺旋系,根据支链连接度的不同,可完成支链结构螺旋系的配置;最后根据解耦并联机构分支组合原则,依次选取四条支链连接动平台和定平台,得到3R1T解耦并联机构。综合的解耦并联机构的输出运动是由支链上独立的输入驱动提供的,属于解耦并联机构,此类机构结构紧凑,控制简单,具有一定的应用前景。