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.     

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。     

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.     

一类大转角两转动并联机构的构型分析与运动学优化设计

面向航空航天和仿生设计等领域对大转角两转动并联机构的应用需求,围绕一类新型两自由度转动并联机构——2-RRRR2-RSR机构的构型分析与运动学优化设计问题展开研究.首先,以投影关系为基础分析2-RRRR2-RSR并联机构在给定工作空间内实现两自由度转动运动所需满足的几何条件,并针对两种投影情况分析机构的参数特解.其次,基于闭环矢量法求解2-RRRR2-RSR并联机构的位置逆解,推导机构驱动角度与动平台姿态角之间的映射关系,继而利用RRRR支链与RSR支链的运动特点,获得机构动平台姿态角的正解模型.以此为基础,借助螺旋理论建立2-RRRR2-RSR并联机构的速度映射模型,构建机构的广义雅可比矩阵,并通过软件仿真验证机构位置正、逆解及速度映射模型的有效性.再次,根据2-RRRR2-RSR并联机构的运动特性,以奇异性、铰链许用转角范围、连杆安全距离为约束条件,借助极限边界搜索法求解机构动平台中心点的位置工作空间,进而对应位置工作空间等效获得机构的转角工作空间.最后,借助螺旋理论中运动与力的互易积的物理含义定义可描述2-RRRR2-RSR机构瞬时功率传递特性的无量纲运动学性能评价指标,并结合工程实际需求设定机构的约束条件,实现机构的尺度参数的运动学优化设计.研究成果可为大工作空间两自由度转动并联机构的样机设计与控制策略制定奠定理论基础.     

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.     

基于工作空间的4RRR冗余并联机构支链优化

工作空间分析是机构设计及运动控制的基础,传统的分析方法限于理论计算,缺乏对机器实际安装效果的研究。该文基于运动学模型及支链运动约束方程,完成了一个4RRR冗余并联机构的支链优化设计。利用Newton-Raphson法和D-H法得到机构的运动学正解和逆解方程,通过分析机构全部5种支链构型下的运动约束,结合运动学模型得到各种构型下的实际工作空间,并依此得到了该4RRR机构的最优支链构型。研究表明:在机构运动学模型中添加构件运动约束方程,能模拟机构的真实运动,其工作空间的分析结果能够用于机构实际安装形式的优化,该方法是对传统的并联机构支链优化方法的有益补充。     

3转动1移动并联机器人机构的结构综合

利用螺旋和反螺旋之间的互易关系,分析了给定机构运动自由度与支链约束之间的关系,提出了基于螺旋理论的4自由度并联机器人机构结构综合的一种方法.据此构造了3转动l移动4自由度并联机器人机构的可能支链类型,列举了多种新型对称机构和非对称机构.所提方法对其它少自由度并联机器人机构的结构综合具有普遍意义.     

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。     

3自由度冗余驱动下肢康复并联机构的运动学优化设计

研究了一种用于下肢康复的3自由度冗余驱动并联机构的概念设计和运动学优化.首先对该3自由度并联机构进行了简要介绍,然后推导了其运动学正逆解的解析解.基于螺旋理论,对该机构进行了广义雅可比分析,通过对4种非冗余驱动情形的力/运动传递性能分析,提出了一种用于评价该并联机构运动学性能的局部传递率指标.最后,借助于遗传算法,通过最大化局部传递率指标的全域平均值对该机构的设计变量进行了优化.运动学优化的结果表明,本文所提出的并联机构在其工作空间内具有较好的力/运动传递性能.     

3-PRS并联机构误差运动学分析及辨识

少自由度并联机构是并联机构的重要分支之一。和全自由度并联机构相比,由于受到运动约束,因此在运动学标定的过程中需要对此加以分析,结合运动学方程组得到完整的辨识矩阵。该文基于3-PRS少自由度并联机构,首先对少自由度并联机构运动学标定进行误差建模,通过理论分析得到最简化的误差模型,并使用遗传算法进行了测量位姿选择,其次通过仿真计算验证了分析的正确性和有效性,最后结合仿真结果提出一种误差辨识能力分析方法。     

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.     

