Structure and kinematic analysis of a novel 2-DOF translational parallel robot

This paper addresses the analysis of a novel parallel robot with 2 translational degrees of freedom (DOFs). The robot can position a rigid body in a plane with constant orientation. The kinematic structure of the robot is first described in detail. Some kinematic problems, such as the inverse and forward kinematics, velocity, and singularity are then analyzed. The working and assembly modes are discussed. Since it is the most important index to design a robot, the workspace of the robot is studied systematically in this paper. Based on the analysis of reachable workspace and singularity, a kind of workspace concept characterizing the region that the end-effector of the robot can reach in practice is defined. The results of this paper will be very useful for the design and application of the robot.     

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。     

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。     

Optimum Kinematic Design of the 4R 2-DOF Parallel Mechanism

This paper analyzes the kinematic optimization design of the 4R 2-DOF parallel mechanism taking into account the force transmissibility. Three indices are introduced to reflect the force transmissibility. Based on these indices and their performance charts, the optimization design process with respect to the workspace is presented in detail. The results show that the designed mechanism is not only far from every singularity but also has good force transmissibility in its workspace. These kinematic optimization indices can be extended to other parallel mechanisms.     

一种新型并联机器人的运动性能

介绍了一种新型三腿并联机器人,给出了机构的运动学方程和雅可比矩阵,分析了机器人的工作空间·通过机器人的可操作性指标和雅可比矩阵条件数指标分析了机构的奇异性和灵巧性·由仿真分析结果可知,该并联机器人具有较大的工作空间,并且工作空间关于x轴对称·机器人在整个工作空间内可操作度W在(0 8,2 45)内变化·说明机器人在整个工作空间中没有奇异形位和不定形位,具有良好的可操作性·雅可比矩阵条件数C(J)在(1 0,6 2)内变化,并且C(J)在随X,Y,Z变化时没有突变,说明该机构运动灵巧性好·     

一种新型电力光缆剪枝机器人的运动学联合仿真研究

针对架空电力光缆线路巡检维护中的树枝修剪问题,设计了一种新型五自由度串联剪枝机器人。首先,通过D-H(denavit-hartenbreg)参数法,建立了该剪枝机器人机械臂的运动学模型,得到运动学正逆解;然后在V-REP和MATLAB中进行联合运动仿真,并利用蒙特卡洛法分析剪枝机器人工作空间,得到机械臂工作空间的云图;为保证剪枝过程的运行平稳,在工作空间内进行轨迹规划并仿真;最后,联合仿真结果表明该剪枝机器人运动学模型有效,各关节及末端轨迹规划控制效果良好,可以实现1~1.5 m范围内灵活修剪树枝等障碍物的要求,为剪枝机器人后续控制问题研究提供了理论依据和实验基础。     

并联机床主运动模块设计的研究

提出了一种新型模块化并联机床的结构模型，采用并联机构实现了机床的主运动。利用机构尺寸型空间模型理论，研究了机床主运动模块平均二自由度机构的运动特性，给出了机构运动学的正反解。研究表明，末端执行器的奇异位形形式与机构尺寸有关，而机构存在着3种类型的奇异位形，其最大工作空间取决于并联机构两支链中较短杆的长度，研究为快捷地设计开发三轴或多轴并联机床提供了基础理论。     

一种双机协同作业机器人的协作工作空间分析

以一种双机协同作业机器人为研究对象,建立双机协同作业机器人运动学模型,并对其进行工作空间求解与仿真分析,判断是否满足工作要求。首先采用D-H法对双机协同作业机器人坐标系进行建立,通过分析其各个关节之间的空间位姿矩阵变换关系,进行运动学方程求解,然后基于蒙特卡罗法对双机协同作业机器人的协作工作空间进行求解,并进行仿真实验验证。最后对协作工作空间的影响因素进行分析,为下一步对协作工作空间进行优化以及双机协作机器人的轨迹规划等问题提供了理论依据。     

一种用于风洞的新型柔索驱动并联机构设计

该文阐述了柔索驱动并联机构的特点及其潜在的应用范围，提出了一种新型的六自由度柔索驱动并联机构的结构形式。采用几何方法给出了该机构的构型设计过程，建立了该机构的数学模型，并进行位置分析和静力学分析；在此基础上利用正交补的方法，给出工作空间的判别条件；最后在Mathematica环境下编程进行仿真，获得了该机构工作空间的数值表示。     

Structural design, analysis and performance evaluation of a novel planar parallel robot： theory and experiment

The structural design, analysis and experimental verification of a novel planar parallel robot that includes parallelogram linkages are reported in this paper. A design methodology combining finite element analysis （FEA） and flexible dynamics is employed in the analysis. The appropriate natural frequencies of robot throughout workspaee are predicted, and the effects of payload, flexibility of joints, cross section and orientations of robot on the natural frequency are analyzed by simulation. Extensive structural vibration experiments with the completed manipulator confirm the predicted structural vibration characteristics throughout the workspace. The experiment also proves the robot＇s performance under a fuzzy self-tuning PI controller.     

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.     

