基于预测补偿模型的绳索并联机构预松弛控制

本文分析了含绳长误差的绳索并联机构运动控制过程,设计了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络预测误差补偿模型的预松弛控制方法,提高了绳索并联机构末端位姿在运动过程中的准确性与连续性。本文基于矢量闭环原理建立了系统运动学模型,得到了绳索末端位姿的非线性误差模型,采用LSTM神经网络进行非线性误差的预测补偿。基于离散控制周期分配主、从控制绳,实现系统的预松弛控制,减小绳索末端的无序晃动。仿真结果表明,误差补偿之后,末端位姿精度有了明显的提高,而预松弛控制的位姿与索力相较于传统控制也更加连续,验证了该方法的可行性。     

并联机床的动力学特性对加工精度影响的分析

为了提高并联机床的加工精度,分析了并联机床的动力学特性对加工精度的影响。根据牛顿—欧拉方程,得到并联机床的动力学方程,解得连杆的驱动力;根据杆件轴向伸长量与受力之间的关系,得到连杆的长度误差;以无长度误差的连杆长度为优化目标,用优化的方法,得到动平台的位姿,并与连杆有长度误差时动平台的位姿比较,得动平台的位姿误差;根据刀具在动平台坐标系中位置,得刀具加工位置误差及对被加工零件精度的影响。结果表明：并联机床连杆的长度误差,引起刀具加工位置误差,使被加工零件产生形位误差和尺寸误差;并联机床电主轴偏心引起连杆的长度误差的扰动,产生刀具加工位置的扰动误差,影响被加工零件的表面粗糙度。     

Study on error sensibility of 4DOF UPU parallel manipulators based on probability distribution

以具有3平动1转动的4自由度UPU机构为研究对象,分析了机构对影响其自由度特性及运动误差的各类扭角误差的敏感程度.首先,建立了机构的运动学模型,给出了可能发生的各类误差分类.以给定一定概率分布的数值误差为条件,应用数值方法对位姿正解进行了两种情况的计算和分析,即计算和分析了在误差不变的情况下机构末端操作器的位姿误差随时间的变化,以及扭角误差按照一定概率分布的前提下机构末端操作器在某一运动瞬时的位姿误差.通过分析和对比得到的数值结果和模拟图形,得出了各类扭角误差对机构运动平台影响的不同结果,按照其敏感程度,给出了源误差的大小.     

新型3-RRC并联机器人机构精度分析

 根据三平移并联机器人机构运动学位置反解,利用微分理论建立了该并联机器人机构的精度模型。通过计算机仿真,分析了主动副的转动误差、结构参数误差和位姿变化对机器人机构精度的影响,为该机器人机构实际误差补偿与控制提供理论依据。     

ICF靶准直器位姿并联调整机构静力分析

惯性约束核聚变是一种人工可控的核聚变方法,其研究是当代自然科学研究的一个重大前沿课题,也是解决人类能源危机的重要途径。ICF靶准直器将实验靶定位在直径为数米的真空靶室中心,通过靶的位姿调整来使其保持在一个最优位置,因此靶准直器的位姿调整机构也将直接影响到打靶实验的精度。本文首先介绍了ICF靶准直器位姿调整机构的研究背景及意义,说明了ICF靶准直器及其调整机构的研究现状,并对实验室现有的ICF靶准直器做了简要介绍;接下来采用牛顿-欧拉法对设计的并联调整机构进行静力学分析;最后使用ANSYS Workbench对并联调整机构进行静态稳定性分析,确定变形引起的末端偏移量符合设计要求。     

精密小型Hexapod并联机器人标定实验及精度分析

为了提高精密小型Hexapod并联机器人的运行精度,对机器人进行了标定实验及精度分析.推导了Hexapod机器人结构参数的误差模型、设计了标定步骤和算法,并在三坐标测量机上对机器人进行标定实验;从机构角度对Hexapod机器人的间隙误差来源进行了分析,并推导了间隙误差对机器人位姿误差的映射关系数学模型;推导并分析了计算过程中最小二乘误差、牛顿-拉普森迭代误差的数学模型,分析了机器人结构参数的辨识精度.标定实验结果表明：经过误差补偿,机器人位姿坐标的最大位移误差由0.267 6 mm降为0.010 5 mm;最大转角误差由0.006 8 rad降为0.001 1 rad.Hexapod机器人标定及精度分析方法对于开发精密型并联机器人具有参考价值.     