新型3-CRC并联机构结构及运动解耦分析

提出了一种能实现空间三维平动的3-CRC并联机构;应用机器人机构拓扑结构学理论对该机构的结构及运动输出进行了分析,并计算了机构的自由度;根据机构特点,运用解析几何中的坐标变换和投影理论求得了该机构位置正、反解的显式表达式;由正解结论分析机构的输入输出解耦性并利用ADAMS软件对该机构的运动及解耦性进行了仿真验证.     

改进遗传算法在6-RSS并联机器人机构设计中的应用

以6-RSS并联机器人Jacobian矩阵的条件参数为优化设计目标函数,提出了改进的遗传智能优化设计方法.采用实值编码,对6-RSS平台进行了优化设计,得到了最优运动学的6-RSS平台结构参数,通过与拟牛顿法得出的结果比较,证实了改进遗传算法在并联机器人结构优化设计中的有效性和优越性.     

一种立体织机平行打纬机构的设计与优化

针对多层织物织造过程中,各层纬纱打纬力需保持一致以及需要减少钢筘与纱线之间摩擦的要求,提出八连杆平行打纬机构,并根据工艺要求对打纬机构进行优化。以打纬机构的主轴转动140°时,筘座在后心位置处的近似静止位移Δs最小为优化目标,通过Matlab软件分析确定设计变量,优化钢筘在后死心位置的近似停留时间。运动学仿真结果表明,优化后的打纬机构不仅保证了钢筘的打纬动程和其在后死心处的静止时间,而且增大了钢筘的惯性打纬力,有利于厚重织物的打纬。     

CNC雕刻机平面并联机构的运动学设计

提出一种新型三坐标CNC雕刻机的概念设计。该雕刻机采取平面并联机构实现X，Y方向进给运动，而安装在该机构末端的串联主轴实现Z向进给运动。针对该平面并联机构，研究基于总体灵活度的运动学设计方法，指出运动学设计问题可归结为以全局运动性能指标最大为目标的单目标、有约束的优化设计问题。同时，利用随机方向法搜索到一个最优解，通过实例分析进行验证。结果表明，提出的方法是可行的，可用于样机的开发。     

并联三自由度机器人参数优化与运动仿真

采用无量纲参数方法,将三自由度并联机器人的几何参数无量纲化,对机器人机构的运动学进行了反解计算。在此基础上,采用搜索法对机器人机构的几何参数进行优化选择。应用MATLAB软件编程计算得出该机器人机构在不同位姿下各铰链的输入,并绘制出了并联三自由度机器人的运动仿真图。     

基于改进粒子群算法的3-RPS并联机构正解研究

为快速准确求解3-RPS并联机构运动学正解,将其化归为非线性方程组求解问题,又基于优化理论将其转化成多目标优化问题,并以加权法将多目标问题转化为单目标优化问题,最后采用改进粒子群算法进行数值求解,最后给出了算例。仿真结果表明:该方法适用于求解并联机构的正解问题,其收敛速度和计算精度较标准PSO算法有明显改善。     

一种3-RSR并联机构的分析与设计

介绍了一种3自由度的3-RSR并联机器人机构的结构特点,讨论了这种机构在特殊情况下的运动学位姿反解和正解,对此机构的可能应用及结构设计中的一些问题也作了分析。     

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。     

3-RRCR并联机构运动分析与仿真

针对一种复杂的3-RRCR空间并联机构,用约束螺旋求解法分析了该机构的自由度,并对机构各分支以及动平台的运动进行了分析.在此基础上,用UG构建了该机构虚拟样机并进行运动仿真,验证了螺旋理论运动分析结果的正确性,为将来原型样机设计、控制等研究工作提供了相关的参考依据.