一种新型四自由度非对称并联机构的运动学分析

在分析2-UPU/2-URU并联机构结构特点的基础上,运用封闭法对机构进行了位置分析,并验证了数值特例,利用球坐标搜索法得到影响并联机构工作空间的各种约束条件下的边界点,并通过MATLAB软件绘制工作空间的三维图形,得到约束条件对工作空间的影响规律,说明了其工作空间分布的特点,并进行了奇异分析。该机构是一种过约束机构,本文的研究为该机构工作空间优化设计和机构尺寸设计提供了依据,为该并联机构进一步的研究奠定了基础。     

一种新型三自由度并联机构逆运动学及其工作空间分析

以一种新型三自由度并联机构2-RPU&SPR为研究对象,对其逆运动学及工作空间进行分析.首先,利用矢量法对其逆运动学进行分析,推导出机构位置反解的显式数学表达式;随后,利用极限边界搜索法,根据并联机构位置反解及其它约束条件,获得其工作空间,最后通过数值仿真对逆运动学数学模型以及机构工作空间搜索方法进行了验证.     

一种约束非线性离散优化问题的直接搜索法

本文针时整数梯度搜索方向的局部性以及有时因取整而方向发散的缺点,提出了在离散设计空间中,利用离散坐标邻域点的目标函数值信息和适当的延伸探索直接构造离散搜索方向,并进行离散一维搜索的寻优方法,对此称之为离散直接搜索法(A Discrete Direct Search Method ) ,简称DDSM法。本文运用DDSM法成功地解决了14个工程考题和数学考题,实践表明:DDSM法的求解速度和可靠性比较令人满意,尤其是计葬效率相甘现有的莱些离散优化方法有较明显的提高。     

六自由度混联机构运动学分析

混联机构结合了并联机构和串联机构两者的优点,有效地扩大了机器人的应用范围.提出了一种由两个不同的三自由度并联机构串接而成的混联机构,对其进行运动学分析,分别求取上下两个并联模块的运动学正解方程,从而得到整个混联机构的运动学正解.通过给定机构结构参数和驱动输入参数,用一组算例求得运动学动平台位姿,并画出三维机构位姿状态图模型,更加直观地了解机构的位姿状态.然后求解其运动学逆解,按照运动学正解结果,给定机构的两组位姿,求得此时机构的驱动输入参数及各转动副的状态,对比正反解的结果,进而验证了双并联型混联机构运动学正反解模型的正确性.最后,在运动学分析的基础上,利用极限坐标搜索法,结合混联机构的运动学反解,给出机构工作空间求解的算法.给定机构的结构参数,考虑杆长约束、关节转动副约束及杆件干涉等影响条件下,利用数值搜索法在圆柱坐标系中搜索工作空间的边界.在Matlab软件中仿真得到混联机构在给定不同姿态下的位置工作空间和给定位置下的姿态工作空间.     

基于齐次坐标转换矩阵的双旋转台机床加工空间分析

以双旋转台机床为例,对其加工空间以齐次坐标转换理论为基础进行分析。首先以齐次坐标转换矩阵为基础,推导出双旋转工作台机床的运动学求解方程,包括平移,旋转以及平移旋转联动,然后建立双旋转工作台机床的数学模型,利用所推导的运动学方程求解出其工作空间。这种方法思路清晰,方法简便,适用范围广,只需要建立双旋转工作台机床的数学模型,给出约束条件,即可直观地求得其工作空间。     

一种基于区域搜索的平面度误差评定方法

以给定平面度误差的评定为例,分析最小二乘法和最小包容区域法的算法模型,并提出一种基于区域搜索的评定平面度误差的方法.在三坐标测量机上,对被测平面进行采样点坐标数据提取,分别用基于搜索逼近法的最小二乘法和最小包容区域法实现给定平面度误差的评定.结果表明,基于搜索逼近法的最小包容区域法与最小二乘法相比,其评定结果精度提高了5.97%,且符合最小条件.     

