6-3型Stewart平台并联机构的运动学正解

针对6-3型Stewart平台并联机构运动学正解的问题,提出了一种新型的快速数值解法,该数值法能得到一个精确的惟一解。这种方法主要是利用了6-3型Stewart平台的运动学反解的一些特性,得到一个有关杆长的微变量与动平台的微变量之间的线性方程式。再通过叠加杆长的连续的微小变量,得到6-3型Stewart平台的运动学正解。最后以反解为已知条件,通过算例进行了验证。同时采用Mathematica符号软件来提高求解位姿的计算效率。     

非对称式6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的研究

对具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解进行研究。建立了一类具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组。基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件,编制了基于Mathematica语言的非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的求解程序,计算结果表明,对于任意给定的该并联机构的结构参数以及六个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解在复数域内最多有28组解析解。并联机构运动学正解的研究为该类并联机构的工作空间分析、轨迹规划及控制奠定了重要的理论基础。     

6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的研究

对具有半对称结构的6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解进行了研究.建立了一类具有半对称结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组.基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件,编制了基于Mathematica语言的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的求解程序,计算结果表明,对于任意给定的该并联机构的结构参数以及六个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解在复数域内最多有28组解析解.并联机构运动学正解的研究为该类并联机构的工作空间分析、轨迹规划及控制奠定了重要的理论基础.     

基于多目标遗传算法的Stewart平台运动学正解解算

Stewart平台的运动学解算是指对驱动杆杆长与动平台位姿的对应关系的求解。其运动学逆解只需根据空间坐标变换求得,而运动学正解需要对12个非线性方程进行解算。普通的数值解算方法迭代步数多,求解精度低。为解决Stewart平台运动学正解的解算问题,将pareto最优化理论引入遗传算法,提出一种基于多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)和最小二乘理论结合的算法。利用算法生成上平台姿态,利用反解解算出姿态对应的杆长,与已知杆长进行最小二乘拟合分析,当拟合度极高时认为此时的位姿即为运动学正解结果。此算法将上平台姿态的6个参数求解转化成多目标最优化问题,其只需迭代102次左右便能输出最优解,单次结果输出用时在1 min以内,且求解的均方根值误差不超过0. 1。是一种求解速度快、精度高的可行的运动学正解解算方法。     

基于牛顿迭代的6-UPS并联机构运动学正解的研究

对自制的6-UPS并联机构的运动学问题进行了分析,利用数值法对该机构的运动学正解进行深入研究。通过运动学反解计算,在旋转矩阵和驱动杆长约束条件下,建立了运动学正解的数学模型,通过化简得到一组六个只含有三个姿态变量的非线性方程组;利用Mathematica软件求解上述方程,利用牛顿迭代法引入所有有效初值求解上述方程组得到正解结果,避免由于初值选取不当产生的漏解现象,并绘出对应的机构装配简图。经算例验证,方法使得算法的收敛速度以及高效寻找全部解得到很好的提高。     

新型3-PRRS并联机构的位置正反解分析

对新型六自由度3-PRRS并联机构进行运动学分析,推导了解析形式的运动学反解,利用封闭解法研究其运动学全部正解。根据每条支链2个转动副对动平台的不同影响,通过坐标变换和引入角度变量φi,得到动平台3个铰链点坐标;以这三点之间的固定长度为约束条件,建立约束方程,得到以φi为变量的3个超越方程,通过消元法得到16次线性代数方程;利用MATLAB软件编程求解全部位置正解。应用算例对位置正反解进行了数值验证,正解结果与反解结果吻合。研究结果为应用于虚拟轴并联机床的新型3-PRRS并联机构的尺度综合、奇异位形分析、输出误差分析和轨迹控制等方面的研究奠定了基础。     

迭代初值对Stewart型平台位置正解精度的影响

首先推导了一种数值法与解析法相结合的求解Stewart型平台位置正解的牛顿法 ,不但使位置正解的计算速度大大提高 ,而且解的精度也很高 ,满足了实时控制仿真的需要。更为重要的是 ,通过对不同初值时位置正解的计算精度的比较 ,我们发现 Stewart型平台位置正解的计算精度与初值的选择并无多大关系 ,只要初值不为零并且计算过程是稳定的 ,都能得到令人满意的解 ,进而阐明这正是 Stewart型平台所固有的一个性质。     

6-UPS交叉杆型并联机床的运动学正解算法

6-UPS交叉杆型并联机床是Stewart并联机构的改进形式,由于动平台分两层结构,不具有一般Stewart平台的对称性,因此很难有效地获得其运动学正解的解析解。采用罗德里格斯参数描述旋转矩阵,通过分析动平台位置和姿态变量之间的耦合关系,并采用消元方法消去运动基本方程中的位置矢量参数,最终得到了只关于罗德里格斯参数的三元四次方程组。在此基础上,利用牛顿迭代方法,构造出用于求解该方程组的迭代函数。通过对实际的并联机床分析,证明了该方法的正确性和有效性。     

非对称式6/6-SPS型Stewart并联机构位置正解的研究

建立了一类具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构位置正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组.基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件编制了基于Mathematica语言的非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构位置正解的求解程序.研究结果表明,对于任意给定的该类并联机构的结构参数及6个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的位置正解在复数域内最多有28组解析解,并且其位置正解实数解的个数必定为偶数.并联机构位置正解的研究为该类并联机构的工作空间分析、轨迹规划及控制奠定了重要的理论基础.     

