基于D-H法的多连杆正铲挖掘机运动学分析与包络图绘制

提出并研究了一种3自由度的多连杆正铲挖掘机机构,并运用D-H法对该挖掘机构进行运动学数学建模,得到铲斗位姿的正反解,模拟动臂提升和水平推压工况,分别得到提升状态下铲斗姿态角变化情况和水平推压过程中3组液压缸长度的关系。最后基于运动学正解和奇异判断条件在MATLAB平台上实现该多连杆正铲挖掘机构包络图的自动绘制,结果显示其挖掘范围满足工作要求。本研究为该机构的优化设计、动力学分析和控制系统的设计提供了基础。     

3-RRR型并联机构运动学研究

针对3-RRR型并联机构的输入及输出构件间的位置关系展开研究.基于运动螺旋理论,分析了该机构的自由度性质,并确定了主动副的位置;建立了机构的逆运动学方程及正运动学方程,并对给定运动平台的位姿进行了数值计算,以验证所建立方程的正确性;研究了机构的运动解耦性以及运动平台的工作空间大小与连杆长度变化的关系;最后,对给定运动平...     

3-PRS并联式钻尖刃磨机床运动学研究

机构的运动学分析是揭示机构运动本质的手段,并联机构的自由度分析是机构运动分析的基础,只有正确地分析出并联机构的自由度才能正确地描述其动平台的位姿.本文首先分析了3-PRS并联式钻尖刃磨机床的自由度,并确定描述此机构动平台的位姿（位置和姿态）参数,然后对此机床的位置反解进行了较详细的分析.     

3-SPS/PPS并联机构运动学分析

为了实现一种空间上三维转动和两维平移的运动形式,提出了一种3-SPS/PPS为构型的五自由度并联机构,该机构的驱动支链为SPS支链,约束支链为PPS支链.应用螺旋理论对3-SPS/PPS并联机构的支链进行了理论分析,对并联机构的自由度进行计算,求出了并联机构位置方程的表达式.通过三维建模软件建立了3-SPS/PPS并联机构的模型,利用ADAMS软件进行运动仿真分析,从而得到了3-SPS/PPS并联机构在逆解下的位移曲线变化图,同时得到了在正解下的位移、速度和加速度运动曲线图,验证了3-SPS/PPS并联机构的自由度,为并联机构的应用提供了理论参考.     

3-PPRR并联分拣机器人机构的运动学建模与仿真

对具有空间三平移自由度的3-PPRR并联分拣机器人进行运动学分析.基于机构的运动约束方程,求得机构的位置逆解的解析表达式.使用牛顿迭代法得到该机构的位置正解的数值解,并通过算例验证了其正确性;建立了机构输出运动参数与输入运动参数之间的速度和加速度关系的数学模型,得到机构速度、加速度正反解;通过在ADAMS中的运动仿真对所规划的运动轨迹进行验证.     

一种六足铲斗机器人腿部机构工作空间设计

首先,介绍了一种六足铲斗机器人,其腿部采用一种3自由度RPR+R(2RPR+FD)串并混联机构。其次,建立了该腿部机构的位置反解,基于极坐标边界搜索方法绘制了其足端工作空间三维图,分析了腿部机构几何参数对工作空间高度和长度的影响规律。最后,考虑到该机器人的越障能力、行走速度以及铲斗作业时的位姿变化要求,设计了腿部机构工作空间。该机器人在受灾场合中进行障碍清除、物资搬运以及对易燃易爆物隔离等方面有很好的应用前景。     

一种2SPS+RPRR并联机构的运动学与工作空间分析

提出了一种2SPS+RPRR型4自由度并联机构,该机构具有两根直线驱动分支和一根非直线驱动分支。通过调整非直线驱动分支中定长杆的长度,可以改变机构的运动性质和工作空间。运用修正的Kutzbach Grübler公式计算了机构的自由度。在机构位置解析公式的基础上,采用移动Jacobian和转动Jacobian对机构的速度进行了分析。运用CAD变量几何法求解了机构的工作空间。所提出的2SPS+RPRR并联机构具有3个分支和4个自由度,相比于其它4自由度并联机构来说,结构相对简单,工作空间较大。     

