酒包生产线1R2T并联机构构型综合及运动学分析

酒盒包装生产线中的一工位因车间布局原因导致两生产线产生高度差,而该高度差易导致该工位酒盒底座的次品率增加。针对次品率高的问题,综合提出了一种1R2T的并联机构;基于螺旋理论及螺旋互易原理,综合出多种可满足工位需求的并联机构,并根据现场工况,选出2RPSRPR并联机构,该机构具有3个自由度,可实现1R2T功能;对该并联机构进行了逆解分析及工作空间描述,并根据生产线布局绘制该并联机构的三维模型,分析了机构运动的合理性。研究证实,利用旋量理论构型设计和实际工况相结合的方式是一种非常有效的理论分析方法。     

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。     

4个1R2T绳牵引并联机构的工作空间质量之比较

引入比例系数、质量系数和全局质量系数来衡量工作空间的大小和形状，针对4个1R2T机构，比较了动平台处于相同2个姿态时工作空间的大小和形状。结果表明：绳与滑轮(或动平台)的连接点重合时，通常会增大转动工作空间；以转动工作空间的大小为准．发现了1R2T的完全约束定位机构中最好的构型；m=2n的冗余约束定位机构对大的转角提供一个大的平动工作空间。     

基于离散蒙特卡洛的一种3T1R并联机构工作空间分析

针对一种拓扑结构为2-PRPU型的3T1R空间并联机构,采用离散式蒙特卡洛法,通过对动平台转动自由度作离散化处理,在输入对称的情况下,实现了整个空间并联机构的定姿态工作空间、可达工作空间和灵活工作空间的可视化。从定姿态工作空间、灵活工作空间和可达工作空间的角度分析2-PRPU型空间并联机构的工作性能,表明该机构动平台的可达工作空间范围较大,且大部分为灵巧工作空间。这为多自由度空间并联机构的研究和应用提供理论基础。     

一种零耦合度且运动解耦的新型3T1R并联操作手2-(RPa3R)3R的设计及其运动学

零耦合度(κ=0)及输入-输出运动解耦的三平移一转动(3T1R)并联机构,不仅运动学、动力学分析简单,而且运动控制与轨迹规划容易,因而在制造业中具有潜在的运用前景。根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和方法,设计出一种零耦合度且部分运动解耦的新型3T1R并联操作手2-(RPa3R)3R,并对之进行拓扑特性分析,给出了其方位特征POC、自由度DOF、耦合度κ等主要拓扑特征;基于序单开链(SOC)的运动学建模原理,给出了该机构位置正解求解的封闭形代数方程,并求得其数值解;基于导出的机构位置反解公式,分析了机构产生三种奇异的几何条件;同时,求解了机构的工作空间和转动能力;给出了该操作手机械结构设计的三维CAD模型。研究成果为该操作手的运动尺寸优化、样机研发以及动力学研究奠定了理论基础。     

基于线驱动原理的3T1R并联机器人运动参数分析

为满足较高的作业精细化程度要求,必须保证3T1R并联机器人运动参数的精确度.为此,提出一种基于线驱动原理的3T1R并联机器人运动参数分析方法.该方法主要以线驱动原理为基础,通过明确线性驱动器输出量与3T1R并联机器人运动参数之间的线性关系来获取运动数值,即首先利用传感器采集线性驱动器实际运行参量,然后通过Matlab软...     

避免瞬时运动2T1R并联机构的拓扑综合

介绍了一类避免瞬时运动两转动一移动(2T1R)并联机构综合的详细过程.根据约束螺旋与运动螺旋之间的几何关系,找到了并联机构瞬时运动产生的拓扑规律,可以简便地判断并联机构的瞬时运动,并用于避免瞬时运动的并联机构综合.在3-RPS并联机构基础上,综合得到两种结构新颖、避免瞬时运动的两转动一移动并联机构.     

一种含闭环结构单元的新型2R1T并联机构运动性能优化

提出了一种含闭环结构单元的新型2R1T并联机构—3-PPaS。推导获得了解析形式的机构位置正逆解,便于后续的运动规划及控制;采用数值搜索方法求解机构的可达空间,考察确定了机构转动能力与关键尺度参数的影响。进一步,应用雅可比矩阵条件数求解了反映机构转动能力的机构角速度性能全域指标和角加速度性能全域指标,并基于这两种性能指标,优选出了尺度参数的合理取值范围。相关成果为混联高效数控加工中心的研究奠定了理论基础。     

基于运动/力传递特性的1T2R并联机构构型优选

1T2R三自由度并联机构具有1个移动自由度和2个转动自由度,应用十分广泛。如何从大量的1T2R三自由度并联机构构型中遴选出具有工程应用价值的机型,具有重要的实际意义。运用基于螺旋理论的运动/力传递性能指标对3-PRRU、2-PRU-PRRU和2-PRS-PRRU三种1T2R并联机构进行构型优选,这里P表示移动副,R表示转动副,U表示万向铰。根据三种机构的运动学反解建立输入运动螺旋、输出运动螺旋和分支力传递螺旋的解析式,计算出整个工作空间上的运动/力传递性能指标并绘制图谱。性能图谱显示三种1T2R并联机构都具有较好的运动/力传递特性,并且奇异边界相似,其中3-PRRU并联机构优质工作空间最大。     