基于改进遗传算法的噪声自适应地形匹配算法

地形匹配制导是提高飞行器导航与末制导精度的有效途径。为了提高传统地形匹配算法精度和效率,提出了一种基于改进遗传算法的地形匹配搜索算法。该算法以基准高程图各坐标空间作为解空间,一方面采用一种改进的遗传算法进行全域匹配搜索,相对于传统遍历搜索大大提高了搜索效率,又有效避免了遗传算法早熟收敛问题;另一方面提出了一种基于噪声自适应的相似性度量方法并将其作为遗传算法个体的适应度,该度量方法结合了归一化相关函数度量和序贯相似检测度量方法的优点,在保证精度的同时有效减少了每个搜索位置的计算量,实验结果表明:与全遍历算法、传统遗传算法从算法效率和匹配精度指标上进行对比,本文算法在匹配精度上与传统遍历算法相当,在算法效率上明显优于前两种算法。     

钻井布局的数学模型

采用相对运动理论 ,用旧井坐标的移动或旋转来代替网格的移动或旋转 ,寻找最优的钻井布局方案 ,并用定长搜索法搜索求得最大的可以利用的旧井点数 .在搜索的过程中 ,用小数法判断 .并给出一个小数定理 ,求出了 n个旧井点均可利用的充分条件 .     

一种新型并联工作台的空间分析

为了避免六自由度并联机构存在的制造成本高、工作空间与外形尺寸比不合理等缺点,提出了一种新型四自由度并联工作台.工作台的工作空间是衡量其性能的重要指标,因此必须要对它的工作空间进行分析.首先对工作台进行了运动建模,并在模型上建立坐标系,然后利用旋转矩阵找出工作台的动平台和机架之间的关系.从而推导出动平台四个铰链相对于机架的坐标,根据这些坐标和杆长的关系写出工作台工作空间的运动学方程,最终可以得到并联工作台的运动空间正解.     

基于A*算法优化的无人水面艇路径规划

为了解决A*算法在无人水面艇路径规划中无约束条件导致的安全问题,提出一种对A*算法的搜索优化和平滑优化方法。首先,对电子海图数据中的海洋环境信息进行提取,采用栅格法建立路径搜索空间的海洋环境模型,并使用坐标对栅格统一编号;其次,引入安全距离约束对A*算法进行搜索优化;最后,通过引入转向角约束,消除冗余节点达到平滑优化的效果。实验结果表明,通过对A*算法的优化处理,提高了无人水面艇路径规划的安全性,满足无人水面艇在复杂环境中全局路径规划的需求。     

2-RRC-SPS并联机器人工作空间的研究

提出了一种并联机器人工作空间分析的解析方法,该方法以曲面分析为基础,结合并联机器人的运动特性,得到了并联机器人工作空间边界曲面的方程.以2-RRC-SPS并联机器人为例,分析计算了其工作空间.在此基础上,描绘出了并联机器人工作空间边界曲面及截面视图.分析结果表明2-RRC-SPS并联机器人的理论工作空间是一个不规则的实心球体,该机构具有几何形状规则的作业空间,是一种较为理想的能实现三维移动操作的并联机构选型,获得的结果可应用于该并联机构的设计之中.     

The design of a novel parallel haptic device

A novel haptic device which is characterized by large workspace, high rigidity, simple kinematics and easy construction is presented. This device is a parallel mechanism which is composed of a base plate, three sub-chains, and a mobile plate. Each sub-chain is attached to the base plate through a pin joint and to the top plate through a spherical joint. The sub-chain is derived from and kinematically equivalent to a pantograph linkage but is redesigned to solve the difficult problem of motor-fitting. The spherical joint is of the ball-in-socket type, but has much larger workspace than its regular counterpart. The kinematics is analyzed, and the inverse kinematics analysis is performed with a geometric approach. The complete workspace is readily obtained with the spherical coordinate system searching method. The optimal value of the cone angle of the spherical joint is shown to be 100°.     

