4UPS+UPU并联机构运动学分析

并联机构的运动学是研究其动力学特性和控制系统设计的基础,运动学的求解过程对并联机构后续的运动学和动力学特性分析影响很大。基于欧拉变换法,对4UPS+UPU并联机构进行了运动学分析,推导出位姿、速度和加速度的解析表达式及Jacobian矩阵和Hessian矩阵。通过数值仿真,得到了在给定动平台运动规律下的驱动支链长度、速度和加速度的变化规律。仿真结果表明驱动支链长度、速度和加速度的变化曲线均过渡平滑,有利于驱动杆的控制,有利于保证的机构动态特性。     

一种基于3-UPS并联机构的六维控制器运动学分析

对基于3-UPS并联机构的六维控制器进行了运动学分析,计算求解了3-UPS并联机构运动学正解和反解,同时运用MATLAB软件对其进行了运动学仿真,仿真结果证明了机构运动学正反解的正确性.运动学分析结果将为六维控制器结构参数优化设计以及控制电路的设计提供理论依据.     

蠕动转向关节动力学建模与分析

为确立拱泥机器人蠕动转向关节的运动关系,提出了可实现直行和转向运动的3自由度并联机构动力学模型.基于对3-UPS并联机构运动特性的分析吗,首先建立了3-UPS运动学模型,得出3-UPS并联机构动平台和各支链的速度以及加速度关系式.基于Lagrange方程建立3-UPS并联机构的动力学模型,确立了系统的驱动力、驱动力矩以及各个支链主动杆的驱动力.利用Matlab软件对其动力学模型进行仿真分析,得到的驱动力和驱动力矩变化曲线为拱泥机器人控制系统设计提供了技术支撑.也为少自由度并联机构动力学分析提供参考.     

两自由度4-UPS/U并联机构位置逆解分析

以模拟船舶纵横摇摆运动的灵巧度与位置为研究对象.采用螺旋理论建立并联机构驱动与约束的完整雅克比矩阵,对4-UPS/U并联机构的完整雅可比矩阵进行奇异值分解,利用Grassmann线几何法得到并分析机构可能存在的奇异位,采用条件数k分析了4-UPS/U并联机构的灵巧度,提出一种较好避免上述奇异位的机构构型.根据机构运动几何约束条件,运用矢量代数法建立该机构的运动学位置逆解模型,编制Matlab程序,仿真得到杆长随角度转动的变化规律.     

一种新型六自由度可重构并联机构的奇异性分析

文中针对一种新型六自由度可重构并联机构进行了奇异性分析。首先利用旋转矩阵法与闭环矢量法建立机构的位置反解方程,然后对其求导并整理成关于机构的输入与输出的矩阵方程形式,依次对输入、输出雅可比矩阵的行列式进行分析,得到机构奇异的位姿关系与分支奇异时的位形,对输出雅可比矩阵不为方阵的构型采用机构的奇异运动学原理建立其奇异的判别方程,并仿真出机构在各个构型下的奇异轨迹。研究结果为该机构在今后的更深入的工作空间、动力学以及控制等方面的研究打下基础。     

双端虎克铰型六自由度并联机构的动力学模型

为对支链两端为虎克铰型的并联机构进行优化设计及运动仿真,建立了六自由度的该类并联机构的动力学模型。基于运动学分析推导了机构的几何Jacobi矩阵,采用Newton-Euler法建立了所有构件的动力学方程,根据D'Alembert原理的约束理想性条件并利用几何Jacobi矩阵消去各方程中的未知约束反力,最终得到了各主动副驱动力的表达式。以一个六自由度运动平台为例进行计算,验证了该模型的正确性。该模型可用于实际的支链两端为虎克铰型的并联机构的分析和设计。     

