6-6型绳牵引并联机器人的方位空间研究

讨论了6-6型绳牵引并联机器人在实际应用和设计中的方位能力.该文通过绳牵引并联机器人的运动平台的力平衡分析,得到力和力矩平衡方程,将此力和力矩平衡方程写成矩阵形式,再应用克莱姆法则可以得出判断1个位形是否在运动空间中的方法.在此基础上,通过将1点的可能方位空间离散化,对每个离散点进行判断,就可以得到1点的方位空间.仿真结果表明:绳牵引并联机器人同杆支撑并联机器人相比其方位空间要小一些,运动平台半径和基础平台半径的比值越大方位空间越大,短边所对的圆心角越小方位空间越大.     

6自由度绳牵引并联起重机器人的研究进展

阐述绳牵引并联机器人的优点及应用领域,介绍基于矢量封闭原理,按绳的根数与末端执行器自由度数之间关系的绳牵引并联机器人的分类方法.指出每类机器人都可作为起重机器人用于货物吊装,以及在机构类型为欠约束的,由3根绳牵引的6自由度并联起重机器人的每个支链上加上1个移动自由度的杆支撑机构,从而产生新型6自由度机器人系统的概念.研究该类机器人机构构型配置与吊具可控工作空间的关系,提出简化而可行的反馈控制策略,以实用化吊具轨迹跟踪控制方案.拓展该新型6自由度机器人系统的含义,提出含3个刚柔混合支链的6自由度并联起重机器人的概念,并将其应用到对大型造船门式起重机的改造上.     

绳牵引并联机器人机构的工作空间性能研究

工作空间是评价并联机构工作能力的一个重要指标,传统的工作空间优化与求解方法极为复杂。本文提出了评价绳牵引并联机器人机构CRPM(Completely Restrained PositionMechanisms)工作空间性能的参数GCI(Global Condition Index),并基于矢量封闭原理分析其可达工作空间性能,并通过实例分析优化其结构尺寸。     

一种新型起重机器人的运动学分析与应用

阐述了绳牵引并联机构的特点及其在起重领域的应用,提出了1种新型起重机器人的构型设计,建立了该机构的运动学模型并对其进行位置分析和静力学分析,得到了该机构的位置正解和位置反解。在静力学分析的基础上,给出了确定工作空间的条件,并在MATHEMATICA环境下编程仿真,得到了该起重机器人的工作空间。最后对其水平控制功能进行了验证。     

空间绳牵引并联机器人多目标优化设计

以6自由度空间绳牵引并联机器人工作空间体积、最小索力和全局灵巧度为优化目标,在保证绳索张力范围的前提下建立了多目标优化的数学优化模型.采用神经网络-遗传算法求得优化的3组满意解,并采用灰色聚类法选择多目标优化时的权重系数.仿真结果表明该优化方法可以有效地实现结构的优化,为同类绳牵引并联机器人的设计提供了有益的参考.     

绳驱动并联机器人绳索拉力及工作空间求解方法研究

绳驱动并联机器人的驱动冗余性导致绳索拉力的求解复杂性、工作空间成为系统的重要指标。文中建立了机器人系统静力学和动力学的统一模型,对绳索拉力求解优化算法以及工作空间求解方法进行研究,通过MATLAB仿真求得了4根绳驱动康复机器人系统驱动绳索拉力和工作空间,验证了绳驱动并联机器人绳索拉力优化求解方法和工作空间计算方法的正确性。     

六自由度绳牵引并联机构的可达工作空间分析

提出一种由7根绳牵引的六自由度并联机构、建立其数学模型。对机构进行基于矢量封闭原理的可达工作空间分析，同时采用Monte-Carlo技术在Matlab环境下编程进行仿真，验证所采用分析方法的可行性。仿真结果是可达工作空间的数值近似表示，可通过提高所提取的点数来提高显示精度。     

关于6-SPS并联机器人机构工作空间的研究

提出用数值分析与优化相结合的方法对6-SPS并联机器人机构的工作空间进行研究.根据该机构的特点和应用需要,把上平台中心可达范围分别定义为定姿态可达空间和工作空间两类.对于给定结构参数的6-SPS机构,在确定工作空间的最高点和最低点后,即可快速计算出其工作空间的边界.考察了结构参数对工作空间的影响,得出一些规律性变化关系.这些结果可以用来确定6-SPS并联机器人机构的实际结构参数。     

