并联机床驱动杆铰链位置误差分析

为提高并联机床运动精度,解决其铰链误差对运动精度的影响问题,以东北大学开发的3-PTP并联机床为分析对象,采用叠加原理,建立三自由度并联机构驱动杆铰链误差模型;采用矩阵范数分析驱动杆铰链误差对动平台终端运动精度的影响规律.分析表明,结构参数λ大,不利于减小工作空间内动平台位置误差的最小值,但对其最大值影响不大.该误差模型的建立为此并联机床进一步优化机构设计参数以及误差补偿奠定了基础.     

并联机床铰链制造误差的补偿

为减小铰链制造误差,提高并联机床运动精度,以六自由度并联机床XNZ63为结构模型,分析了铰链的各种制造误差。利用Denavit-Hartenberg(D-H)方法,建立包含铰链制造误差的运动学方程,通过仿真计算得到工作空间内铰链制造误差对终端运动精度的影响规律。将铰链制造误差映射为驱动轴长度误差,并据此开发出误差实时补偿算法。仿真表明:在测量扰动为0.01mm时该算法仍可补偿约80%的误差影响,补偿每个位姿点仅耗时0.3ms左右,符合数控系统实时性要求,为含有同类铰链的并联机床提供了高效通用的铰链制造误差补偿算法。     

风洞天平校准台并联复位机构精度分析

并联机构由于具有结构简单和高刚度等优点,被大量应用于工程领域,该文针对风洞天平校准台6-DOF(degree of freedom)并联复位机构进行精度分析。利用D-H(Denavit-Hartenberg)方法分析每条支链运动传递过程,建立包含铰链制造误差的RRRPRR支链运动学模型。利用Qusai-Newton法分析不同结构参数下铰链制造误差对加载中心精度的影响规律。研究结果表明:加载中心精度与铰链偏移误差处于同一数量级,且呈线性关系;为降低铰链偏移误差对加载中心精度的影响,在满足设计要求的前提下,应选择较小定平台和较大动平台、较小平台铰链夹角以及较大的平台间距离。该研究为高精度风洞天平并联复位机构提供了重要的设计依据。     

并联运动模拟台铰链间隙误差分析

球铰联接是多自由度并联运动模拟台中普遍采用的一种连接方式,但由于球铰间隙的存在,使并联模拟台的运动精度明显降低。利用机器人运动学中的D-H(Denavit-Hartenberg)法推导出铰链间隙对并联模拟台运动的姿态角度的影响,采用MATLAB进行仿真分析。结果表明:针对所设计的并联运动模拟台,球铰间隙为±05.0 mm时,并联机构的精度小于5.0 mrad,满足机构运动精度要求。     

基于四自由度并联机构的数控机床研究

介绍一种基于混合型四自由度并联平台机构平发的五坐标并联机床,由于其独特的机构设计,与基于Stewart平台的并联机床相比,X方向的进给运动与运动平台分离,改由工作台单独进给,因而其工作空间成倍增大,采用龙门框架结构和滚珠丝杠支承方案使机床获得更高的刚度,给出了该机床运动学逆解,控制系统采用基于PC的数控系统进行五轴三联动控制。     

基于集合理论的并联机构精度分析方法

针对并联机构的精度分析中已知误差源误差变化范围(误差空间)的情况,提出一种基于集合理论的分析方法。该方法以矢量集合的形式来表示误差空间,并定义出矢量集合的加法,根据这种矢量集合的加运算,由误差源的误差空间得到机构终端的误差空间,从而把传统的精度分析中由矢量到矢量的计算模式变为矢量集合到矢量集合的计算模式,很好地解决了误差空间的分析传递问题。该方法计算量小,形象直观,可深入反映并联机构误差传递的特点,为分析机构中公差、随机误差、铰链间隙等对终端精度的影响提供了新的工具。以S tew art平台的精度分析为实例进行了仿真实验,通过矢量集合的加运算确定出终端误差空间和误差极值。结果表明:与传统的分析方法相比,该方法结果更加准确,计算效率大大提高。     

Stewart平台运动学参数的样条计算方法

有关Stewart平台的运动学研究已经建立了计算其运动学参数的模型，但受测量手段的限制，只依靠这些模型还不能完成Stewart平台的运动学参数的工程计算。本文面向工程应用，基于三次样条逼近理论提出了一种计算Stewart平台的运动学参数的数值方法。该方法将工程实际中的离散的Stewart平台的位姿向量拟合为对时间的连续的三次样条函数，并结合Stewart平台的线速度、角速度、线加速度和角加速度计算模型，计算出了这些运动学参数的数值解。本文针对实际的Stewart平台，采用典型的算例，分析了该数值计算方法的计算精度。计算结果表明，该方法具有足够的计算精度和工程应用价值，Stewart平台的结构误差的尺度对该方法的计算精度具有显著的影响。     

3种用于混联机床并联机构的分析

分析了不同参数条件下3种可用于混联机床的并联机构:Stewart并联机构、动平台共用铰链机构以及中心伸缩杆机构,提出了虚拟工作空间和虚拟最大内接圆半径作为指标评价姿态实现能力.     