3-PRU并联机器人机构及其运动学

提出了一种空间3自由度并联机构3-PRU,该机构有动平台、定平台和三个连接支链组成,动平台相对于定平台有2个转动和1个移动。该机构是个过约束机构,结构简单、对称,刚度高,控制简单。文中建立了运动学方程,通过计算给出了位置反解和Jacobi矩阵。     

正铲液压挖掘机挖掘性能图谱叠加分析法

大型正铲液压式挖掘机的主要工作装置是由动臂、斗杆、回转机构、铲斗等几个部分组成的串联开链机构,这种构造的主要优点是:运动灵活、构造简单、操作方便等,在实际工作中得到越来越广泛的应用。本文是以提高挖掘机的性能为出发点,对正铲液压型挖掘机的工作装置机构进行分析研究,以正铲液压挖掘机的各铰点、豆齿尖以及重心为坐标,建立推广了正铲液压挖掘机性能方面分析的力学模型。在此基础上,第一次提出正铲液压挖掘机的性能的图谱叠加的分析方法。这种方法是把各种工况下的11张图叠加在同一张图谱上再进行研究分析,这样比原来能更加全面并且直观的反应出正铲液压挖掘机的挖掘性能。从而实现对正铲液压挖掘机的工作装置的整体优化。     

一种2R1T并联机构位置反解和工作空间分析

设计了一种带封闭支链的2R1T并联机构，机构主体组成包括定平台、动平台、两条RPS支链、一条由封闭支链2SPR和S组成的支链。通过改变三个P副的位移大小来控制动平台的位置及姿态。基于螺旋理论，对2T1R并联机构进行自由度分析，分析得到该机构有两个转动自由度和一个移动自由度。建立机构运动学的反解模型并进行反解求解。应用SolidWorks建立2R1T并联机构的模型并用Matlab建立运动学模型。应用数值搜索法基于位置反解在Matlab中求解得到并联机构的工作空间。     

4足机器人腿部机构运动学分析及步态规划

为提高足式机器人的承载能力与运行稳定性,提出了一种基于3UPR并联机构的4足机器人,并对其运动性能进行分析. 运用螺旋理论对该机构进行自由度分析,通过位置反解模型对机器人腿部机构进行运动学分析,得到驱动进给量和驱动速度. 通过ADAMS仿真与理论计算结果的数据对比,验证模型建立的正确性. 通过求解速度雅克比矩阵对机构进行奇异性分析. 根据单腿的运动轨迹,对机器人进行对角步态规划. 结果表明该机构具有X、Z方向转动和Y方向移动的3个自由度. 该机构不存在奇异位置,且具有良好的运动性能. 步态仿真结果表明,机器人可以在平地上实现平稳运动,前进速度达到135 mm/s.      

3-(P)US/PU 3自由度并联机构运动学优化设计

研究了一种带恰约束从动支链的3自由度并联机构的运动学优化设计.该机构采用3-PUS/PU拓扑结构,可实现一维平移和两维转动自由度.在构造出该机构全速度雅可比矩阵的基础上,以支链误差传递率为性能指标,在考虑必要机械约束的基础上,采用遗传算法实现了该机构的尺度参数优化设计,并给出相应算例.由实例可知,经优化得出的尺度参数合理.此优化方法同样适用于其他类似并联机构的运动学设计.     

非对称液压缸的动态特性仿真研究

根据液流的连续性原理,通过对非对称液压缸进行受力分析,研究非对称液压缸的动态特性。在此基础上,提出非对称液压缸的数学模型,得到了液压缸阻尼比、固有频率间的关系。根据其数学模型,运用MATLAB软件对挖掘机铲斗液压缸动态特性进行仿真,得到了非对称液压缸的速度响应曲线和大腔的压力曲线,直观地揭示了其动态特性。通过对影响铲斗液压缸动态特性的主要因素的分析,提出了加快其速度响应和改善其运动平稳性的实用措施,指出降低铲斗液压缸的超调量与提高铲斗液压缸的响应速度存在矛盾,需要针对具体情况协调考虑。     