大型造船门式绳牵引并联起重机器人的机构设计与运动学位置逆解分析

针对大型造船门式起重机存在的翻身作业不灵活、机械结构复杂等缺陷,将3根绳牵引的欠约束绳牵引并联机器人技术引入到对大型造船门式起重机的改造中,提出大型造船门式绳牵引并联起重机器人的概念.参照现有大型造船门式起重机的基本参数,按照1∶50的比例,对该机器人的机构参数进行配置,详细分析其广义运动学位置逆解问题并给出计算方法实例仿真表明,该机器人能实现6自由度的吊运任务.     

平面完全约束绳牵引并联机器人的多目标优化

针对平面完全约束的绳牵引并联机器人的多目标优化问题,给出了一种理想点法与遗传算法相结合的方法.首先以绳牵引并联机器人工作空间面积、全面刚度指标、全局灵巧度系数为优化目标,基于遗传算法进行全局优化,得到各个目标的理想点.然后采用理想点法建立多目标优化模型,并采用遗传算法对该模型进行求解.仿真实验表明,优化结果较为均衡,各模型有效解都接近相应单目标的理想点.所得结论可以为同类绳牵引并联机器人的设计提供参考.     

2-RRC-SPS并联机器人工作空间的研究

提出了一种并联机器人工作空间分析的解析方法,该方法以曲面分析为基础,结合并联机器人的运动特性,得到了并联机器人工作空间边界曲面的方程.以2-RRC-SPS并联机器人为例,分析计算了其工作空间.在此基础上,描绘出了并联机器人工作空间边界曲面及截面视图.分析结果表明2-RRC-SPS并联机器人的理论工作空间是一个不规则的实心球体,该机构具有几何形状规则的作业空间,是一种较为理想的能实现三维移动操作的并联机构选型,获得的结果可应用于该并联机构的设计之中.     

一种新型大过载飞行模拟器运动仿真分析

提出一种新型的基于绳牵引并联机器人技术的飞行模拟器,针对其大过载机动特性进行仿真分析。首先根据绳牵引并联机器人理论,设计了9根绳牵引具有6自由度的运动平台;通过建立平台动力学模型,设计了对干扰项进行补偿的前馈PD控制率;其中前馈项主要确保动态过程中绳索处于张紧状态。进一步给出了系统控制稳定性分析;并以大过载机动和单自由度俯仰振荡运动为例进行了数值仿真。分析结果表明,在大过载机动情况,瞬时正加速度超过4 g,平台位置能够迅速衰减并稳定;基于绳拉力前馈,可以避免绳索松弛,能够满足飞行员过载训练;俯仰运动也具有较好的跟踪特性。研究成果可为进一步分析工作空间、动态特性及控制稳定性等奠定基础,为绳牵引并联支撑的飞行模拟器设计提供指导与依据。     

吊装绳牵引并联起重机器人的建模分析

提出一种6自由度的绳牵引并联起重机器人,以取代现有的轨道吊.通过对绳牵引并联起重机器人进行构型配置并建模后发现,其动力学系统是具有8个输入量、6个状态量和输出量的冗余驱动的非线性系统.将非正则反馈线性化控制器引入到该系统中,得到一个线性化的系统.选择适当的输入控制律,即可得到一个关于轨迹误差的二阶常微分方程.在选择合适的反馈增益的基础上,可实现渐近稳定的吊运轨迹跟踪控制.仿真结果表明,吊具在x和y方向上的轨迹的稳态误差为零,但在z方向上的轨迹始终存在一个固定的稳态误差,必须通过改进系统的控制器来解决.     

绳牵引并联机构与多指手抓取的连接关系

由于绳牵引并联机构与等价的无摩擦点接触抓取模型存在结构相关性和力传递相似性,所以分析多指手抓取中一个位形的瞬时特性的很多工具,可以用来研究绳牵引并联机构的相关问题.利用平面对心抓取定理与Ebert-Uphoff提出的相关定理,确定2-2型1R2T机构的力封闭工作空间边界.文中指出,Canny关于3维封闭抓取的研究工作对确定3-2-2型,3-3-2型和3-3-3型的3R3T机构的力封闭工作空间边界有指导意义,但两者之间的真实关系还有待于进一步深入研究.     

