一种运动分岔并联机构的结构约束与运动模式分析

为设计得到一种新型运动分岔并联机构,运用螺旋理论对其结构约束和运动模式进行分析,同时分析了输入选取。首先,研究了一种运动分岔单环闭链的运动特性,具有两种不同的单自由度转动和两自由度瞬时转动;其次,将运动分岔单环闭链与四自由度PPRR(P表示移动副,R表示转动副)串联支链相结合,得到一种具有无约束、存在一个约束力偶和一个约束力矢的3种不同结构约束的混联支链,并得到了混联支链在不同运动模式下的约束螺旋表达式;最后,利用3条相同的混联支链连接定平台和动平台,得到一种新型运动分岔并联机构,并讨论了其输入选取。研究结果表明,该运动分岔并联机构具有3T3R、3T、3R、2T1R和1T2R(T表示移动,R表示转动)共5种不同运动模式。     

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.     

平面2T1R并联机构无过约束构型设计

基于螺旋理论和集合论原理,根据动平台所受约束与支链约束之间的关系,分析平面2T1R并联机构无过约束构型条件,得到了6种3支链结构的约束配置方式.根据支链约束要求,采用转动副和移动副设计具体的支链结构,并按不同支链间约束配置方式确定各支链运动副轴线的几何布置,综合出了一类新的完全对称结构和非完全对称结构无过约束平面2T1R并联机构.     

新型3-DOF柔性并联微操作平台的研究

根据杠杆原理设计的新型二级杠杆放大器,在此基础上基于3-PRC并联机构提出一种具有空间解耦的新型三维移动并联柔性微位移放大机构.该机构由三个相同的支链采用正交的方式与动、静平台相连,以压电陶瓷作为驱动装置并内置在二级杠杆放大器中,能够使机构实现微纳米级的运动.通过理论计算和仿真分析对新型二级杠杆放大器和并联柔性微位移放大机构进行了研究,结果表明该机构具有良好的运动解耦性和较高的精度.     

一种新型空间三自由度并联机器人的运动学与工作空间分析

提出一种新型三自由度并联机器人机构．该新型并联机器人由定平台、动平台和3个连接支链组成,其动平台相对于定平台具有两个转动和一个移动自由度．各运动支链结构完全相同,且都含有一个闭环子链．该并联机器人只含转动副,具有结构对称和工作空间大的特点．文中对该新型并联机器人的结构进行了详细描述,并应用螺旋理论分析了其运动特性;根据运动链等价替换原理,给出了该并联机器人的运动学反解和正解,并进行了工作空间分析。     

一种可重构空间四杆机构

提出一种可重构空间四杆机构,其具有两种不同的工作模式,模式Ⅰ为一个转动运动,模式Ⅱ为一个平移平动,两种运动模式进行切换的初始位形具有瞬时的一个转动和一个平动.将可重构空间四杆机构与一个具有两移动和两转动的串联支链相连,构成一种具有两种不同工作模式的可重构混联支链.利用3条可重构混联支链连接并联机构的固定平台和运动平台,可得到一种新型可重构并联机构,通过控制3条可重构混联支链分别在两种不同工作模式间切换,可重构并联机构可实现4种不同的三自由度运动模式.利用螺旋理论分析和证明了上述结论.     

一种两平移一转动新型并联机构的运动学分析

提出了一种能够实现两维移动和一维转动的空间3自由度并联机构,其固定平台与运动平台通过1个PU^支链、2个CU^支链相连接。基于该机构运动约束方程,得到位置反解、正解和速度方程的封闭表达式。最后,应用实例验证了理论分析的正确性。     

基于串联弹性驱动器的并联柔顺手腕的设计

通过分析人体腕关节的组织结构和运动特性,设计了具有柔顺性的3SPS-1S并联机器人手腕机构.3条移动副支链作为驱动,在驱动支链中加入串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)来实现并联机器人手腕的柔顺性.建立了3SPS-1S并联机构的运动学逆解,推导雅可比矩阵,提出了确定SEA弹簧刚度的方法;基于位置补偿思想,实现柔顺手腕的位姿控制.通过实验验证了该机构对未知负载具有被动柔顺性,通过主动柔顺控制可以实现更高的主动柔顺性.     

一种2R1T并联机构位置反解和工作空间分析

设计了一种带封闭支链的2R1T并联机构，机构主体组成包括定平台、动平台、两条RPS支链、一条由封闭支链2SPR和S组成的支链。通过改变三个P副的位移大小来控制动平台的位置及姿态。基于螺旋理论，对2T1R并联机构进行自由度分析，分析得到该机构有两个转动自由度和一个移动自由度。建立机构运动学的反解模型并进行反解求解。应用SolidWorks建立2R1T并联机构的模型并用Matlab建立运动学模型。应用数值搜索法基于位置反解在Matlab中求解得到并联机构的工作空间。     

基于GF集的三自由度移动并联机构构型研究

GF集是对机构末端的运动特征进行描述的集合.介绍GF集的基本概念、求交运算法则和基于GF集的并联机构构型理论,提出了基于GF集的三自由度移动并联机构构型方法.根据该构型理论,得到可构成三自由度移动并联机构的GF集的各种组成方式,并列举出具有确定运动特征的支链,利用这些支链构造了三自由度移动并联机构.最后,根据GF集的求交运算法则,分析了一种具有三自由度移动特征的并联机构.     

