基于Stewart平台虚轴机床运动学研究

以Stewart平台机构为基础 ,将 6杆 6自由度的Stewart平台机构演变成 3杆 3自由度的Stewart平台的简化形式 ,并将该机构与机床结构相结合 ,建立了 3自由度虚轴机床的结构模型。运用机构运动学与数学理论 ,建立了虚轴机床运动学方程 ,分析了机构结构参数对机床作业空间的影响 ,并通过计算机仿真画出了各影响因素与作业空间的关系曲线。对虚轴机床的活动平台在空间运动时关节摆角的变化规律进行了研究。为了从理论上进一步验证虚轴机床作业空间的分析结果 ,运用Matlab软件对虚轴机床的作业空间进行了计算仿真。从而 ,确定了该虚轴机床在空间中X、Y、Z三个方向的运动范围。为在机床领域合理利用机器人技术作了基础研究工作。     

基于Stewart平台虚轴机床运动学研究

以Ｓｔｅｗａｒｔ平台机构为基础,将６杆６自由度的Ｓｔｅｗａｒｔ平台机构演变成３杆３自由度的Ｓｔｅｗａｒｔ平台的简化形式,并将该机构与机床结构相结合建立了３杆３自由机结构模型。运用机构运动学与数学理论,建立了虚轴机床运动学方程分析了机构模型。运用机构运动学与数学理论,建立了虚轴机床动力学方程,分析了机构结构参数对机床作业空间的运动时关节摆角的变化规律进行了研究。为了从理论上进上步验证虚轴朵床作业空间     

高集成三自由度解耦球型手腕

针对空间机器人手腕集成度低和灵活性差的问题,提出一种由相对独立运动链组成的三自由度解耦球型手腕机构,采用双万向节和双半球结构来保证腕关节的紧凑性与灵活性.分析运动传动关系和工作空间区域,完成三自由度解耦球型手腕的结构设计,推导正、逆运动学方程和雅克比矩阵,分析结构解耦和运动解耦特性,建立作业空间与关节空间的运动传递关系.构建三自由度解耦球型手腕试验平台,进行侧摆、俯仰、自转试验和末端运动轨迹验证试验.研究结果表明,解耦球型手腕运动灵活、平稳,姿态角调整范围大,轨迹跟踪准确.     

基于工作空间包络法的六杆并联机床结构尺寸设计

以6-SPS并联机床为例,对给定工作空间的并联六杆机床结构尺寸设计进行了分析与研究.以简化的球锥体工作空间为例,研究了六杆并联机床固定平台半径、运动平台半径、驱动杆杆长三者之间的关系,得出并联六杆机床结构尺寸设计的一些结论.     

新型三自由度搬运机器人关键技术

针对从事机床上下料等工作的SCARA机器人,其电机和减速装置靠近执行末端,造成占用空间大、能效低的问题,设计一种新型三自由度搬运机器人,该机器人将前两关节的驱动装置集中于基座。基于这种新型构型,采用D-H法建立该机器人运动学模型并进行运动学分析,采用修正梯形模式的速度、加速度和位移方程进行轨迹规划,利用Solid Worlks软件建立新型三自由度搬运机器人的三维结构模型。制作简化的机器人模型和机器人实体,分别进行点到点运动比较试验和机床上下料的搬运试验。结果表明:该三自由度搬运机器人的结构设计有效降低了末端质量,增大了操作空间;且满足搬运、分拣等功能要求。     

一种双摆角刀具结构虚轴机床的控制问题研究

针对传统单摆角刀具结构虚轴机床的加工空间较小，运动不够灵活，不能躲避奇异点等问题，提出了一种具有双摆角刀具结构的虚轴机床，考虑到这种机构在实际加工过程中出现的转轴转角过大和转轴总转角超出范围等可能性，提出了避免上述问题发生的控制算法。     

平面三自由度机器人的有限灵活工作空间研究

提出了对平面三自由度机器人工作空间的有限灵活度的分析方法。提出了采用灵活角来度量操作器灵活程度，将机器人的工作空间根据灵活程度的不同划分为相应的有限灵活工作空间，研究，对机器人操作器的灵活度的要求不同。机器人就有不同的工作空间。这对设计和使用机器人不仅具有实际意义。同时也为提高操作器的灵活程度提供了理论基础。     

双臂三自由度柔性连续体机器人的运动分析及实验研究

柔性连续体机器人在手术医疗、救险勘探和农业作业等领域得到了广泛应用,为了对其进行更广泛的应用和得到此类柔性体结构运动学理论,进而进行精确的姿态控制,提出了一种双臂三自由度柔性连续体机器人,并结合常曲率变形原理,建立了柔性连续体机器人弯曲变形运动的姿态参数运动学和驱动参数运动学的理论模型,分析了双臂协调运动工作可达空间.以运动理论模型为基础,运用MATLAB对三自由度柔性连续体机器人进行了变形运动仿真,并搭建了原理样机,对双臂柔性连续体机器人运动学理论模型的末端点轨迹和姿态进行了实验,验证了理论运动模型的准确性,并分析归纳了双臂三自由度柔性连续体机器人样机实验与理论误差的影响因素,其末端轨迹和整体姿态的理论与实验误差均不超过5.9%.     

六自由度Stewart平台四维工作空间搜索方法

针对某型6-DOF Stewart仿真平台绕Z轴转角范围大的要求,提出通过搜索四维工作空间来选择杆长参数的方法.首先将输入的连杆长度均分为若干离散值,6组离散杆长值组合出平台的杆长输入量;然后利用位置正解算法求出对应的上平台位置姿态解,除去其中不满足铰链转角约束和具有奇异位形的解;最后将离散的平台可达位置点组成位置可达空间并划分为若干等体积区域,将每个区域内离散位置点姿态角变化范围的加权函数值作为该区域所有点的第四维坐标.四维工作空间具有可视化的直观效果,其搜索方法简单易行,为某型平台杆长参数的选取提供了依据.     

