工业机器人机构的误差分析及空间尺寸链

本文用旋转变换张量的概念及作者在文献中导出的旋转变换张量的微分计算公式,推导了由工业机器人机构的制造误差和运动误差,计算工业机器人手爪位置误差和姿势误差的计算公式,进而将这种计算方法推广到一般空间机构的尺寸链计算中去。     

确定连杆机构运动误差的矩阵法

本文从机构几何约束方程出发,提出了确定由结构参数公差和运动副内间隙引起的连杆机构运动误差的一个解法,建立了连杆机构位置误差、速度误差和加速度误差的矩阵方程。这种解法能适用于复杂平面或空间连杆机构的误差分析,避开了现有输入输出位移关系或用线性方程组求解误差灵敏度系数的困难,且便于利用标准程序进行电算。最后,本文给出了二个例题来说明上逆方法的有效性,一个是复杂平面连杆机构,另一个是空间RCCC连杆机构。     

空间四杆机构位置、速度和加速度误差分析的复数向量法

机构的误差分析在较精确的运动传递中具有普遍意义,本文以空间RSSR四杆机构为例,用复数向量法分析了杆件尺寸误差对输出杆件的位置、速度(角速度)和加速度(角加速度)误差的影响。     

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.     

RR-P5R型全球面工作空间解耦并联机构误差分析

针对二自由度球面解耦并联机构工作空间不足的问题,提出一种新型P5R运动支链,基于该运动支链设计RR-P5R型全球面工作空间解耦并联机构;采用环路增量法对RR-P5R型并联机构进行误差分析,建立位置、速度、加速度误差模型。结果表明,该RR-P5R型并联机构可以实现完整的球面工作空间,所建立的误差模型可以作为机构的参数设计、控制以及误差补偿的理论基础。     

非徑向槽轉位机構的运动精度问題

(一) 我们曾讨论了非径向槽转位机构的几何关系,运动和动力计算问题,在本文内想讨论一下这种机构的误差问题——由机构元件的尺寸误差引起的运动误差问题。在某些情况下,机构的允许运动误差已经规定,需进而确定机构各元件的尺寸误差,以供设计和制定元件技术规范的参考。机构运动误差的研究对精密机械具有十分重要的意义。在研究转位机构的运动学时,曾假定机构各元件的几何尺寸是绝对准确的,并且绝     

空间机构运动误差的概率分析和蒙特卡罗模拟

本文研究由连杆参数公差和运动副间隙所产生的空间机构运动误差的随机性问题。通过引进“间隙特征要素”和“间隙空间”的概念,建立了常见运动副的随机模型,并作了概率分析。文中给出的间隙特征要素的独立变量的抽样公式,可用于对运动误差进行蒙特卡罗模拟,研究其统计特征和分布规律。     

一种新型并联机构运动可靠性灵敏度分析

运动可靠性是机构动态运动精度的反映,是评价机构质量的重要指标。以往并联机构运动精度分析中,往往忽略输入误差的随机性,造成评价结果不准确。首先基于位置反解和一阶泰勒展开,建立了一种新型并联机构静态位置误差模型。应用误差模型,考虑各个原始输入误差的随机性,推导了机构运动可靠性数学模型,给出了评价机构运动可靠性高低的量度和计算方法。应用解析法灵敏度分析,定量地考察了各个原始误差对机构运动可靠性的影响,给出了求解机构任意点位置误差落入许用精度范围内的可靠度对21个原始误差源的敏感程度的计算方法。运动可靠性灵敏度分析是机构优化设计和精度综合的基础。     

机构构件在空间一般位置的Dual Numbers分析

对机构构件在空间的一般位置采用二元数表示,并对广义螺旋付单环五杆空间机构各构件之间的联系规律进行分析,导出了机构各构件在空间一般位置位相的旋量计算方法。     

暗缝机成圈叉机构动力学分析

暗缝机是服装机械中引进设备消化后填补国内空白的新产品开发项目。成圈叉机构是该机的一主要运动机构,为空间 RRRSR 机构。本文对成圈叉机构进行动力分析,计算了由于各运动构件惯性力引起的连接件间的动反力以及机构传递给机架的振动力和振动力矩;不仅为暗缝机的消化研究提供了有价值的资料,也是对该机进行动力优化所必不可少的资料。本文对成圈叉机构的动力分析采用矩阵法,振动力及振动力矩的计算同时采用两种方法:第一种方法由与机架相连的运动副的约束反力计算;第二种方法直接由各运动构件的惯性力计算。本文所用的方法也适用于其它空间机构。     