基于ADAMS的并联机床运动学仿真

利用三维实体建模软件UG建立了六自由度并联机床的仿真模型,并导入仿真软件AD-AMS中对其进行运动学仿真分析,得到了机床动平台的部分运动特征,为并联机床的动力学分析及控制等奠定了基础.     

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。     

基于四元数表示法的并联机构姿态奇异研究

基于单位四元数表示并联机构动平台的姿态,推导出当6/6-SPS 型Stewart并联机构动平台处于固定位置时机构姿态奇异轨迹的解析表达式,并通过计算机仿真给出姿态奇异轨迹的三维可视化描述.还探讨了机构动平台的几何外形、动平台和定平台的外接圆半径比、动平台的位置对机构姿态能力的影响.对机构姿态能力的研究为Stewart并联机构的优化设计提供了理论依据.     

Stewart平台式六维力测量装置初探

利用Ｓｔｅｗａｒｔ平台结构特点,开必一种新型的六维力测量装置。根据Ｓｔｅｗａｒｔ平台的静力学关系,建立了六维力测量装置的数学模型。给出了Ｓｔｅｗａｒｔ平台上平台所受的六维力和６个支承腿所受拉压力的关系,并进行了结构设计和测量系统设计。     

空间隔振器协调控制策略研究

针对非正交Stewart隔振平台各通道之间存在强烈耦合特性问题,提出了非正交Stewart隔振平台的协调控制策略. 首先建立了六自由度非正交Stewart隔振平台模型,根据简化的模型设计了协调控制算法;并针对控制器所需的输入不易获得的问题,设计出状态观测器以获得控制器所需要的输入. 仿真结果表明,该算法显著提高了非正交Stewart的隔振性能.      

基于BP神经网络的Steward平台运动学分析

位置正解是Steward平台机构应用的基础,探讨了人工神经网络在Steward平台机构位置正解求解中的应用.采用BP神经网络,利用位置逆解结果,通过训练学习,从而求得Steward平台机构运动学正解.经过验证,BP网络的求解精度满足精确控制的要求.     

含间隙四连杆机构运动误差的Monte Carlo模拟

为了研究间隙和杆长误差所引起的机构运动误差的随机性问题,采用基于碰撞铰模型的含间隙铰四连杆机构动力学方程对机构输出运动特性进行模拟。针对杆长误差和铰间隙误差影响,利用Monte Carlo方法对含间隙机构运动进行了概率分析。仿真研究了间隙内碰撞和杆长误差对机构输出运动的影响。结果表明:铰间隙误差对机构运动输出的影响与机构运动过程有关,铰间隙的存在使机构运动输出均值和方差曲线产生偏移。对含间隙机构的运动概率分析,有助于提高机构运动精度和控制机构运动误差。     

3-6 Stewart平台机械手运动学正问题的解析方法

将３－６Ｓｔｅｗａｒｔ平台机械手的运动学正问题转化为非线性代数方程组的求解问题,然后利用非线性代数方程组的符合号求解方法－聚筛法,推导出３－６Ｓｔｅｗａｒｔ平台机械手运动学正问题的解析解,并得出结论：对应一组给定的输入杆长,该机构最多有２０个可能的位形。利用这种机械化符号求解方法求解机构的运行学问题,无需同特别的技巧,只须按规定步骤求解就可得到所有的根,且无增无漏,为机器人学、机构不的解析研究提供     

六自由度运动姿态模拟系统的研究

研究一种电液控制式六自由度运动姿态模拟系统.通过对系统技术指标、结构特点和工作原理的分析和讨论,设计了六自由度摇摆台的机械结构、计算机控制系统;推导了摇摆台空间位置的逆解算法;将具有前馈的智能PID算法应用于对称阀控制非对称缸的位置伺服系统中,并进行了试验研究,其控制精度达到0.1 mm以上.摇摆台实际运行结果表明,该系统完全满足技术指标要求,同时具有承载能力大、控制精度高等优点.     

The Synthesis of a Stewart Platform for a Specific Workspace with a Genetic Algorithm

The synthesis problem of a 6-SPS Stewart platform with semi-regular hexagons is studied in this paper. We present a genetic algorithm approach to synthesize a Stewart platform whose workspace must include a desired workspace with orienting capabilities in a given 3D region. Based on the observation that the constant orientation workspace gets smaller as the given orientations increase, a simple method is presented to describe the workspace with orienting capabilities, which need only search the constant orientation workspaces with the eight sets of extremal orientations of given 3D region and use their common part To verify the method, a numerical example is given. The GA is used to optimize architectural parameters and obtain a compact manipulator. The method is applied to synthesize a Stewart platform whose workspace must include a prescribed cylinder with orienting capabilities.