Kinematic Characteristics Analysis of 3-PRS Parallel Manipulator

The 3 - PRS parallel mechanisms, whose kinematic chain is connected by prismatic joint P, revolute joint R and spherical joint S, have two rotational and one translational DOF. But the DOF of 3 - PRS parallel mechanism cannot be explained by the Grubler-Kutzbach method or Herve method. To illuminate the special kinematic characteristics of 3 - PRS parallel mechanism, a novel analytical approach is proposed in this paper. All the feasible instantaneous motions of 3 - PRS mechanism are studied by using this method. The analysis of kinematic characteristics of 3 - PRS mechanism help to understand the mechanism and estimate the motion capacity of mechanism. Finally, it is also helpful to optimize the topology of the mechanism and the trajectory for desired performance.     

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.     

Workspace and rotational capability analysis of a spatial 3-DoF parallel manipulator

The analysis on the workspace and rotational capability of HANA, a spatial 3-DoF parallel manipulator, is concerned. The parallel manipulator consists of a base plate, a movable platform, and three connecting legs. The moving platform has three degrees of freedom (DoFs) which are two translations and one rotation, with respect to the base plate. The new parallel manipulator is very interesting for the reason of no singularity in the workspace, the single-DoF joint architecture and high rotational capability of the moving platform. The inverse kinematics problem is described in a closed-form, which is very useful to present the workspace geometrically. The constant-orientation and reachable workspaces for the manipulator are analyzed firstly. The index that is used to evaluate the rotational capability of the manipulator is defined and discussed in detail. Finally, the distribution of rotational capability index on the workspace is presented, which helps us know how much the index is at different point. The parallel manipulator has wide application in the fields of industrial robots, simulators, micro-motion manipulators, and parallel kinematics machines.     

一种基于球面并联机构的肩关节的分析与设计

采用球面三自由度并联机构作为拟人机械臂的肩关节，在使全域角速度精度传递性能评价指标较好以及满足组装条件的情况下，选取合理的设计参数，最终确定了一种肩关节的完整设计方案，为拟人机械臂的整体研究奠定了基础。     

基于偏置补偿的6自由度腕部偏置机器人逆解算法

串联6自由度腕部偏置机器人一般没有实用的封闭形式位置逆解.根据几何特征分析,以对应的腕部无偏置机器人的封闭解为基础,通过对腕部偏置量的平移补偿和对手腕位置点坐标的迭代修正,得到了腕部偏置机器人位置逆解的数值解.算法保证了末端姿态的正确性.根据末端位置精度要求控制迭代次数,可以得到任意精度的位置逆解.逆解过程中各关节变量的计算采用腕部无偏置机器人的封闭解,使得程序具有通用性.大量的数据试验表明,该算法可以满足实时控制要求.     

3-3PS并联机构式双晶单色仪晶体箱调控装置

针对目前双晶单色仪晶体箱调控装置的缺陷,提出了一种新型晶体箱调控装置,该装置采用3-3PS并联机构实现对晶体箱的6自由度位姿调节。详细分析了3-3PS并联机构的机构模型、自由度计算、位置逆解以及位姿调节分辨率,并对3-3PS并联机构式晶体箱调控装置结构设计作了介绍。该装置应用于北京同步辐射装置扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)光束线双晶单色仪中,位置精度优于0.05 mm,姿态调节精度优于10 arcsec。     

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.     

FAST馈源舱绳牵引并联支撑系统的机构设计

在不考虑驱动系统功率大小的限制和机构的组成要素满足一定理想条件下,以舱体实现2个转动自由度和3个平动自由度为前提,从绳牵引并联机构学的角度出发,为500 m口径球面大射电望远镜(FAST)的馈源支撑寻找可行的机构类型.结果表明,6根绳牵引的6自由度的不完全约束定位机构(IRPM)、6自由度的完全约束定位机构(CRPM),以及6自由度的过约束定位机构(RRPM)都是可选的机构类型,但各自要解决的关键技术并不相同.     

约束综合法及新型4、5自由度对称并联机构

少自由度并联机器人的研究和应用近年来吸引了各国研究者的广泛注意。本文简要介绍了我们提出的基于螺旋理论的少自由度并联机构的约束综合法，并列举了以约束综合法得到的新型4和5自由度对称并联机构。