对称结构Stewart 并联机器人的位置正解及构型分析

对具有对称结构的6－6SPSStewart并联机器人的位置正解问题进行了研究，以活动平台的铰链坐标为未知量，按定杆长约束条件建立了对称并联机器人位置正解的数学模型；以结构参数和杆长为量作为修正变量，构造了一种新的系数同伦方程，运用该方法可以快速得到同类并联机器人的全部28组位置正确。这种方法可以方便地求出不同结构参数和杆长变量同类机构的位置正解，其数学模型简单，并且不依赖初值。基于位置正解对Stewart并联机器人存在的装配构型进行了分析，给出了数值计算实例。     

基于遗传算法的新型六自由度并联机器人运动学分析

运动学位置正解和位置逆解是对并联机器人其它性能进行分析的基础,位置正解也是并联机器人研究中的一个难点。本文采用遗传算法对一种新型六自由度并联机器人的运动学位置正解和位置逆解进行了求解,并且利用灰色关联分析对求解结果进行了分组,得到了Stewart并联机器人的5组位置正解实解。实例表明该方法简单、方便、具有通用性,是求解并联机器人运动学问题的一种新策略。     

一种新型四自由度并联平台机构及其位置分析

提出了一种能实现空间三维移动和绕 z轴转动的并联机器人机构模型——空间4- TRT并联机构。文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕 z轴转动的机构学原理 ,计算了它的自由度 ;给出了其位置反解的方法 ,推导出了位置正解的封闭方程 ,并进行了数值验证。     

新型6-PSS并联机器人工作空间分析

提出一种由Stewart平台演绎而来的正交6－PSS并联机器人新机型，介绍其结构布局特点，基于位置反解及其结构约束条件，绘制其工作空间的轮廓图，并定量分析该并联机器人RPY角和机构尺寸参数对其工作空间大小的影响，为该并联机器人的设计与实用化提供理论依据。     

基于调整步长牛顿法的Stewart并联机构位置正解

针对采用牛顿或拟牛顿迭代算法求解Stewart并联机构接近奇异位姿的位置正解时存在计算结果不收敛以及采用牛顿下山迭代算法求解时间较长的问题,提出了将调整步长牛顿法应用于并联机构位置正解。首先设计基于调整步长牛顿法的Stewart并联机构位置正解流程;然后,采用遗传算法以步长矩阵初值及等比参数为变量,以Stewart并联机构64种极限位姿正解所需迭代步数为目标,得到步长矩阵初值及等比参数最优值。通过数值算例,设置机构杆长绝对误差为0.01mm,对64种极限位姿进行正解,牛顿法与拟牛顿法共6种位姿正解不收敛;牛顿下山法10种位姿正解时间大于2.0ms;调整步长牛顿法正解时间均小于2.0ms。调整步长牛顿法为Stewart并联机构位置正解的实时应用提供了理论指导。     

基于区间对分搜索法的并联机构位置正解问题求解

针对并联机构的位置正解问题 ,提出一种基于区间对分搜索法的数值迭代计算方法。该算法通过对并联机构约束方程解空间的不断细分 ,得到非线性约束方程所有解的收敛域空间 ,然后通过Newton迭代方法计算问题的所有近似解。与一般点迭代方法相比 ,该算法的收敛性不依赖于初始条件的选取 ,并且能够一次得到问题的所有近似解。文中对 6自由度Stewart平台进行了仿真计算。     

2TPT-PTT并联机器人可操作度的研究

介绍了一种新型的2TPT-PTT三自由度并联机器人。建立了运动学方程,求出了其正逆解。给出了雅可比矩阵,通过机构可操作度的分析,对机器人的操作性能进行了研究。研究结果表明:该机构运动学正逆解简单、不存在奇异点、具有良好的操作性能。     

Kinematics and optimization of a 2-DOF parallel manipulator with a passive constraining leg and linear actuators

This paper presents a two degree-of-freedom (DOF) planar parallel manipulator with two linear actuators, whose degree of freedom is dependent on a passive constraining leg connecting the base and the platform. The kinematics of the presented manipulator is first studied: the inverse and forward kinematics problems are solved in the closed form, the practical workspace is described symbolically, the Jacobian matrix is derived, and several singular conditions are discussed. Then, in order to determine the geometric parameters and the operating range of the actuators, the optimization of the mechanism is performed considering its dexterity and stiffness.     

一种6-SPS型并联机构运动学正向求解方法

通过研究6-SPS型并联机器人机构的运动学正向求解方法,提出了一种建立运动学模型与正向求解的方法,利用6-SPS型并联机器人支链特点,以支杆两个独立的方向余弦和伸缩长度为支杆的广义坐标,推导了6-SPS型并联机器人运动学模型,在此基础上,提出运用基于Moore-Penrose广义逆的牛顿迭代格式对运动学模型进行正向求解,并编制了MATLAB运动学正向求解程序,进行了运动学正向求解数值仿真,结果表明求解程序快速有效。     

混合型4自由度并联机构及其运动学建模

提出一种混合型４自由度并联平台机构，该机构的动平台能够实现两个方向的移动以及绕两个方向轴线的转动。研究了该机构的运动学建模方法，给出了运动学正、逆解。基于本文所提出的４自由度并联机构已成功地研制出一台五坐标并联机床。     

基于速度变换的Stewart平台机械手动力学分析

提出了一种新的Ｓｔｅｗａｒｔ平台机械手动力学分析方法─—基于速度变换的坐标缩并方法,该方法根据Ｓｔｅｗａｒｔ平台的道运动学特点,直接导出独立广义速度与非独立广义速度之间的解析变换关系,无需构造约束方程的Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵,也不必进行各种复杂的矩阵分解运算,大大减少了计算量,同时也避免了由矩阵分解引入的数值稳定问题。通过分析证明该方法具有很高的计算效率,而且非常适合并行计算。该方法对其他形式的并联机器人机构同样适用。