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。     

三自由度SP+SPR+SPS并联机构的运动学和工作空间分析

提出了一种新型的SP+SPR+SPS三自由度并联机构。首先,分析了该机构的位置正、反解。其次,导出了该机构的Jabobian矩阵和Hessian矩阵,并求得了速度、加速度及静力学公式。再次,采用计算机辅助设计的变量几何法求解了该机构的工作空间。最后给出了该机构运动学的数值算例。     

Gough-Stewart并联机器人刚体动力学模型

综合采用拉格朗日方程和牛顿-欧拉公式推导了Gough-Stewart并联机器人机构逆动力学模型的封闭解形式.通过选择合适的分支广义坐标,简化了拉格朗日函数对广义坐标的偏导求解,得到了求导矩阵的解析表达式.分析了分支角速度、角加速度轴向分量对机构动力学的影响,仿真结果表明：当机构运动加速度及分支轴向惯量较小时,可以忽略该...     

基于螺旋理论的3-RRR并联机构设计与仿真

基于螺旋理论分析了一种3-RRR并联机构的自由度和构型.通过分析动平台和各分支机构的约束螺旋系,构造3-RRR串联分支,运用修正Crübler-Kutabath公式计算出其自由度满足3个转动自由度.基于虚拟样机技术建立3-RRR并联机构虚拟仿真模型,进行正向运动学仿真和工作空间分析,从而找到该机构存在的缺陷,为少自由度并联机构运动学和动力学分析提供保证.     

基于UG和ADAMS的并联机器人的运动学与动力学仿真

以3-PRC并联机器人机构为研究对象,在UG环境下建立了并联机构的虚拟样机模型,并将实体模型导入到ADAMS环境下,实现了3-PRC并联机器人机构的运动学及动力学性能仿真分析.该方法避免了复杂运动学与动力学方程的建立与求解,简化了并联机器人的设计开发工作,也为样机的调试与控制提供了理论依据.     

新型四自由度并联机构运动学分析及其优化设计

提出一种能够实现两维移动和两维转动的四自由度并联机构,该机构包含3条UPS型驱动分支和1条UPR型驱动分支.建立了该并联机构的三维模型及位置反解方程,利用虚设机构法求出机构一阶和二阶影响系数矩阵,并推导了速度和加速度表达式.利用Jacobian 矩阵条件数对机构进行全域性能指标分析,得到机构尺寸变化对性能的影响趋势,以及所给尺寸范围内速度、加速度性能较好的尺寸.数值算例验证了性能指标分析的正确性,为机构优化设计提供了理论依据.     

动感座椅运动模拟实验平台设计及分析

动感座椅作为一种常见的运动模拟设备,已经被应用于模拟飞行、模拟驾驶、医疗康复等多个领域。基于4-UPS-UPU并联机构设计了一种动感座椅实验平台。首先根据拟定参数,对动感座椅进行结构设计,对驱动装置进行了初步选型,建立了动感座椅平台的三维模型。利用ADAMS对动感座椅平台进行动力学仿真分析,得到了不同工况下支链的驱动力,关节处的力和扭矩。根据ADAMS的动力学仿真结果,利用ANSYS Workbench对关键构件进行了有限元分析,从结构方面保证了座椅实验平台的安全性,为实体样机的制作提供了理论依据。     

一种新型3-UPS并联机构及其工作空间分析

设计了一种新型3分支6自由度3-UPS并联机构,建立了该机构的运动学反解模型,给出机构主要约束,应用三维极坐标边界搜索方法绘制出在定姿态工作空间截面图和边界三维实体图,分析了机构参数对工作空间体积大小的影响规律,为机构参数的选取提供了依据。该并联机构工作空间大、连续性好,适合作为机器人步行器的腿结构。     

基于约束力旋3SPS+UP并联机构刚度和弹性变形

针对具有约束分支的3SPS+UP少自由度并联机构刚度与弹性变形问题,采用基于主动/被动约束力旋求解其总刚度矩阵和弹性变形的方法.结果表明:对3SPS+UP并联机构的受力状态进行分析,并确定主动/约束力旋的姿态,分析3SPS+UP并联机构的主动/约束分支的弹性变形,导出主动/约束分支的伴随矩阵,约束力旋对3SPS+UP并联机构的弹性变形有巨大的影响.得出结论:当建立3SPS+UP并联机构的总刚度矩阵和求解弹性变形时,必须考虑约束力旋.     

