耦合型4UPS/UPR并联机构刚度特性分析

针对耦合型4UPS/UPR少自由度并联机构,分析了其自由度及耦合运动特性,给出了其旋量形式的一、二阶影响系数。借助于虚功原理及旋量形式的一、二阶影响系数,推导了4UPS/UPR并联机构,包括外力、重力及非广义关节驱动力的静力学方程。通过对静力学方程微分,建立了机构完整的柔度模型;并以此为基础推导了其方向刚度模型,给出了方向刚度极值存在的必要条件。分析了机构位姿、铰链点尺度参数及坐标系选择对方向刚度特性的影响;并给出了相应的数值算例进行验证。     

3-RRR平面并联机构的刚度特性分析

导出了3-RRR平面并联机构基于守恒协调转换刚度矩阵机构刚度结构位形部分的解析表达式和外力作用影响部分的不完全解析表达式.给出了求机构刚度映射的一般方法,求出了不同参数下3-RRR平面并联机构的刚度映射曲线,并对机构的刚度特性进行了分析和讨论.研究发现,3-RRR平面并联机构的刚度是机构构型的函数,并与驱动力和关节刚度成比例;动平台中心趋于工作空间边界刚度增大,在工作空间的边界附近形成一个刚度较强的环状区域,而在工作空间的内部形成一个刚度较弱的区域.     

并联机构静刚度特性的分析与求解研究

目的 从机构的整机刚度特性入手,对3-TPT并联机构的刚度进行研究,解决并联机构刚度特性难以分析与评判的问题,为并联机构的进一步优化设计做出良好铺垫.方法 运用虚功原理,对并联机构的力学雅可比矩阵进行求解;建立刚度模型,求解机构支链各部件的轴向刚度,进而得到支链刚度以及整机刚度矩阵,并对各个部件对支链刚度的影响进行分析...     

3-PRR平面并联机构的刚度特性

为了揭示在外力作用下机构的柔性导致的几何形变对其刚度的影响及变化规律,对3-PRR平面并联机构的刚度特性进行了系统研究.首先导出了3-PRR平面并联机构基于守恒协调转换刚度矩阵的刚度解析表达式,然后分别求出了机构在无外力作用和在外力作用下的刚度映射曲线,用以对比其刚度的不同变化规律.最后根据导出的公式和数值分析算例,对机构的刚度特性进行了详细的分析.研究结果表明:3-PRR平面并联机构的刚度是机构构型的函数,并与驱动力和关节刚度成比例;机构的刚度不但与外力的大小有关,而且与外力的作用方向有关.     

改进型Delta并联机构连续刚度映射

基于机构势能的Hessian矩阵定义机构的刚度矩阵,建立了改进型Delta并联机构的连续刚度模型.这种模型与以往刚度模型区别在于,它不仅考虑了驱动铰链、被动铰链刚度和各个部件重力对机构刚度的影响,还考虑了机构位形变化和在广义外力下各个杆件弹性变形对刚度的影响,所以该映射模型更具有一般性和精确性.最后结合刚度矩阵瑞利商定义了并联机构刚度性能判定指标λ,通过刚度性能判定指标λ在工作空间不同位置和不同受力情况下的分布,对改进型Delta机构的刚度性能进行分析和讨论.     

一种三自由度并联机构刚度分析及仿真

以一种三自由度并联机构2-TPR&SPR为研究对象,对其刚度进行分析.首先利用螺旋理论的方法得到该并联机构的全Jacobian矩阵,在此基础上,考察机构外力、外力矩对支链驱动力及约束力的映射关系.随后利用力与位移的对偶关系,推导出机构的刚度矩阵,最后通过一组数值仿真实例,验证刚度分析的正确性.     

并联机床的平行机构对其静刚度的影响分析

为了研究机床静刚度对并联机床性能的影响,以东北大学研制的3-TPT并联机床为研究对象,通过对机床静刚度模型的理论分析,得出了机床静刚度的表达式.利用大型有限元分析软件ANSYS,在机床不同的受力条件下对机床主架静刚度和机床整机的静刚度进行仿真分析,指出了机床刚度的薄弱环节以及平行机构对机床整机的影响.分析结果表明:机床的z向刚度远大于水平方向的刚度;机床整机的刚度远大于机架的刚度,平行机构能使机床的刚度成倍增加,随着平行机构所在位置高度的增加,其z向刚度增大.     

