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.     

Stewart平台铰链间隙的精度分析

为提高 Stewart平台的运动精度 ,解决铰链间隙误差的影响问题 ,将 Stewart平台的各条支链作为假想的单开链 ,利用串联机器人运动学中的 D- H(Denavit- Hartenberg)方法 ,结合从运动学方程微分得到的结论 ,推导出终端运动误差和铰链间隙误差间的映射关系。并且以一台基于 Stew-art平台的并联机床为模型 ,利用仿真计算 ,分析了工作空间内间隙误差对终端运动精度的影响规律 ,为并联机床的误差补偿提供了理论基础     

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。     

微步进工作台主框架的制造误差分析

分析一种运动解耦的大变形柔性铰链机构的制造误差,通过建立主框架的矢量方程组模型分析制造误差对机构输出角的影响.计算机仿真结果表明,该机构中不同杆件的制造误差对输出误差影响有较大差异,杆件1、3的制造误差对结构运动精度影响较大,而且当输入角变化时杆件1、3的制造误差对输出角影响的非线性程度加强,而杆件6对机构输出精度的影响较小.从而确定出微步进工作台机构制造误差的分配原则.     

基于一种半开式滑槽球副的3-PSP并联平台设计

提出在并联机构中应用一种1移动3转动半开式滑槽球副结构,该运动副将1个移动副和1个球副集成为一个复合的运动副,可以缩短并联机构中支链的尺寸链,有助于提高并联机构精度.基于半开式滑槽球副设计了一种3自由度(3-DOF)PSP三轴并联平台,通过对此机构进行的运动分析和支链的精度分析,导出各个支链的逆解方程,同时根据影响支链运动精度的各个因素给出支链系统误差的线性补偿方程,证明此并联机构具有易于控制、运动精度高的优势.     

精密并联机器人系统误差的分析与补偿

为减小机构末端定位误差,提高精密并联机器人运动精度,以6-HTRT并联机构为结构模型,分析了机构的各种制造误差。首先在机构上开发了一种新型虎克铰链,同时采用了预紧装置;然后在控制系统中引入DSP高性能数据处理器;最后,用矢量构造的方法计算机构速度Jacobian矩阵,用数值法计算位置正解,用构造法计算误差Jacobian矩阵,对机构末端误差进行补偿。通过以上措施,可以使系统的精度提高到机构重复运动精度的3倍左右,满足精密并联机器人工作的精度要求。其中,软件误差补偿算法不受并联机构类型的限制,有较大的适用范围。     

一种3-RSS微动并联平台的误差分析

微动并联平台应用于微芯片装配、光纤对接、细胞操作具有亚微米运动精度的工作场合,因此必须保持很高的精度。但是实际微动并联平台存在着各种制造误差,这些误差会对微动并联平台的精度产生影响。以一种3-RSS微动并联平台为例,考虑到杆长误差、转动副和球副的偏移误差,分析了各种误差模型下的闭环矢量方程。选常用微动并联平台的运动轨迹,反解出各个误差模型下陶瓷驱动器的驱动曲线,将驱动曲线导入ANSYS14.0中各误差模型的有限元模型中,通过探针命令求出微动动平台中心点应变值,与理想轨迹进行对比,得到轨迹对比图。分析各种误差模型的轨迹对比图,最后得出结论:球副的加工误差对微动并联平台的精度影响最大。分析了得到各种误差模型下的误差值,为之后的控制奠定了基础。     

单轴圆弧型柔性铰链制造误差对刚度性能的影响

为了减小柔性铰链性能对制造误差的敏感性,应用多变量函数Taylor级数展开的方法,建立了单轴圆弧型柔性铰链制造误差与其性能的线性误差传递函数。分析结果显示,柔性铰链性能对最小铰链厚度t的制造误差最敏感,其次是铰链圆弧半径R和铰链厚度b,铰链宽度h的影响最小。在制造中,t应采取较高精度的加工方法,R和b在合理范围内分别应取较小值和较大值。     

单轴圆弧型柔性铰链制造误差对刚度性能的影响

为了减小柔性铰链性能对制造误差的敏感性,应用多变量函数T ay lor级数展开的方法,建立了单轴圆弧型柔性铰链制造误差与其性能的线性误差传递函数。分析结果显示,柔性铰链性能对最小铰链厚度t的制造误差最敏感,其次是铰链圆弧半径R和铰链厚度b,铰链宽度h的影响最小。在制造中,t应采取较高精度的加工方法,R和b在合理范围内分别应取较小值和较大值。     

龙门式混联机床的静刚度分析

静刚度是机床设计的重要指标之一.为了解基于平面三自由度并联机构的龙门式混联机床的静刚度性能,提出了一种分析方法,此方法同时考虑了并联支链和铰链的变形.根据微分误差模型,建立了机床刚度矩阵,得出了机床位置刚度和转动刚度的分布情况,着重讨论了铰链刚度对机床刚度的影响.结果表明 在工作空间内沿Y方向位置刚度具有对称性,转动刚度具有不对称性; 铰链刚度对机床刚度影响很大,在并联机床或者混联机床设计中必须选用刚度好的铰链连接形式.     