2-UPS/(S+SPR)R并联机构伴随运动与正反解分析

目的分析含有闭环单元的三自由度2-UPS/(S+SPR)R并联机构是否具有伴随运动,并对该机构的位姿正逆解进行分析。方法利用欧拉变化得到旋转矩阵,结合机构的结构特性建立约束方程,分析机构是否具有伴随运动和机构的位姿逆解。利用粒子群(PSO)算法分析机构的位姿正解。结果该机构不具备z轴方向的转动伴随运动,建立了位姿逆解方程;通过PSO算法在输入驱动参数的情况下,可以精确地得到动平台的位姿。结论机构不存在伴随运动,通过PSO优化算法得到了位姿正解精确的数值解,为分析机构的工作空间提供了良好的基础。     

靶准直器悬臂调整机构装配误差分析

靶准直器(TAS)是惯性约束核聚变(ICF)靶场中的重要部件,其在靶室中的位姿是保证靶定位瞄准精度的主要因素之一。为了实现微米级的定位瞄准精度,需要利用调整机构对靶准直器位姿进行调整。为了实现高精度定位,有必要进行误差分析。本文采取直接线性化(DLM)方法对靶准直器调整机构末端的装配偏差进行研究。通过DLM分析了TAS的各个零件的形位公差敏感度系数,计算出了末端的装配偏差;同时分析出了对末端装配偏差造成较大影响的相关参数,并通过实验验证。对装配偏差影响较大的相关参数的研究,有助于后续TAS做出了合理的装配调整,减少装配偏差。     

基于锥孔靶标的机器人末端位姿间接测量方法

机器人的位姿误差是衡量机器人性能的重要指标,因此位姿测量是机器人校准过程中的重要环节。为简化机器人末端位姿测量过程,提出一种间接测量方法。首先设计靶标并建立靶标坐标系、将靶标安装在法兰盘上、标定出两者之间的转换关系;然后利用绝对关节臂测量机测量靶标上的锥孔,采用最小二乘法并结合靶标坐标系与法兰盘坐标系之间的转换矩阵计算出机器人末端位姿,并分析测量误差对位姿误差的影响;最后对KR5arc工业机器人末端位姿进行测量。实验表明:该间接测量方法相较于直接测量方法的优点在于不仅可以保证测量结果的准确度,而且可提高测量结果的紧密度、大大简化测量过程。     

新型可重组模块化并联微动机器人研究

针对国内各种结构并联微动机器人结构复杂、不易标定等问题,提出了一类新型的结构解耦可重组模块化并联微动机器人.根据任务要求,利用并联微动机器人构型原理,选择不同的运动支链模块可构建3-6DOFs（自由度）并联微动机器人.其运动支链模块是由简单的弹性运动副单元组成,采用一体化设计,从而保证微动机器人的精度要求,解决了并联微动机器人采用完全装配式装配误差大、整体加工式工艺性较差的技术问题.     

3-TPT平台误差的蒙特卡洛模拟

 通过对3-TPT五自由度并联机床机构进行分析,建立了误差分析数学模型,在此基础上,利用蒙特卡洛技术模拟分析了驱动杆杆长误差、虎克铰间隙对运动平台误差的影响。结果表明,该并联机构的输出误差较小,满足精度要求。此研究为实际误差的补偿及机构设计参数的优化奠定了理论基础,同时也为并联机构的误差估计提供了一种方法。     

微操作机器人视觉伺服控制系统的误差分析

功率放大器的输出误差、压电陶瓷的洄滞及蠕变误差、驱动器之间的耦合误差等是影响 机器人运动精度的关键因素。采用视觉伺服控制方法,提高图像处理速度,是降低微操作机器人运动误差的必要措施。     

并联机器人技术分析及展望

近年来并联机器人的发展已成为机器人研究领域的热点之一,在某些方面它具有串联结构所无法相比的优点,因而扩大了机器人领域的应用范围。本文对并联机器人机构学、运动学、系统控制策略等关键技术做了概括性分析,同时还介绍了两种新型虎克铰链模型,为高精度并联机构的设计提供了有利条件。另外文中对并联机构研究的热点问题做了详细分析并提供了新的解决方向,如高精度点位控制策略、误差分析与补偿等。最后对目前并联机构的应用及发展趋势进行了阐述,并指出了我国现阶段并联机构产业化中存在的一些问题与挑战。     

