一种新型4自由度并联机器人自由度分析

采用对称结构的4自由度并联机器人一般是过约束机构.采用传统的机构学理论和方法对其运动自由度进行分析往往会得出错误的结论,现采用螺旋理论对一种新型的、结构对称的4自由度并联机器人进行了全面的自由度分析,证明了这种机构运动平台的自由度数目及其相应的自由度特性,为这种机构进一步深入的研究打下了基础.     

共线铰链连杆机构运动不确定性的论证

本文根据机构的自由度等于广义坐标独立虚位移数目的原理,利用机构广义坐标虚位移线性方程组系数的雅可比矩阵求秩,论证了共线铰连链杆机构在共线位置时运动不确定的特性。并得出这类机构在运动过程中自由度是变化的结论     

多自由度平面机构的运动方程

研究多自由度平面机构运动微分方程的建立方法。以拉格朗日方程为基础，引入等于机构自由度数目的广义坐标；根据机构的动能与瞬时功率的变化特点，建立等效转化惯量、等效力的显表达式，从而推导出多自由度平面机构的运动微分方程；最后以实例说明了运动微分方程的建立过程。     

新型混联机床主体—3UPS +1RPU并联机构的自由度分析与仿真

提出了一种新型的以3UPS+1RPU并联机构作为主体机构,再将主体机构串联在y轴方向滑动导轨上,从而达到五坐标联动加工的一种混联机床的设计思路。对于该机床的主体机构——3UPS+1RPU非对称并联机构,基于螺旋理论进行自由度的分析与计算;在此基础上应用多自由度并联机构输入选取理论来确定该机构的驱动输入副。然后运用Solid Works对其进行实体建模;并导入到ADAMS中进行自由度性质和数目的分析验证。虚拟样机验证结果与理论分析的结果具有一致性,这为后续深入研究该新型混联机床其他方面的性能提供了参考依据。     

非对称2T1R并联机构的运动学和灵巧性分析

提出一种非对称空间并联机构,其动平台相对于静平台具有两个移动和一个转动自由度。利用单开链单元理论对机构的运动输出特性进行了分析,并对其自由度数目进行了计算。推导出机构位置的正、逆解析解,以及速度矢量方程。根据机构灵巧性分析可知,当机构处于某一特殊位形时,其运动学条件指标等于1,即该机构为各向同性并联机构。因而所提出机构具有良好的运动学性能,在工业机器人、医用机器人和微操作机器人等领域具有潜在的应用前景。     

3T2R混联机构运动学性能分析

5自由度混联机构由完全各向同性的三维移动并联机构和2自由度转动的串联机构组成.此混联机构末端位置由两部分共同决定,姿态完全由串联部分决定.首先,求解了机构的自由度数目,并运用螺旋理论分析了自由度性质.然后,选取机构的驱动副,判断并联模块支链第5个转动副为消极副,从而简化了并联模块,方便了后续的分析.最后,分析了混联机构的运动学特征,利用运动影响系数求得其速度雅可比矩阵,并分析了机构的工作空间和奇异位形.该机构运动学解耦,计算方便,便于实时运动控制,同时机构工作空间大,无奇异位形,有很好的应用前景.     

关于自由度的计算

关于自由度的计算,已经引起了世界上许多学者的注意。本文提出了“根据机械系统的闭合特点,割断机架分析末杆运动,在同一瞬时把末杆与机架焊接,重新形成原机械系统”的理论,来计算机械系统(包括机构、结构)的自由度。本文阐明了机械系统中的静不定次数和自由度数的内在联系;为判断机械系统能否实现有限位移提供了必要性判据,同时为判定机械系统是否能作为结构提供了充分性判据;揭示了静不定和自由度的物理意义;严格地证明了把机构分成六个族是错误的,机构分族的观点是毫无意义的。根据上述理论,我们导出了闭合数计算公式、自由度数计算公式以及静不定次数计算公式。用这些公式可以毫无例外地按机械系统(包括机构、结构)的构造,正确地计算出它的自由度数和静不定次数。     

机构自由度计算难点和其运动分析及变自由度机构的探讨

机构的自由度是机构具有独立运动的参数,常规机构的自由度是恒定的,但有些特殊机构,其自由度在工作过程中是变化的,也称为变自由度机构。结合实例分析研究自由度计算中的常见难点及机构的自由度与机构原动件数不等时的机构运动的确定,对变自由度机构的自由度计算作一些探讨,对创新设计更优异新型的机构提供了一条有效的途径。     

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。     

一种新型4-PUU并联机构运动学分析

介绍了一种新型4-PUU并联机器人机构，该机构可以实现空间三维的移动和绕Z轴的转动。文中利用螺旋理论分析了机构的约束特性，计算了它的自由度数目，讨论了输入的合理性：给出了机构位置反解方程和机构速度方程并分析了机构奇异位形和工作空间。该并联机构结构对称，机构较简单，可以用来开发工业机器人，定位平台等。     