并联机构转动副滚动轴承静刚度参数辨识

以新型五自由度完全并联机构的一组滚动轴承支撑单元为研究对象,利用多体系统传递矩阵法、有限元法及实验法深入研究其静刚度预估问题,提出一种滚动轴承的静刚度参数辨识流程/方法.首先,将滚动轴承支撑单元等效为多柔体系统,借助传递矩阵法建立其静刚度参数与结构模态参数间的映射关系;其次,借助实验模态分析法确定滚动轴承支撑单元的固有特性,通过比对系统固有频率和振型,确定滚动轴承支撑单元的静刚度参数;最后,将辨识出的静刚度参数代入滚动轴承支撑单元有限元分析模型,将仿真结果与实验结果相比较,以验证静刚度辨识方法的有效性.研究表明,这种滚动轴承静刚度参数辨识方法精度较高,为含转动副并/混联构型装备的静刚度优化设计提供了理论依据.     

并联机床机构的分析

介绍了并联机构的产生、发展及其应用,阐述了并联机床的发展,并对并联机床机构进行了位置、运动及其空间分析.     

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。     

一种三自由度冗余驱动并联模块的刚度分析

研究了一种三自由度并联模块的刚度建模方法.该模块采用冗余驱动技术,可满足搅拌摩擦焊作业高刚度、大工作空间/机座体积比要求.分析了该模块的结构组成与工作原理,并应用螺旋理论建立其刚度解析模型,所获广义雅可比矩阵与驱动/约束刚度矩阵物理含义清晰.借助有限元分析验证刚度解析模型的有效性,进而实现全域刚度性能预估,为该模块的刚度优化设计及物理样机开发提供了理论依据.     

3RPS/UPS结构并联机器人设计与分析

为了满足踝关节康复训练对自由度、工作空间和刚度等性能的要求,本文设计了一种新型的三自由度高刚性3RPS/UPS结构并联机器人.此结构在传统的3RPS结构基础上加入了一条UPS结构的冗余驱动支链,在保证满足自由度要求的同时,又增强了结构的刚度性能,减少了操作平台的晃动和形变,提高了操作精度.通过对此结构进行逆运动学分析、工作空间分析和刚度分析,验证了3RPS/UPS结构可以应用于踝关节康复训练这类具有高负载、操作灵敏等特点的操作任务.最后对该3RPS/UPS结构并联机器人进行了运动学控制仿真,仿真结果表明系统具有较高的动态轨迹跟踪控制精度,适用于实际应用.     

关于平行弹簧组等效劲度系数的讨论

在通常情况下,针对多个平行弹簧等效劲度系数的研究过程中,存在这样的假设:这些平行弹簧同时被压缩或伸长的量要相等。但是在实际中,更多的情况是:在同时间内,每个平行弹簧被压缩或伸长的长度各有不同。我们以劲度系数不相同的两个平行弹簧为例,将平行弹簧的一端固定,而对另一端压缩,每个弹簧被压缩的量不一致。在这种情况下,得到平行弹簧组的等效劲度系数。     

关于平行弹簧组等效劲度系数的讨论

在通常情况下,针对多个平行弹簧等效劲度系数的研究过程中,存在这样的假设:这些平行弹簧同时被压缩或伸长的量要相等.但是在实际中,更多的情况是:在同时间内,每个平行弹簧被压缩或伸长的长度各有不同.我们以劲度系数不相同的两个平行弹簧为例,将平行弹簧的一端固定,而对另一端压缩,每个弹簧被压缩的量不一致.在这种情况下,得到平行弹簧组的等效劲度系数.     

Stewart并联机床瞬时刚度分析与应用

对并联加工机床的6-6 Stewart并联机构动态加工过程进行了分析,利用螺旋矢量方法建立了机床6-6并联机构刚度数学模型,计算了动态瞬时刚度和刀具的偏移误差,并开发了应用软件,对6-6并联机床结构在多种不同参数变化条件进行了数值模拟.研究结果可为机床精确控制和实时标定提供算法,对优化机构设计、工作空间设计及载荷设计和布置提供理论依据.     

4UPS+UPU并联机构运动学分析

并联机构的运动学是研究其动力学特性和控制系统设计的基础,运动学的求解过程对并联机构后续的运动学和动力学特性分析影响很大。基于欧拉变换法,对4UPS+UPU并联机构进行了运动学分析,推导出位姿、速度和加速度的解析表达式及Jacobian矩阵和Hessian矩阵。通过数值仿真,得到了在给定动平台运动规律下的驱动支链长度、速度和加速度的变化规律。仿真结果表明驱动支链长度、速度和加速度的变化曲线均过渡平滑,有利于驱动杆的控制,有利于保证的机构动态特性。     

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.