一种新型两自由度高速并联机械手的弹性动力学分析

对一种新型两自由度平动并联机械手进行弹性动力学分析. 采用有限元方法建立了并联机械手的弹性动力学模型．在该模型的基础上,分析了机械手在工作空间的前四阶固有频率的分布情况;研究分析了在外力和刚体惯性力激励下机械手动平台的位置误差;给出了构件在各个时刻的最大动应力及其出现的位置．研究分析表明：系统的固有频率与其位形有关;机械手动平台的位置误差主要是由高速运动时刚体惯性力引起的;机械手各个柔性构件的动应力谱是变幅应力谱．     

基于体对角线机床位置误差的激光矢量测量分析

机床空间位置误差的测量和补偿是提高加工精度的重要手段。通过分析机床沿4条体对角线的位移误差与空间位置误差间的矢量关系,提出了利用体对角线多步运动测得的位移误差分离机床运动轴位置误差的矢量分析方法。分析结果表明,新方法不仅可以反映机床的几何精度,而且可以快速分离出3个运动轴的9项位置误差,为实施数控机床的空间位置误差补偿提供了理论基础。     

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。     

空间机构位置及其误差的矩阵求法

本文试图在文献[1]的基础上,用矩阵微分的方法,就空间机构的几何参数(长度、转角)推导空间机构误差的基本方程式,并结合工业机器人的实例说明空间机构位置及其误差的具体求法。     

空间尺寸误差的分析计算

用空间刚体运动及空间位置变换矩阵导出自由刚体运动的教学描述方程。由工艺系统各环节的约束条件确定空间尺寸误差。并给出实例。     

确定空间连杆机构运动误差的微分算子矩阵法

根据矩阵闭环方程和误差分析理论,提出了计算空间连杆机构运动误差的微分算子矩阵法。灵活应用该文导出的微分算子矩阵和有关公式,可以得到简洁的矩阵形式的误差计算公式。该文方法特别适用于只含Ｒ、Ｐ、Ｃ、Ｈ运动副的空间连杆机构。更有意义的是所有公式的数值计算均可由计算机自动完成,从而为编制这类机构运动误差分析的通用程序奠定了理论基础     

平面3自由度并联机构动力学最优控制

目的以提高平面3自由度并联机构运动精度为目标,提出最优控制的策略。方法在状态空间构造量化机构误差性能的二次型指标,兼顾系统响应与控制能量两个方面,实现了机构误差性能最优控制,将问题归结为求解微分方程两点边值问题。结果仿真结果表明,在动力学参数发生微小变化时,机构实际运动对目标的轨迹误差最大值仅为0.02mm,速度误差量值更小。结论对并联机构进行动力学最优控制,可以有效地抑制结构参数和系统扰动引起的运动误差,且方法很容易推广到最优时间控制和最短作业路径控制问题中。     

四自由度绳驱动刚柔混合式波浪运动补偿机构的动力学建模

为了避免船舶过驳吊运过程中货物与甲板间的碰撞,提出一种安装在船用吊装设备的四自由度绳驱动刚柔混合式波浪补偿运动机构。首先,设计该波浪运动补偿机构的实验装置,基于螺旋理论验证该波浪运动补偿机构的可行性。然后,基于代数法建立该波浪运动补偿机构的位置正/反解模型,并推导该补偿机构结构的运动学模型,最后,基于牛顿-欧拉法建立该波浪运动补偿机构的系统动力学模型,运用仿真软件对所推导的数学模型进行验证。研究结果表明:该波浪运动补偿机构的位置正/反解的误差数量级为10-5 mm;运动学和动力学模型的MATLAB数值模拟结果与Adams虚拟样机的结果基本吻合,最大相对误差为理论值的1.6%,在可接受的范围内,表明本文提出的四自由度绳驱动刚柔混合式波浪运动补偿机构能够实现主动波浪运动补偿。     

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.     

可折展空间八转动副连杆捕获机构的设计

为实现几何形状未知与运动参数不确定的空间目标捕获,提出了一种由8个转动关节依次连接组成的可折展空间连杆捕获机构。利用螺旋理论对该机构进行自由度分析,得到其在分岔位置的3个瞬时自由度;采用几何法对该捕获机构进行运动学分析,将其运动解耦为球面4转动副机构,建立了其在一般位置下的环路方程以及发生运动分岔的条件方程,进而得到捕获机构的包络空间;采用四元数法建立目标运动的数学模型并得到其运动包络范围,通过对比分析得到该机构实现目标捕获的条件并进行仿真验证;基于运动学模型设计原理样机并开展针对3种不同尺寸目标的捕获试验,验证了该捕获机构的功能。试验结果表明:该空间8个转动副连杆捕获机构能够利用折展功能形成大包络空间以实现对目标的捕获,并具有控制系统可靠性高、对目标定位要求低的特点。