拉格朗日方程平面展开式的创建

本文对利用拉格朗日方程建立平面机构动力学方程的问题,进行了新的探讨和分析,首先对多构件多自由度系数的动能提出了新的表达式,而后在此基础上推导出了拉格朗日方程平面展开式,并确切地指出了不同情况下,拉格朗日展开式中相应各项的数目。     

空间机构自由度计算公式的研究

通过对传统空间机构自由度的研究,提出新的空间机构自由度计算公式。既可以求空间机构的自由度,又可以求平面机构的自由度。该方法使用方便,求解简单,为空间机构自由度的计算提供了可靠的理论计算公式。     

平面高副机构的数综合及型综合

以平面高副机构及结构公式为基础，给出了三个原则，较详尽地介绍了自由度Ｆ＝１，２，高副数目ＰＨ＝１，２，３，４的平面高副机构的数综合方法．通过图、关联矩阵及运动链之间的转换关系，按ＭａｎｏｌｅｓｕｅＮＩ的方法讨论了机构的型综合问题     

少自由度并联机构研究进展

各种新型少自由度并联机构的理论和实验研究是近年来国内外机器人领域中十分重要的研究方向和前沿技术。与6自由度并联机构相比,其本质差异在于少自由度并联机构存在结构约束,使并联机构的分支中出现了约束力/矩。当机构运动受到约束,其末端运动呈现耦合。由于结构约束形式各异,使得少自由度并联机构在运动中表现出不同的运动特性。本文综合评述了少自由度并联机构机型、运动学、机构奇异、动力学、刚度研究进展,旨在为各种新型少自由度并联机构研究和相应理论体系的发展提供具有重要价值的信息。     

多孔腔镜手术机器人翻展机构设计与优化

提出一种新型多孔腔镜手术机器人翻展机构.以人体腹部微创手术切入点实际约束为需求,基于机构拓扑综合理论,在关节耦合类平行四边形机构基础上,通过改变运动副数目设计具有冗余自由度的远心机构,简称翻展机构.运用Solidworks与Workbench相结合的方法,对各个关节进行结构设计与轻量化分析.基于D-H法对翻展机构进行了正逆运动学求解.用ROS-Kinetic仿真器搭建仿真环境,验证了新型翻展机构构型的合理性.     

平面机构自由度新算法的参数选取原则

要实现平面机构的确定运动,就必须保证机构的自由度数大于零且机构自由度数等于机构的原动件数,因此准确求出平面机构的自由度数至关重要。通过对平面机构在局部自由度、虚约束、多环等一些特殊情形下的自由度求解分析,证明了欧阳富等人提出的平面机构自由度数求解公式的正确性和实用性,并确定了其参数在实际计算中的选取原则。     

1自由度8杆单铰LEMs构型的研究

提出一种Lamina Emergent Mechanisms(LEMs)机构综合方法,对1自由度8杆LEMs构型进行研究,该方法能够求解包含单铰转动副,以及机架和主动件变换的LEMs机构综合问题.首先,通过构造平面运动链的杆组邻接矩阵,求解基于1自由度8杆的所有平面机构的可能连接方式.其次,基于杆件和自由度的数目,分析包含各级Assur杆组的所有装配方式,构建杆组邻接矩阵的框架.再次,依据一定的约束条件,将第一级及之后的杆组依次装配到主动件和机架或者前级杆组上,并且同步辨识同构体,从而获取仅含转动副的所有平面机构构型.最后,用相应的柔顺片段代替刚性片段,完成LEMs构型综合.     

对空间机构自由度计算公式的探索

设计空间机构时，首先遇到的问题是要正确确定空间机构的自由度，然而，用传统空间机构自由度公式去计算多自由度、多封闭环、谐波齿轮机构、混合型空间机构的自由度时，必须进行变换；计算一般单封闭环低副空间机构自由度时，也会受到很大限制。因此，发现传统空间机构自由度计算公式中存在的问题，对正确运用新建空间机构自由度公式去计算、设计、验证空间机构、机器人、生物机构的自由度有着重要的意义。     

机构封闭组合与创新设计

串行连接和并行连接的基本机构是单自由度机构.根据机构的结构原理和组成原理,按其连接方式,提出了单自由度机构与多自由度机构的组合称为封闭式连接组合的观点,并用两自由度机构和单自由度机构的组合实例进行了说明和论证.所提出的封闭组合方法不但增强了机构组合方法的可操作性,而且有利于机构创新设计.     

空间少自由度并联机构瞬时螺旋运动轴线曲面的几何表示方法

对于单自由度的平面机构或单自由度空间机构来说,机构中各个点的运动都是确定的。机构在运动过程中的一系列瞬时螺旋运动轴线所形成的曲面也是唯一的,比较容易求解,可以得到其数学表达式。但对于多自由度的空间机构来说,由于在每一个位形下,机构的运动有多种可能性,瞬时运动轴线所形成的曲面也不是唯一的,很难得到其数学表达式。本文通过求解空间机构在运动过程中的一系列瞬时运动轴线,利用几何方法绘制出空间少自由度并联机构的瞬轴曲面,从而可以更直观地了解少自由度并联机构的空间运动。