一种新型4-PUU并联机构运动学分析

介绍了一种新型4-PUU并联机器人机构，该机构可以实现空间三维的移动和绕Z轴的转动。文中利用螺旋理论分析了机构的约束特性，计算了它的自由度数目，讨论了输入的合理性：给出了机构位置反解方程和机构速度方程并分析了机构奇异位形和工作空间。该并联机构结构对称，机构较简单，可以用来开发工业机器人，定位平台等。     

非对称4自由度3SPS+PS并联机构平台的力结构性能分析

非对称4自由度3SPS+PS并联机构中,4条支链在联接动静平台四个角点,以该机构为研究对象,建立了机构模型与运动学模型,并得到运动雅克比矩阵。根据运动雅克比矩阵与力雅克比矩阵的对偶关系,得到机构的力雅克比矩阵。给定动平台的负载及位置,建立受力模型,分析当负载在作用点0°~360°变化时,四个移动副的受力情况。采用MATLAB软件画出其受力图。运动学模型的建立以及分析结果对该平台样机的控制以及强度校核有指导意义。     

4自由度串联式机械手轨迹运动学的分析

为了实现4自由度串联式机械手的轨迹控制,为实验室设计一种4自由度串联式机械手的结构,基于D-H坐标变换理论,建立了该机械手位置运动学模型,研究了该模型的正、逆解问题。通过计算机仿真,验证了该模型及其正解的正确性。以此为基础,分析了该4自由度串联式机械手的工作空间,并导出该模型逆解的解析式,为实现该机械手的轨迹的精确控制奠定了基础。     

基于灵敏度分析的轮式装载机铲斗设计

为了解决传统基于经验和类比的设计方法不能设计出截面形状优化的装载机铲斗,不能定量分析铲斗形状变化对装载质量和掘起力的影响问题,提出了一种基于灵敏度分析的铲斗设计方法.通过灵敏度分析建立铲斗回转半径与铲斗斗容、装载机掘起力之间变化曲线,根据灵敏度曲线定量分析铲斗回转半径对铲斗斗容和装载机掘起力的影响程度.提出在满足铲斗斗容设计允许误差的前提下选取装载机掘起力最大的点来确定对应的铲斗截面几何形状参数,并以某型号装载机铲斗设计为例进行了验证.该方法能定量分析铲斗截面几何形状参数对铲斗装载性能的影响,可以支持铲斗快速变型设计.     

一种新型两自由度高速并联机械手的尺度综合

对含被动支链的两自由度平动并联机构的概念设计进行了研究,归纳了被动支链的几种可能构型.运用螺旋理论对被动支链进行自由度分析,进而提出了一种新型高速并联机械手机构,该机械手包含两条主动支链和两条被动支链,其中被动支链用来对动平台的姿态进行约束,并提高机械手的刚度.在进行运动学分析的基础上,以机械手雅克比矩阵条件数在工作空间上的平均值和最大值的加权值为性能指标,对该并联机械手机构进行了尺度综合.研究表明,该两自由度平动并联机械手可与一单自由度进给机构组合,构成一个三自由度平动混联机械手,适用于工业领域的高速拾放操作.     

多级组合型大角度变幅机构的动力学特性

为研究自主设计的多级组合型大角度变幅机构的动力学特性,采用层次化的求解方法,计算该变幅机构的位置正解方程、位置反解方程、一阶速度雅可比矩阵和二阶加速度海森矩阵,再建立该变幅机构关于主动副的标准形式拉格朗日动力学方程。基于MATLAB仿真分析2种变幅方式下前液压缸和后液压缸的载荷情况,搭建多级组合型大角度变幅机构的试验平台并进行试验研究。研究结果表明:该动力学模型能够预测多级组合型大角度变幅机构的动力学特性,与后液压缸先收缩再前液压缸收缩的变幅方式相比,前液压缸先收缩再后液压缸收缩的变幅方式具有更优的力学性能。     

一种2R2T并联机构的运动学及性能分析

研究了一种具有4条支链和2个运动平台的并联机构,其中2个运动平台通过1个转动副相连.利用位移群理论分析了机构的自由度,2个动平台都有2个转动和2个移动自由度.对机构进行了位置分析,得到了正解的封闭解.给出了机构的雅可比矩阵,分析了机构的奇异位形和刚度性能.所提出的机构在工业和医学领域具有良好的应用前景.