并联机床工作空间求解方法研究

以一种3-TPT并联机床为例,对并联机床工作空间的两种求解方法进行了分析.首先通过求解并联机床的运动学逆解方程,利用工作空间的解析法求解出其工作空间,然后提出了一种利用虚拟样机技术对其进行工作空间求解的方法.这种方法思路清晰,方法简便,适用范围广,只需要建立并联机床的虚拟样机模型,给出约束条件,即可直观地求得其工作空间,无需复杂的推导过程.通过对两种方法的对比,指出了虚拟样机是一种更为直观、简单、实用的求解方法.     

一种新型并联工作台的空间分析

为了避免六自由度并联机构存在的制造成本高、工作空间与外形尺寸比不合理等缺点,提出了一种新型四自由度并联工作台.工作台的工作空间是衡量其性能的重要指标,因此必须要对它的工作空间进行分析.首先对工作台进行了运动建模,并在模型上建立坐标系,然后利用旋转矩阵找出工作台的动平台和机架之间的关系.从而推导出动平台四个铰链相对于机架的坐标,根据这些坐标和杆长的关系写出工作台工作空间的运动学方程,最终可以得到并联工作台的运动空间正解.     

基于2-UPR/RPS并联机构尺度对工作空间的影响

针对目前并联机构工作空间较小、在生产实际中适应性较差的问题,对2-UPR/RPS机构进行运动分析和工作空间分析.首先,通过螺旋理论求解机构自由度,再利用修正后的Kutzbach-Grübler公式验证2-UPR/RPS并联机构的空间自由度,使用闭环矢量法求解该机构三条支链的运动学逆解,通过改变动静平台大小比例和运动副布置方式,观察对并联机构工作空间的影响.最后,在数学建模软件中对2-UPR/RPS并联机构可达工作空间进行仿真分析.该并联机构在空间中具有两转一移三个自由度,工作空间形状规则,无空洞,无突变.在生产实际中可根据实际情况选择合适的运动副布置方式及机构尺寸,可使该机构在满足实际需求的情况下在具有较大的工作空间.     

一种空间3自由度并联机器人的工作空间和转动能力分析

研究一种空间3自由度并联机器人(HANA)的工作空间和转动能力.该机器人由定平台、动平台和三个连接支链组成,其动平台相对于定平台具有2个移动和1个转动自由度.该机器人具有以下特性:工作空间内无奇异;单自由度铰链结构和高转动能力.其具有显式封闭解的运动学反解有利于用几何方法表达其工作空间.文中首先分析其定姿态和可达工作空间;然后定义了一种评价转动能力的性能指标,并用该指标详细考查了该并联机器人的转动能力特性;最后得出了转动能力性能指标在其工作空间内的分别,这有助于进一步了解该机器人在工作空间内每一点的转动能力.该并联机器人可以广泛地应用在工业机器人、飞行模拟器、微型机器人和并联机床等行业.     

并联机床工作空间解析系统的开发

以丰田工机公司的HexaM并联机床为模型,讨论了刀架和刀架铰链的改造以及螺母高度等并联机床零部件的形状和尺寸对工作空间的影响,开发了对应倾斜滑动型、垂直滑动型、伸缩型以及回转型并联机床的工作空间解析系统.通过实验结果与仿真结果的对比,证明了所开发软件的正确性,该软件有助于新的并联机床的开发.     

6自由度绳牵引并联机构的运动学参数标定

首先提出一种8根绳牵引的转动自由度解耦的6自由度并联机构,并建立其运动学模型．接着引入用 2个倾角计对6自由度绳牵引并联机构进行运动学参数标定的方法,并利用该方法对该机构的49个主要运动学参数进行辨识．最后,通过计算机仿真,对辨识结果进行验证,从而为提高该机构动平台的位姿精度莫定理论基础．这种标定方法适用于一般6自由度绳牵引并联机构的运动学参数标定,在标定时也可用相似的测量仪器来代替倾角计．同时,可在控制系统中在线嵌入其对应的标定修正模块,以便连续地补偿机构的运动学参数误差．