轨道平台位姿调整的多模式2R2T并联机构设计

环形轨道平台作为核主泵中空法兰螺栓在线运维装置的运行基准,其位姿快速精准调整是保证中空螺栓缺陷高效检测的核心技术。从几何形位、力平衡两个视角分析环形轨道平台的位姿调整需求,基于方位特征集理论,巧妙利用同轴共面U-U构型,综合出新型多模式2R2T冗余并联机构,其可通过变模式实现水平度(平面两轴旋转2R)和同心度(平面运动2T1R)的3R2T位姿调整;分析了2R2T机构运动模式切换机理,以刚化支链运动副及改变支链位姿实现运动模式的切换;以SPS冗余支链实现轨道平台支撑,保证机构调姿时力平衡及力操作。阐述了环形轨道平台位姿有序调整步骤;真空吸盘与支链运动副和末端快速夹具形成了期望柔顺支链模块,实现机构支链快速安装、切换和拆卸。     

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。     

具有连续转轴的对称2R1T三自由度并联机构型综合

为综合出更多具有连续转轴的并联机构新机型,提出一种具有连续转轴的两转一移（2R1T）并联机构型综合新方法。运用螺旋理论,给出该类机构约束螺旋的空间布置,提出并联机构连续转轴的判别条件,确定分支运动副类型及空间位置关系。基于分支约束力与分支运动副之间的几何位置关系,证明了该类机构能够实现连续转动。利用该方法对具有平面上任意直线为连续转轴的对称两转一移并联机构进行综合,并仿真验证了研究结果的正确性。该综合方法简单、有效。     

一类1T2R并联机构拓扑结构综合及优选

研究了一类1T2R并联机构拓扑结构综合和优选。应用平面机构的组成原理和约束特性,将1T2R并联机构拓扑结构视为由一条串接一转动副的1T1R平面并联运动链和两条空间无约束主动支链组成。统筹考虑机构位姿能力恰当性、支链结构力学合理性、机器人模块可重构性、位置逆解简易性和动平台结构紧凑性等准则,完成1T2R并联机构拓扑结构优选及性能验证。在此基础上,提出一种可继承Tricept机器人优点的新型五自由度混联机器人模块,该模块具有与Tricept机器人完全相同的运动学性能,且绝大部分部件可与Tricept机器人互换。     

1R1T远程运动中心机构的型综合

多自由度远程运动中心机构是微创手术机器人的关键部分之一。现有的远程运动中心机构通常采用直线运动单元实现器械沿轴线的移动,这种方式占用末端空间大,容易发生干涉。基于仿图仪机构提出一种末端紧凑型1R1T远程运动中心机构的型综合的新方法,这类1R1T远程运动中心机构可用于构造更高自由度的远程运动中心机构。依据仿图仪机构所属几何变换对其进行分类,并定义仿图仪机构之间的等价关系。通过结合两个相互等价的仿图仪机构,提出刚体运动跟踪机构的概念。在此基础上提出一种1R1T远程运动中心机构的型综合方法:通过刚体运动跟踪机构将1R1T机构中输出连杆的运动模式复制到远端,从而构成1R1T远程运动中心机构。通过该方法得到若干适合微创手术机器人的新构型。     

一种新型低耦合度半对称2T1R并联机构的拓扑设计及运动学

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论和方法,设计了一种可实现两平移一转动(2T1R)输出运动的半对称并联机构,并对该机构的方位特征集、自由度、耦合度3个主要拓扑特征进行了分析计算,表明该机构的耦合度为1。然后,基于序单开链(Single Open Chain,SOC)的运动学建模原理,求解了机构的位置正解,导出位置机构反解解析式;进一步根据导出的位置反解公式分析了该机构的工作空间及其转动能力,研究了机构发生奇异的条件;并对机构的速度及其加速度进行了仿真分析。最后,对机构应用于脚踝按摩仪的原理进行了分析。     

基于李群的两种1R3T并联机构自由度分岔

运用李群理论对1R3T(R--转动自由度;T--移动自由度)并联机构自由度分岔特性进行分析.简要介绍李群理论应用于并联机构自由度分析所需理论基础,对2-~xP~yR~yR~xR~xR/~yP~xR~xR~yR~yR并联机构和2-~xP~yR~uP~xR~xR/~yP~xR~vP~yR~yR并联机构进行自由度分析,通过对分支运动链产生的位移流形及所有分支位移流形的交集分析,证明这两种并联机构具有自由度分岔特性,其动平台的位移集合为{X(x)}∪{X(y)},进而得到具有自由度分岔特性的1R3T并联机构的分支位移流形为{G(x)}{G(y)}或{X(x)}{R(N,y)},同时给出机构的结构几何条件.当动平台平行于定平台时,该类机构处于奇异位形,此时动平台具有5瞬时自由度,机构的自由度分岔通过这一奇异位形实现,需要5个驱动器实现动平台运动的完全可控.     

一种新型3P-1R并联机构三维建模及运动仿真的实现

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理,构造了一种能够实现空间三维移动和一维转动的3P-1R并联机构,并运用CAXA实体设计软件构建了该并联机构的三维参数化模型。通过嘲与ADAMS之间的数据交换,实现了ADAMS环境下该新型3P-1R并联机构虚拟样机的运动学仿真。结果表明,新型3P-1R并联机构虚拟样机构建合理,运动仿真具有可信度。     

基于UG的3T-3R并联机构建模仿真研究

3T-3R并联机构中六个支链均由五个平行四边形机构串联组合成伸缩链,六个支链与静平台和动平台用S球副连接。用UG仿真了平台动态运动时的位移、速度、加速度的变化情况,通过六个并联支链其拓扑结构的位移与动平台的速度、加速度之间的关系,分析了影响动平台输出运动在空间为3平移和3转动共6个运动自由度的准确性和平稳性,研究结果表明并联机构设计方案和结构参数合理,具有较好的操作灵活性,为并联机构的控制提供了必要的依据,有着极其重要的意义。     

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。