集成2R1T并联机构的艾灸辅疗机器人概念设计与运动学分析

设计一种用于艾灸辅疗的新型五自由度混联机器人机构,该机构由2UPS&1UPR&1UP并联模块和2R串联模块组成.首先,给出该混联机器人的概念设计方案,并运用螺旋理论分析2UPS&1UPR&1UP并联模块的自由度,建立该混联机构的运动学模型并推导其位置逆解的解析解,进而求得全局雅克比矩阵和奇异位型.在此基础上,采用“分层切片”的搜索方法得到该艾灸机器人的可达工作空间.最后,制作概念样机,并通过运动位姿实验验证运动学逆解与工作空间分析的正确性.研究表明,所提混联机器人机构具有大转角和大工作空间的性能优势,可以满足艾灸辅疗流程对器械运动形式与工作空间的需求.     

Parallel Mechanisms with Two or Three Degrees of Freedom

Parallel manipulators for the machine tool industry have been studied extensively for various industrial applications. However, limited useful workspace areas, the poor mobility, and design difficulties of more complex parallel manipulators have led to more interest in parallel manipulators with less than six degrees of freedom (DoFs). Several parallel mechanisms with various numbers and types of degrees of freedom are described in this paper, which can be used in parallel kinematics machines, motion simulators, and industrial robots.     

一种三自由度并联机器人机构运动学计算

提出一种新型的三杆三自由度并联机器人机构,并推导了其运动学正反计算式,给出运动空间和根据作业空间设计结构参数的计算式。     

三杆并联平动机器人机构动力学

用拉格朗日方法对一种创新的三杆平动并联机器人机构进行了动力学建模,该机器人的动力学正方程为显示表达,计算量小,为该并联机器人的力和扭矩的实时控制策略实施提供了基础·利用动力学模型对该机器人的可操作性和动力学特性进行了分析,引用动态可操作性椭球指标来评价该机器人的动力学特性,并对动力学特性进行了仿真·分析结果证明,该机器人在工作空间内部,特征系数增大,动态可操作性变坏,得出该机器人特征系数小于2时,动态可操作性较好·该新型并联机器人动力学性能良好,具有很好应用价值·     

水平滑块式三杆并联钢锭修磨机器人

对3-PTT型水平滑块式三杆三自由度并联钢锭修磨机器人运动学、工作空间、静力学、动力学进行了研究.运动学方程和雅可比矩阵为简洁的显式表达,便于实时控制.工作空间形状规整,有效空间大.在整个运动空间内无运动干涉和耦合,无奇异点和不定形位,可操作性良好.特别适合长方体形钢坯修磨作业,亦可用于其他加工作业.滑块驱动力变化连续平滑,无冲击.利用拉格朗日方法,进行了动力学建模.在工作空间内部该机器人加速特性和动态特性良好.最后还进行了钢坯修磨现场试验测试.     

机构自由度、工作空间、奇异一体化分析现状与创新

通过现有方法对机构自由度(F)、工作空间(W)、奇异(S)研究现状的分析,得出其不整体、不普适的特点,本文提出将诸多数学理论与机构学理论相结合,拟建立一套系统普适、直观具体的机构F、W、S分析理论和方法。深入研究将弥补现有理论适用受限之不足,解决现有理论方法在机构分析与设计、机械产品开发与应用等领域不实用问题,拓展机构的实际应用领域。     

重载三自由度旋转并联平台的位置逆解及其分析

介绍了一种重载车辆运动模拟用三自由度旋转并联平台的结构与特点,该平台具有3个独立的角度运动参数,但平台在绕航向、俯仰和侧倾三轴转动时,会产生附加的平移运动,在一定的角度范围内附加平移运动的量值很小,因而可以用作车辆运动模拟器.讨论了其中一种典型结构的位置逆解方法,并推导了相应的计算公式.通过数值计算,分析了结构参数对附加运动量值的影响,并得出了相关结论.     

一种新型三自由度并联机构逆运动学及其工作空间分析

以一种新型三自由度并联机构2-RPU&SPR为研究对象,对其逆运动学及工作空间进行分析.首先,利用矢量法对其逆运动学进行分析,推导出机构位置反解的显式数学表达式;随后,利用极限边界搜索法,根据并联机构位置反解及其它约束条件,获得其工作空间,最后通过数值仿真对逆运动学数学模型以及机构工作空间搜索方法进行了验证.     

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.     

并联机器人误差敏感系数及其在工作空间内的分布

提出了衡量并联机器人操作精确程度的指标———误差敏感系数 ,并给出了其在工作空间中的分布情况 ,这样不需知道每一结构参数的制造误差及输入参数的误差 ,就可以了解机器人在工作空间中哪些区域工作时操作精度高 .     

基于降维插补算法的机器人控制系统

将五维插补的问题转换为五个二维插补的计算方法,设计五自由度机器人的5个关节坐标联动,从而简化了其运动轨迹的控制.五自由度机器人控制系统能通过手动示教方式,引导机器人运动,以确定和定义空间点的位置坐标,同时可采用系统自定义的机器人语言进行编译,使机器人单步或连续自动运行.     