六维力压电天平研制与静态性能测试研究

风洞天平是空气动力学试验的重要测力装置,针对压电天平动态响应速度快、跟随特性好、结构简单、量程范围大的特点,研制了一种可应用于风洞试验中动态气动荷载测量的压电天平.对压电天平的静态校准方法进行了研究,推导出其校准公式.在风洞天平校准台上,完成了压电天平的静态单分量校准与复合加载试验,得到压电天平的标定矩阵,压电天平的非线性误差和重复性误差分别为0.06%、0.19%,最大向间干扰1.94%.对试验结果进行误差分析,给出了压电天平测试系统的不确定度.试验结果表明:压电天平主要性能指标良好,满足测试精度要求.     

并联Stewart机构位姿误差分析

从并联机构与串联机构的运动学等效,并联机构本身特征与并联机构实际工作空间出发,考虑各分支末端误差对最终运动平台末端误差的影响,提出了并联机构位姿误差放大因子分析法·依据位姿误差放大因子具有对误差定量分析的特点,该分析方法既可用于机构参数优化,又可用于结构精度设计·最后,给出了一个实例说明本方法的有效性·     

可重构混联机械手模块Tricept与TriVariant的误差建模与性能比较

对于少自由度并联构型装备，必须通过误差建模将影响末端可控和不可控误差的几何误差源进行分离，从而指导机构的精度设计和运动学标定。以5自由度混联机械手模块Tficept和TriVariant为对象，研究了一种少自由度并联构型装备的误差建模方法。该方法可有效分离出影响末端不可控误差的几何误差源，从而得到仅需控制恰约束支链的制造和装配误差，有效抑制末端的不可控姿态误差。研究结果表明，对于等同的任务空间和相同的尺度参数，两机械手具有相近的精度性能。     

3-TPT三维移动并联机器人机构的精度分析

针对具有相似平台的3-TPT型三维移动并联机器人进行了研究,根据其位置反解方程,采用机器人微分理论,以误差向量的范数表示动平台中心点的误差,建立了该机器人精度分析的数学模型.通过计算机仿真绘出了输出误差的走势图,分析研究了机器人的结构尺寸变化和位姿变化对机器人精度的影响,为该机器人机构的设计、制造及装配提供了指导性依据.     

面向骨折手术的三支链六自由度并联机构设计

随着微创技术和生物学固定技术的发展,创伤骨折手术中愈加需要术中精准定位,以确保内固定物能够精确和微创地固定骨折断端.其中,利用六自由度并联机构进行骨折断端的复位和固定是实现微创精准骨折手术的重要手段,也是未来骨折手术的发展趋势.现有的由6条支链构成的六自由度并联机构存在质量大、医学影像设备扫描后伪影严重等系列问题,提出和设计少支链六自由度并联机构成为研究热点.本文借助有限旋量理论构型综合出一类三支链六自由度并联机构,并进行了其拓扑结构和运动学性能设计.首先,利用有限旋量描述六自由度并联机构及其支链末端的运动,通过有限旋量理论的结合定律和交换定律获得可行支链的标准型和衍生型,通过定义支链装配条件和配置驱动关节,综合出一类三支链六自由度并联机构;然后,定义了优选准则,借助瞬时旋量理论对优选出的5种三支链六自由度并联机构进行了位置逆解、工作空间和速度分析;最后,以运动/力传递率在给定工作空间内的均值与方差为目标函数,考虑并联机构的拓扑结构对运动学性能的影响因素,开展了三支链六自由度并联机构的拓扑结构与运动学性能的一体化设计.上述工作为后续三支链六自由度并联机构的物理样机建造与实验研究提供了理...     

3-RRRT并联机器人的精度分析

为了更好的分析并联机器人,本文建立3-RRRT并联机器人精度分析数学模型．针对单条支链多个结构参数误差,比较全面的分析了结构参数对输出位姿误差的影响问题．从而为并联机器人的精度综合和误差补偿做好基础．     

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。     

两操作模式2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构误差建模及精度设计

为提高多操作模式并联机构末端位姿精度,确定各误差源对机构末端误差的影响规律及其最优值,以一种两操作模式2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构为对象,研究其误差建模及其零件公差优化设计方法。运用矢量法建立了可兼顾两种操作模式的机构位置逆解模型;基于R(SS)_2支链和R(RR)_2(RR)_2支链的误差模型,建立了2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构两种操作模式统一的整机误差模型。提取不同操作模式下2-R(SS)_2-R(RR)_2(RR)_2并联机构末端不可补偿误差,建立了末端不可补偿误差与各误差源的映射关系。基于灵敏度分析得到了两种操作模式下各误差源对末端不可补偿误差的影响规律,结果表明影响机构末端位姿精度的关键误差源共有23项。综合考虑两种操作模式下机构末端位姿精度,提出了以各零件尺寸误差灵敏度系数为权重系数而构造的机构尺寸公差总和最大为目标函数的精度优化模型。通过算例得到在给定精度条件下各关键误差源尺寸最优公差,为机构零件制造装配提供依据。     

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.