并联六自由度微动机器人机构的设计方法

并联机构的对称性、高精度和高刚度等优点使其适合作为微动机器人机构 ,因此并联机器人的分析与设计理论和方法可推广应用于微动机器人。研究微动机器人机构的设计方法 ,建立了并联六自由度 Stewart微动机器人的空间模型 ,并分析了该微动机器人的机构尺寸与性能指标的关系 ,得到了各向同性、刚度性能图谱 ,是探讨微动机器人机构设计的有效分析工具     

Parallel Mechanisms with Two or Three Degrees of Freedom

Parallel manipulators for the machine tool industry have been studied extensively for various industrial applications. However, limited useful workspace areas, the poor mobility, and design difficulties of more complex parallel manipulators have led to more interest in parallel manipulators with less than six degrees of freedom (DoFs). Several parallel mechanisms with various numbers and types of degrees of freedom are described in this paper, which can be used in parallel kinematics machines, motion simulators, and industrial robots.     

Optimum Kinematic Design of the 4R 2-DOF Parallel Mechanism

This paper analyzes the kinematic optimization design of the 4R 2-DOF parallel mechanism taking into account the force transmissibility. Three indices are introduced to reflect the force transmissibility. Based on these indices and their performance charts, the optimization design process with respect to the workspace is presented in detail. The results show that the designed mechanism is not only far from every singularity but also has good force transmissibility in its workspace. These kinematic optimization indices can be extended to other parallel mechanisms.     

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。     

Optimal Kinematic Design of a 2-DOF Planar Parallel Manipulator

Closed-form solutions were developed to optimize kinematics design of a 2-degree-of-freedom (2-DOF) planar parallel manipulator. The optimum design based on the workspace was presented. Meanwhile, a global, comprehensive conditioning index was introduced to evaluate the kinematic designs. The optimal parallel manipulator is incorporated into a 5-DOF hybrid machine tool which includes a 2-DOF rotational mill-ing head and a long movement worktable. The results show that the planar parallel manipulator-based ma-chine tool can be successfully used to machine blades and guide vanes for a hydraulic turbine.     

基于时变特性的数控机床综合误差建模方法

 以立式B-A 摆头五轴数控机床为例,根据机床误差元素的时变特性,研究一种能够反映静、动态综合误差的数控机床误差建模方法。将动态误差表达为与运动单元速度、加速度相关的傅里叶级数形式,并与静态误差结合,将运动副误差元素表达为静态误差矩阵与动态误差矩阵的复合形式,利用多体系统理论构建了静、动态误差与刀具轨迹误差的映射关系模型。理论分析表明,基于时变特性的综合误差建模方法考虑了运动学、动力学两方面的影响因素,可以更准确地反映机床高速、高精加工过程产生的实际误差,从而为数控机床的误差补偿及控制参数整定奠定一定的理论基础。     

平面三自由度并联机床的分步运动学标定

针对一台平面3自由度并联机床的运动学标定，提出一种基于最少参数线性组合的分步运动学标定方法．该方法利用并联机器多参数耦合误差传递系统中的参数线性组合映射关系，将一般运动学标定中参数的误差建模、辨识和误差补偿，改变为参数线性组合的误差建模、辨识和误差补偿．首先由最少参数线性组合的4个定理进行辨识性分析，确定出影响机床终端绝对和相对精度的最少参数线性组合；然后给出工程实际中常用的基本绝对测量方式和基本相对测量方式，逐一进行最少参数线性组合的辨识性分析，抗干扰指标的抗扰动性能计算，兼顾测量成本的条件下，设计出最少参数线性组合的分步测量方案、分步辨识和分步误差补偿方案，完成运动学标定．最终的实验结果证明这种方法具有如下优点：（1）消除了其他无关参数的影响；（2）反映了误差传递中的参数线性组合映射关系，提高了参数辨识的准确性；（3）方法简洁高效，最终的机床精度已经接近测量扰动精度．因此，该方法不仅可用于这台平面3自由度并联机床，也可适用于其它运动学非线性弱的并联机器．     

基于力传递性能的平面并联机器人的优化设计

为优化设计并联机器人的结构参数,利用传动角的概念,定义了评价并联机器人运动/力传递性能的度量指标LTI(局部传递指标)、GTW(优质工作空间)和GTI(全域传递指标),然后以PvRRRPv并联机器人为例,分析这些指标在机构参数优化设计的应用.结果表明,采用该文提出的性能指标设计的机器人,不仅可以远离奇异,而且具有良好的运动/力传递特性.     

二移动自由度并联操作臂的动力学建模

应用Lagrange乘子法研究了一种二移动自由度并联操作臂的动力学问题,该方法可避免关节空间与操作空间的坐标变换,计算效率能够满足实时控制要求。描述了这种具有高刚度、高灵活性和结构模块化强的操作臂结构,求出了它的位置、速度、加速度和Jacobian矩阵的表达式;建立了带有广义坐标变量的系统动力学模型,按照给出的运动轨迹和操作臂质量、加速度等参数进行了动力学仿真,其结果揭示了关节驱动力与上述参数间的内在联系。     

球坐标式3自由度并联机器人机构的运动学设计

研究一种球坐标式3自由度并联机器人机构的运动学设计,包括运动学反解、速度、考虑铰链转动范围和干涉等条件下的工作空间,和结构参数对工作空间的影响以及灵巧性能指标及其在保角变换平面上的分布特性,这些分析结果和结论对并联机器人机构的设计、轨迹规划和控制等有重要的指导意义.并联机构在并联机床、坐标测量机构和工业机器人等领域有广阔的应用前景.