一种大型球冠蜂窝灌注机器人结构设计与分析

针对航天器中大型球冠蜂窝防热层结构自动灌注问题,设计了一种3自由度混联灌注机器人,并建立灌注机器人的机构模型.该混联机器人结构紧凑、驱动简单、占地面积小,末端灌注装置始终垂直于球冠面移动,有利于蜂窝结构的灌注;采用多机器人操作模式,提高了灌注效率.通过建立运动学约束方程,分析了机构的运动学反解,同时建立了机构的速度雅可比矩阵,在此基础上,利用一种高效的数值正解算法分析了运动学正解,并通过对位置正解的分析得出灌注机器人的整个工作空间,并基于速度雅可比矩阵对机构的灵巧性和奇异性进行分析.结果表明灌注机器人能够实现对蜂窝结构的精确定位,且工作空间能够达到整个球冠面,满足蜂窝防热层结构的灌注要求.     

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.     

Stroke optimization of a novel multi-station rotary polishing robot based on workspace analysis

In order to meet the polishing requirement of faucets and other products,a novel multi-station rotary polishing robot is designed,which is a PPPR + RR type of degree of freedom( DOF) distribution structure,and is similar to dual-arm robot. Forward and inverse kinematic analysis is carried out by robot modeling. In order to make this robot structure more compact,first of all,X,Y and Z three moving degrees of freedom( DOF) limit stroke polishing need is calculated by using an artificial fish swarm algorithm,which analyzes dexterous workspace of this robot. Then,on the basis of the above analysis,the three DOF stroke is optimized. Simulation and polishing experimental results verify that this polishing robot with optimized stroke parameters can meet the polishing needs of faucets and other bathroom pieces.     

冗余自由度机器人的运动学优化研究

冗余自由度机器人的引入主要是为了利用其冗余特性解决象避障、避奇异位形等运动学控制问题，解决这些问题的途径是在机器人雅可比矩阵的零空间上进行运动学规划，其中最主要的是优化目标函数和放大系统的选取，中着重讨论和确定了优化目标函数和放大系数的选取方法，并通过计算机仿真证明了所给出的方法是有效的。     

机器人工作空间与包容空间的图解法

机器人工作空间是机器人运行控制过程中的一个重要指标，而包容空间则是设置其位姿特性与轨迹特性测量平面的主要依据。该文研究了直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型及多关节型（主运动自由度数为３）机器人工作空间与包容空间的几何图解法。对多关节型机器人包容空间三维优化求解方法的讨论，确定了在计算机上进行分析计算的数学模型     

Workspace Analysis of the 4RRR Planar Parallel Manipulator with Actuation Redundancy

<正>Introduction 3RRR non-redundant parallel mechanisms (PMs) have been extensively studied by scholars in recent years[1-4].However, the drawbacks of 3RRR PMs, such as having too many singularities and a lack of stiffness, dramatically hamper their use. In these situations, redundancy     

Off-Line Programming of a Robot for Laser Re-Manufacturing

Off-line programming provides an essential link for CAD/CAM. This paper introduced the principle of developing off-line programming system for laser re-manufacturing. Task and information flow of off-line programming for laser re-manufacturing robot was analyzed and the software structure of off-line programming based on commercial CAD software was constructed. The off-line programming system developed in this study includes 3-D solid model design, direct slicing for obtaining path data, graphical simulation of the robot and its workcell, kinematic model of the robot, motion planning, and creation of the control program for manufacturing process. The CAD software was used to design models of robot, workpiece, coaxial nozzle, and workspace. Through the application programming interface provided by the CAD software, the VC++ and ATL were chosen to develop such modules as direct slicing for obtaining path data, path planning, process specification, and control program automatic generation. The FANUC Roboguide software was used to realize graphical simulation. By direct slicing, the position and orientation data of robot end-effector was determined. The results show that the proposed system can be applied in laser re-manufacturing robot for manufacturing operations.     

UR5机器人运动学及奇异性分析

为了解决UR5机器人用户建立的机器人坐标系与厂家建立的机器人坐标系不一致,机器人内部有关力、角速度、角加速度等数据信息难以被直接使用的问题,在分析UR5机器人结构特点的基础上,建立与厂家数据匹配的坐标系。采用D-H参数法建立UR5机器人的运动学方程,描述机器人各杆件的相对位姿关系,依据UR5机器人满足Pieper准则的结构特性,采用分离变量法求取UR5机器人的运动学反解,并利用微分变换法完成UR5机器人奇异位形分析,奇异性分析与仿真结果表明了UR5机器人位置奇异时各关节变量之间的关系。使用MATLAB软件编写运动学程序,并利用机器人系统对程序进行实验室测试与工程实践验证,MATLAB运动学程序实验结果与UR5系统内部数据一致,验证了运动学分析的正确性。研究结果对进一步开展UR5机器人连续轨迹规划研究具有参考价值。     

新型正交并联机器人静力学分析

并联机器人的静力分析对其驱动器的选择与控制有重要意义，定义了一种六自由度正交三维平台并联机器人新机型的静力学传递性能评价指标，给出这些指标在定位姿工作空间内的分布情况，为该种六自由度正交并联机器人的进一步研究和实用化提供理论基础。