Mobility and constant-orientation workspace analysis of 4UPS-UPU parallel mechanism

One of the key issues for parallel mechanism is the kinematic characteristics, especially the workspace which varies with configuration parameters. A kind of 4UPS-UPU parallel mechanism is designed and its workspace is studied in this paper. First, the mobility of the 4UPS-UPU parallel mechanism is analyzed based on the reciprocal screw theory, and the motion and constraint screw systems of the parallel mechanism are obtained. Then the inverse kinematics is derived by the closed-form kinematics chain. The boundary search method in the polar coordinate system is presented to analyze the constant-orientation workspace of the parallel mechanism. Finally, the influence factors relevant to the workspace, such as the structural parameters and kinematics parameters are analyzed in detail. The relationship between the workspace volume and different parameters are obtained. The conclusions can be used for parameters optimization and path planning of the parallel mechanism.     

机器人工作空间与包容空间的图解法

机器人工作空间是机器人运行控制过程中的一个重要指标，而包容空间则是设置其位姿特性与轨迹特性测量平面的主要依据。该文研究了直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型及多关节型（主运动自由度数为３）机器人工作空间与包容空间的几何图解法。对多关节型机器人包容空间三维优化求解方法的讨论，确定了在计算机上进行分析计算的数学模型     

焊接视觉跟踪机器人数学建模和工作空间分析

摘要： 针对大构件相贯线型空间焊缝的视觉跟踪方法,设计并制造了8自由度焊接视觉跟踪机器人.描述了一种空间机器人建模方法,主要思路为将移动坐标系从绝对坐标系原点,顺着关节机构移动到机器人末端工作点,运用此法对机器人进行数学建模并仿真,得到机器人运动学正解,运用数值法对机器人进行工作空间分析,得到工作空间三维图和侧向剖面图.仿真结果证明数学建模方法的有效性,空间分析结果表明本机构工作空间无空洞,工作范围符合设计要求.最后用物理样机对空间曲线型焊缝进行运动跟踪实验验证.     

一种双机协同作业机器人的协作工作空间分析

以一种双机协同作业机器人为研究对象,建立双机协同作业机器人运动学模型,并对其进行工作空间求解与仿真分析,判断是否满足工作要求。首先采用D-H法对双机协同作业机器人坐标系进行建立,通过分析其各个关节之间的空间位姿矩阵变换关系,进行运动学方程求解,然后基于蒙特卡罗法对双机协同作业机器人的协作工作空间进行求解,并进行仿真实验验证。最后对协作工作空间的影响因素进行分析,为下一步对协作工作空间进行优化以及双机协作机器人的轨迹规划等问题提供了理论依据。     

Effective envelope method for Stewart platform workspace

The workspace of Stewart platform is the intersection of 6 son workspaces of 6 loop chains, so it is important to determine the boundary of the son workspace when locating the boundary of the son workspace. An effectivc envelope method is proposed in this paper. Firstly the envelope theory of a family of singular parameter curve surfaces is used to find the envelope surfaces of the son workspace. Then the numerical method is applied to determine the effective envelope surface. And after that the full boundary of the son workspace, which is the envelope of the effective envelope surfaces, is determined. Finally the workspace can be obtained with a section plane method.     

球面上的两个公式及其运用

得到了欧氏空间中,单位球面上坐标函数关于某一特定标架场的协变微分的两个等式.它们有非常重要的应用.首先它们可以用来求出球面上作用在形式上的拉普拉斯算子的谱及重数,而在文献中这些结果并不清楚.其次还可以用这两个等式来计算欧氏空间中某些特殊类型凸超曲面的各阶平均曲率.     

采用非结构化网格求解颗粒流的一种数值方法

离散颗粒模型是计算稠密颗粒两相流的一种重要模型,该模型通常采用硬球模式描述颗粒间的作用。提出一种在二维非结构化网格下结合硬球模式求解颗粒群运动的数值方法,对颗粒间的碰撞检测策略进行了优化,通过对颗粒采用局部移动的方法大大提高了计算的效率。数值算例显示在颗粒粒径小于网格尺度时,该方法能适应多种类型的网格,这为进一步实现不规则区域下稠密颗粒两相流的数值模拟奠定了基础。