一种3-RPS并联平台机构偏转能力的分析

基于3-RPS并联机构的位置反解,在考虑杆长、运动副转角及杆间干涉等约束的情况下,利用搜索法求得了机构动平台相对于定平台运动的姿态工作空间（即偏转能力）,研究了动平台姿态工作空间与垂直于定平台的向移动位置空间的关系,并分析了机构主要结构参数对动平台偏转能力的影响。     

虚拟轴机床直线电机推力的新型补偿器研究

讨论滑块式6自由度虚拟轴机床直线电机的推力补偿问题．在对给定位置信号响应的过程中，机床的6轴之间存在机械强耦合．这种耦合力难以用精确的数学模型描述．如何解决耦合问题成为提高虚拟轴机床性能需要解决的重要问题之一．采用一种新型神经网络对每个单轴伺服系统电机的耦合扰动力进行实时在线的补偿，使伺服电机在任何位置对于被加工工件均能施以合适的加工力矩，从而提高了机床的加工精度．仿真试验结果表明，该方案有效地克服了虚拟轴机床各杆间的耦合扰动，系统不但具有强的鲁棒性，而且提高了其它性能指标．     

树脂镜片加工用局部球面并联机床的设计

针对光学树脂镜片传统注塑和浇铸方法加工工艺复杂的问题,提出采用局部球面并联机床实现镜片加工的方法.依据空间机构自由度理论对局部球面并联机床的基本结构进行设计,通过分析局部球面并联机床的工作空间,建立了杆件的长度变化以及铰链角度变化的理论模型,以此为基础研究了保证镜片周边加工完整性和加工不同镜片轮廓可靠性的方法,给出了用于树脂镜片加工的局部球面并联机床的设计方法.     

Stewart平台结构设计

介绍了用倒置的Ｓｔｅｗａｒｔ平台机构设计的并联机床动平台的结构设计,实际应用证明,所设计的动平台既简便了加工,又能保证精度,并能满足并联机床最大工作空间的要求。     

空间三自由度柔顺并联机构设计与仿真分析

刚体替换法是柔顺机构设计重要方法之一。基于刚体替换理论,选取合适的空间机构构型,选用合适的柔性铰链替换刚性运动副,依据KutzbachGrubler理论计算空间并联机构自由度,进而设计了一种三自由度柔顺并联机构微动平台。利用ANSYSWorkbench有限元分析软件对柔性支链和微动平台进行位移和应力分析,并得到动平台输出端节点位移数据,验证了三自由度柔顺并联机构的运动精度满足设计要求。通过分析获得的参数为多自由度柔顺并联机构优化提供了参考,同时可为多自由度柔顺并联机构设计提供借鉴。     

机床运行的不平稳性探讨

在机械制造中，反映机床运行不平衡的参数是机床运转的不均匀系数，当机床的工作台运动速度低于临界速度时，由于滑动导轨的摩擦特性影响而出现爬行现象，机床的爬行对机床加工性能会产生很大的影响，减小静，动摩擦力之差和提高传动系统的刚度是防止出爬行现象的基本措施。     

并联六坐标测量机的测量空间模型和测量模型

为深入研究并联坐标测量机的工作空间、控制算法和测量精度等，必须对其进行机构位置分析，建立和求解测量空间模型和测量模型是位置分析基本任务，是一项核心技术，为降低测量模型建立和求解的难度，设计了演化Stewart型的并联六坐标测量机，介绍了其特点，建立了所设计并联六坐标测量机位置分析的坐标系，采用矢量分析法和等效机构法，分别获得了测量空间模型和测量模型，利用Matlab语言编制程序，得到了不同初始条件下两种模型的数值解，通过计算机仿真验证了两种模型的正确性。测量空间模型和测量模型的研究为并联六坐标测量机的性能分析提供了依据。     

农林机器人本体设计与优化

运用机电工程现代设计方法研究机器人多智能体调控技术,构建机器人平台,设计了一种具有冗余自由度、小臂具有可变尺度的变胞功能的执行结构,建立了工作空间正逆问题的数学模型,优化求得最小包容工作空间的主连杆几何参数,实现了农林机器人可扩展性、灵活性和多重构性功能。     

Pro/E在新型并联机床实体建模上的应用

采用Pro/E对3_TPS_RRR并联机床进行虚拟样机实体建模,并分析该机床机构。利用Pro/E软件对该并联机床进行了特征建模,设计出伸缩杆、驱动杆、动平台、静平台、虎克铰及双十字轴的结构。结合Pro/E的机构约束条件对3_TPS_RRR型并联机床进行模拟装配,从而得到虚拟样机实体模型。通过Pro/E设计出的虚拟样机缩短了机床设计和制造周期,提高了生产效率。     

航天器对接试验台三轴姿态调整锁定机构研究

针对航天器特性、试验台系统技术要求及对接初始姿态设定的要求,研制了一套三轴姿态调整锁定机构,实现调整过程简便、解锁迅速、质量轻、安全可靠、精度高．采用D—H坐标系建立了动力学模型,进行了初始结构和驱动参数设计．在此基础上,应用虚拟样机技术对机构进行了设计可行性验证及进一步参数优化．仿真表明根据空间机构原理设计的三轴调整锁定机构能够达到指标要求的运动空间,无运动死点,结构合理,空间对接前解锁迅速．以驱动力作为优化目标,通过敏感度分析,确定了合理的优化结构参数,使机构所需驱动力下降了7．8％,并且转臂和连杆结构质量轻、安装灵活方便．