并联运动机床运动学和动力学分析与仿真

以4 XP XU YY U X型并联运动机床为例,采用影响系数法建立了运动学分析的数学模型,利用Lagrange方程求解出动力学模型,为其它理论分析奠定基础。同时以虚拟样机软件ADAMS为工具,建立了并联机床的仿真模型,并对并联机床进行了动力学分析,获得了并联运动机床的动态特性,从而完善并优化了并联运动机床的系统设计。     

集中式输入并联机器人机构设计与仿真

针对自动化生产线中具有固定运动轨迹的周期性作业任务需求,提出了一种集中式输入并联机器人机构的设计方法。基于机构运动学反解和集中式传动机构的位移解,建立其输入输出映射关系,结合期望轨迹路径点,拟合得到集中输入曲线。分别设计了集中式输入三分支和六分支并联机器人机构,采用基于最小二乘法的傅里叶级数逼近式曲线拟合方法,求解得到了相应集中输入曲线方程。通过ADAMS和MATLAB联合仿真,验证了该方法的可行性。     

6自由度船舶摇摆平台无奇异工作空间的分析

6自由度船舶摇摆平台的并联机构,在运动学、动力学分析中,奇异现象不可避免,机构处于奇异状态,会改变原来设计的运动轨迹,极大影响机构控制性能.采用了RPY方法描述旋转矩阵,研究该摇摆平台的运动学正解奇异性问题,得到一种雅可比矩阵.对其求解行列式得到奇异性直接关于6个位姿变量的解析表达式.应用Mathematica软件分别对摇摆平台位置奇异和姿态奇异进行了计算仿真,并绘制了奇异位置和奇异姿态的轨迹图,有效避免在控制轨迹设计时出现的奇异现象.最后在求解机构工作空间中,首次引入奇异值约束条件,利用Matlab软件,编写搜索算法,得到机构在固定姿态下的无奇异位置工作空间,为一般并联机构的控制提供理论基础.     

一种新型三自由度平面并联机构的运动学解析

根据少自由度并联机构的诸多优点,提出了一种新型三自由度平面运动并联机构,介绍了该机构的组成,推导了该并联机构的运动学正逆解求解公式,分析并求解了该并联机构的奇异性、工作空间和被动关节等相关问题,并给出了雅克比矩阵.求解结果表明,该并联机构运动学正、逆解方程均具有显式表达式,易于实现实时控制,能够满足工程实际应用.     

基于2-PCR2-UPS并联机构的运动学分析与工作空间

针对当前快递行业每天需要大量的工作人员对快递件进行码垛、分拣，提出一种2-PCR＿2-UPS非对称的并联机构，同时可运用于其他行业产品的码垛与分拣。利用SolidWorks软件中对2-PCR＿2-UPS并联机构进行建模；根据螺旋理论对2-PCR＿2-UPS机构的自由度进行分析，并结合修正的G-K(Grübler-Kutzbach)公式验证其正确性；在求解机构的运动学逆解过程中主要运用闭环矢量法，使用MATLAB程序语言绘制得出机构工作空间；在Adams软件中建立虚拟样机进行仿真分析。结果表明：2-PCR＿2-UPS机构有3移(沿着X、Y、Z轴方向上的移动)和1转(围绕Z轴的转动)的4个自由度，工作空间呈现对称分布、范围较大，运动性能良好；2-PCR＿2-UPS机构结构简单、快捷，工作空间大，可以代替人工进行码垛与分拣工作，大幅提升工作效率。