关节角参数化结合接近矢量可行方向的五自由度机械臂逆运动学求解

五自由度的机械臂无法达到任意位姿，采用传统的位姿描述方式进行逆运动学求解时，极易产生无解的情况。文中以一种适用于清洁、喷涂、焊接等作业的、由4个旋转关节和1个移动关节构成的五自由度机械臂为例，建立运动学模型并进行逆运动学分析，在此基础上，提出一种关节角参数化结合接近矢量可行方向的逆运动学求解方法。该方法基于自由度约束的末端位姿描述，先通过关节角参数化将末端执行器的运动空间由三维降为二维，再采用几何法分析末端执行器在不同目标位置（远端、中间端、近端）时的接近矢量的可行方向，从而避免参数盲目取值，确保运动学逆解的存在，然后根据运动连续性和各关节的运动范围从中筛选出最优解。路径规划仿真结果表明，实际路径与规划路径非常吻合，关节运动平稳，证明了所提方法的可行性和准确性。文中研究的五自由度机械臂具有一定的代表性，逆运动学求解方法计算复杂度低，求解过程较为简便，求解思路可为欠自由度机械臂的逆运动学求解提供借鉴。     

新型五自由度并联机构及其运动分析

提出了一种新型五自由度并联机构及其应用前景，该机构由一个RRTR分支和4个SPS分支组成，可实现空间的三维移动以及两个独立方向的转动，可用于部件装配、推拿机器人、空间机构的运动平台等应用场合。采用螺旋理论分析了能实现预定运动输出的机构学原理，计算了机构的自由度，采用直观的零位形两步法建立运动变换矩阵，求出用于实时位置控制的反解，并给出数值算例，分析了该机构在推拿机器人设计上的应用前景。     

闭式压力机冲裁过程中的振动分析

本文对闭式压力机冲裁时的振动问题进行了探讨。文中以Ｊ３６－８００Ｂ压力机为例，建立了五自由度力学模型，自编程序进行理论计算，理论计算值与实验测试值吻合较好。所建立的五自由度力学模型优于以往的二自由度力学模型，采用的计算方法与计算程序可以模拟压力机及其它锻压设备的冲裁工艺，所获数据可为采取减振、隔振措施提供参考。     

两种新型对称五自由度并联机器人机构

由于具有对称结构的少自由度并联机器人型综合难度极大,目前国内外尚未有对称结构的五自由度并联机器人。本文提出两种新的五自由度对称并联机器人机构,可以实现空间的三个转动和两种移动,具有结构简单,转动和移动运动解耦等特点,具有极好的应用前景。     

五自由度混联机构运动学及工作空间分析

提出了一种新型的五自由度混联机构,该机构由三自由度移动的完全解耦并联机构和二自由度转动的串联机构构成。为获得该混联机构的运动学模型及性能参数,描述了机构的组成模块,并计算了其自由度数目。基于几何法和D-H(Denavit-Hartenberg)法,求解了混联机构末端位姿理论参数模型,利用ADAMS软件对其进行了运动仿真。基于ADMAS运动仿真结果,采用边界搜索法分析了混联机构的位置、姿态工作空间。结果表明,该五自由度混联机构末端姿态灵活、工作空间大且无奇异位形,具有良好的应用前景。     

Stewart并行机构位姿误差分析

在获得６－６ＳＰＳ六自由度Ｓｔｅｗａｒｔ并行机构封闭运动学位姿正解精确解析的基础上,提出了六自由度并行机构位姿误差的一种分析方法。针对一种Ｘ－型Ｓｔｅｗａｒｔ并行机构,进行了必要的数字模拟位姿误差分析。     

Stewart并行机构六自由度的转换

提出了在求解六自由度Ｓｔｅｗａｒｔ并行机构封闭运动学位姿正解过程中,正确地利用反正切,将上平台上三铰接点坐标转化为该机构的六自由度的方法。并给出对Ｘ－型并行机构仿真的结果。     

6—6并联机构封闭运动不位姿正解单解

用代数法研究了６－６六自由度Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构封闭运动学位姿正解单解。在添加了一个附加位移传感器的基础上,解得了上平台六铰接点中三个铰接点在惯性坐标系中的矢量分量。并将其直接转化为六个自由度,从而获得了６－６六自由度Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构封闭运动学位姿正解单解及其存在的条件。     

基于6-PTS机构虚拟轴机床的运动学分析

针对基于Ｓｔｅｗａｒｔ平台虚拟轴机床伸缩杆结构设计的困难及难及热变形对精度的影响等特点,提出了一种基于移动副（Ｐ）、虎克铰（Ｔ）、球铰（Ｓ）及固定杆长的６－ＰＴＳ机构。计算了６－ＰＴＳ机构的运动自由度,建立了６－ＰＴＳ机构运动学反解的数学模型,运用求导法推导了６－ＰＴＳ机构的一阶影响系数矩阵,即揭示了动平台的位姿速度与移动副速度之间关系的正逆雅可比矩阵,为进一步研究该机构特性奠定了基础。     

五自由度机器人逆运动学解法与工作空间分析

针对一种五自由度机器人结构,提出了一种精确求解逆运动学的封闭解法,解决了逆运动学数值方法计算较慢、在某些情况不能算出所有可能解问题.应用D-H方法建立了该五自由度机器人的运动学模型.在此基础上,依据该机器人的特定构型,应用代数方法,仅选取位置矢量和一个姿态矢量提出了所研究机器人的逆运动学封闭解法.选取一个马鞍面做为该机器人打磨作业任务,分别进行了Matlab数值计算仿真和ADAMS虚拟样机联合仿真分析.结果显示:马鞍面期望轨迹和遍历轨迹对应的位置和姿态具有高度一致性,验证了所提出逆运动学封闭解法的正确性.最后,通过数值计算求解了该机器人的可达工作空间,为该机器人结构优化和运动控制提供依据.     

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.     

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.     

一种3自由度串并联平台型机器人机构

给出了一种新型３自由度串并联平台型机器人机构，该机构兼有一般并联机构的特点和吕联机构的运动学特性，并可承受横向载荷图液压压缸不承受弯矩。     

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.      

6/6-SPS型Stewart机构奇异轨迹性质识别的Z截面法

对6／6-SPS型Stewart并联机构的奇异轨迹的性质进行识别。基于Stewart并联机构奇异轨迹的解析表达式,推导出了该并联机构在相互平行的Z截面上的奇异轨迹。结果表明：6／6-SPS型Stewart并联机构在相互平行的Z截面上的奇异轨迹总是一个二次多项式其包括四对相交直线、一条抛物线及双曲线束。但是,当机构的上、下平台不平行时,机构在空间中的奇异轨迹又是一个不可分解的三次多项式。     

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.     

求解并联机器人工作空间的迭代搜索法

分析了并联机器人分支运动链与手部平台之间的几何约束关系，提出了子工作空间限制条件，通过平台姿态调整和步长变化，求得并联机器人工作空间边界．这种迭代搜索法不需要进行优化数值计算，求解过程简单，计算速度快     

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     

6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的研究

对具有半对称结构的6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解进行了研究。建立了一类具有半对称结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组。基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件编制了基于Mathematica语言的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的求解程序,计算结果表明,对于任意给定的该并联机构的结构参数以及六个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解在复数域内最多有28组解析解。     

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.