Design optimization of a spatial hybrid mechanism for micromanipulation

Traditional parallel manipulators suffer from errors due to backlash, hysteresis, and vibration in the mechanical joints. The hybrid mechanism is built through the reconfiguration of parallel-serial structure. In this paper, a new 3SPS + RPR spatial hybrid mechanism which has three degrees of freedom (DOF) and can generate motions in a microscopic scale is proposed. As a reliable compliant hybrid mechanism which provides micro/nano scale micromotion with high accuracy, it can be utilized for biomedical engineering and fiber optics industry. The detailed design of the structure is first introduced, followed by the kinematic analysis and performance evaluation. Based on the kinetostatic model, the joint and link compliances of the passive constraining leg are investigated. Second, a finite-element analysis of resultant stress, strain, and deformations is evaluated based upon different inputs of the three piezoelectric actuators. Finally, the genetic algorithms and radial basis function networks are implemented to search for the optimal architecture and behavior parameters in terms of global stiffness/compliance, dexterity and manipulability. The proposed analysis and optimization methodology is intuitive and effective that offers a constructive way for design optimization of the family of parallel/hybrid manipulators.     

多权值电容归一化方法的研究

基于并联模型且考虑了不同介质满场分布时电容值对测量电容值的影响,提出了一种多权值电容归一化方法,所建模型不仅适用于两相流还适用于两相流以上的多相流。实验结果表明:在包含2种以上介质的多相流图像重建中,使用多权值模型的图像重建精度的均方差为0.0044,明显优于并联模型的0.0322,因此,多权值模型能够提高图像重建算法精度。分析重建图像发现,该模型还能提高物场中心处的灵敏度,使得物场中心处物体的成像误差减小,从而提高重建图像质量。     

多边法位姿测量系统中跟踪方式对测量精度的影响研究

为了精确测量大尺寸位姿,建立了一种由7台激光跟踪干涉仪组成的大尺寸位姿测量装置。根据测量各反射镜的激光跟踪干涉仪数量的不同,采用322和331两种跟踪方式对位姿测量精度的影响进行仿真实验,从而发现被测点位置与基站构成平面的距离相关,由坐标解算公式推导被测点坐标值与测量基站之间的相对位置与测量误差间的误差模型,通过分析x、y、z 方向上误差对距离变化的敏感程度,发现z方向距离变化引起的误差最为敏感。当被测点与测量基站的距离由1300.8mm减小到0mm时,测量误差由2.2μm增大到2626.1μm。实际姿态测量结果表明:当采用一种跟踪方式时可以避免被测点与测站点平面过近,有利于提高系统测量精度,所提出的误差模型可为多边法位姿测量系统的优化布局提供一种量化的理论分析方法。     

飞机大部件位姿调整的关键测量特征点误差控制权值计算方法

为了实现飞机大部件的最佳位姿调整,基于层次分析-误差评定组合方法,研究了一种应用于综合评估数字化装配中关键测量特征点的误差控制权值的计算方法。采用引入权值的最小二乘法求解大部件位姿调整量,提高装配精度。通过层次分析(AHP)方法确定关键测量特征点主观权值,误差评定法确定关键测量特征点客观权值,两者结合综合评定关键测量特征点权值。以最小装配误差为优化目标,利用权值实现多个关键测量特征点的误差分配优化。实例分析中,将超差的对接交点误差由1.23 mm降低到了0.72 mm,满足各个测量点的容差要求。以奇异值分解算法求解目标优化初值,采用牛顿法迭代求解,得到部件的最优位姿,并以中后机身对接为对象分析验证权值分配的合理性。     

Optimum calibration of a parallel kinematic manipulator using digital indicators

This paper presents a calibration method for parallel manipulators using a measurement system specially installed on an external fixed frame.The external fixed frame is important as an error reference for calibration in certain operations,such as in the configuration of a parallel manipulator functioning as a machine tool where the workpiece is fixed to a worktable.The pose of the end-effector is measured using three digital indicators installed on the external fixed frame.To enable measurement,the end-effector is assumed to be a plane large enough that all digital indicators could touch.The error is defined as the difference between the theoretical and actual readings of the digital indicators.The geometric parameters of the parallel manipulator are optimized to minimize this error.This calibration method is low cost and feasible for compensating geometric parameter errors for a parallel manipulator.Optimal pose selection for the calibration is achieved using a swarm intelligence search algorithm.The method is implemented on a prototype of a six degrees-of-freedom(DOFs) Gough-Stewart platform constructed to function as a machine tool.     

大刚度法在结构动力分析中的应用、误差分析与改进

为检验大刚度法（LSM）的计算精度,以2自由度有限元模型为例,采用瑞利阻尼假设,分别基于一致激励和多点激励情形,输入4组地震动位移,分析了结构的地震反应并与传统理论方法结果做了对比。从理论上分析了LSM误差产生的原因,指出了它的适用条件,分别提出了适用于一致激励和多点激励的改进方法——基于地震动位移阻尼项修正的改进LS...