RV12L 6R焊接机器人运动学正解及计算机仿真系统

本文给出了６－ＤＯＦ ＲＥＩＳ焊接机器人运动学正解的解算方法,从图形学的角度进行机器人工作空间计算,然后对其实施三维图形仿真。为机器人运动学仿真系统用三维形体表示机械手复杂的位置,姿态信息,提供１种实用的方法。可给转位工作台的设计安装提供依据,使之在机器人工作空间内,这里给出实例验证了运动学解的正确性。     

Tricept并联机器人的运动学设计理论浅析

针对纯六自由度并联机器人实现姿态能力差、工作空间小的固有缺陷，提出了基于少自由度、带有导向装置、动平台辅以回转台的串、并联机床结构，该结构可实现较强的姿态能力，并有较大的工作空间。探讨了此类并联机床的运动学设计方法，其中包括位置逆解模型、空间灵活度分析、工作空间分析与综合。理论仿真结果表明上述方法是正确的。     

仿人形机器人虚拟示教系统的研究与实现

引入虚拟现实技术对仿人形机器人进行三维虚拟示教,对于研究、改善及提高仿人形机器人的运动控制具有非常重要的意义。本文首先介绍了虚拟示教系统的结构,给出了具有七自由度机器手臂和六自由度机器腿的逆运动学计算方法,然后描述了采用三次多项式插值的空间轨迹规划方法及其在虚拟示教系统中的应用,最后将上述方法应用到仿人形机器人三维虚拟示教系统中,通过示教仿人形机器人双足步行和双手指挥交通,仿真实验结果表明了虚拟示教系统的正确性和实用性。     

绳驱动并联吊装机器人绳索张力优化

将绳驱动并联机器人应用于吊装领域,对运动学正解模型和绳索张力优化算法进行深入研究。首先,确定该吊装机器人为冗余约束绳驱动并联机器人,建立机器人的运动学和动力学模型。其次,针对冗余约束绳驱动并联机器人的绳索张力不唯一、不连续问题,分别运用张紧力方法、非线性规划方法和改进二次规划方法对绳索张力进行优化,确定出最佳的张力优化算法。在此基础上,进一步求得此类型绳驱动并联机器人的工作空间。最后,通过MATLAB进行仿真验证。仿真结果表明,相比于另外两种方法,采用改进二次规划方法求解的绳索张力优化解在张力上限和张力下限之间光滑连续变化,说明改进二次规划方法求解绳索张力的合理性和连续性。     

立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的位姿运动学分析

给出所设计的立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的模型;在该模型的竖直平面上对末端执行器进行了详尽的位姿运动学分析,提出了封闭矢量四边形法则在求解所有的不规则几何图形的位姿运动学逆解时都适用的观点.文中运用力矩平衡法确定其质心位置的方法;又根据封闭矢量四边形法则,建立了运动学位姿逆解模型,利用Moore-Penrose逆求解运动学位姿正解;最后在所规划的椭圆轨迹下,采用Simulink仿真软件进行了末端执行器的运动轨迹和绳长变化规律的仿真.研究表明:在所规划椭圆轨迹下,所有绳长的变化是连续的;位姿运动学正逆解相互验证表明所采用的算法是正确且通用的.     

一种可实现两平动自由度并联机构运动学标定方法

针对一种两平动自由度并联机构，提出了一种识别几何参数误差的方法，能有效补偿机构的动平台位姿耦合误差．忽略两组平行杆的相对杆长误差，将机构简化成仅含转动副的5杆铰接机构，建立了含有8个几何参数误差模型，即4个杆长误差和4个主动关节铰点坐标误差．研究表明，并联拓扑结构使动平台沿两个正交轴的位置误差和姿态误差具有强耦合性．给出标定坐标系原点，通过仅检测动平台沿标定坐标系任一单轴的位置误差，识别出系统的几何误差全集．计算机仿真和实验结果表明，通过这种方法，可使机构的动平台定位精度达到0．05mm．     

基于CPAC与单目摄像的六自由度机械臂控制模式研究

为解决一般六自由度工业度机械臂的控制器存在的兼容性低、人机界面单一且编程语言差异大的不足,提出一种基于CPAC(Computerized Programmable Automation Controller计算机可编程自动化控制器)控制机械臂的方式,以六自由度机械臂为实验平台,利用CPAC控制器的人机界面中三点法建立与摄像机一致的世界坐标系,通过Harris角点匹配与PnP法获取目标的位姿信息,利用CPAC编程语言OtoStudio的函数库解算各个关节轴转动的角度,并利用“最短行程”加权获得关节轴的最优角度,最终驱动机械臂末端执行器可靠动作并到达目标点,完成预设动作。通过实验可以看出,与一般的控制器相比较,CPAC具有可靠的I/O控制、编程环境标准、人机界面丰富友好的特点,并验证了这种控制模式的可行性,实现了对六自由度机械臂的联合控制,为六自由度机械臂的实时控制模式提供了新的思路。     

新型三自由度并联机床的工作空间分析

针对一种新型三自由度并联机床进行了研究，介绍了其结构布局特点，推导出位置反解方程，建立了结构约束条件，采用数值分析方法绘制出丁工作空间的Z截面边界图以及三维立体图，并定量分析了机构尺寸参数对上作空侧体积大小的影响，这些对该并联机床的合理化设计很有意义。