Delta并联机器人弹性振动控制

采用有限元理论建立Delta并联机器人弹性动力学模型,将弹性振动引起的位置和方向误差看作是对名义运动的摄动,得出动平台位形误差与结点位移的关系方程,作为评定机构运动精度的依据。在柔性构件上粘附阻尼层,消耗系统振动能量,抑制杆的横向振动,对杆的纵向振动采用压电作动器进行主动控制,兼顾响应与控制能量实现最优控制。实例显示,对机构综合采用以上两种振动抑制措施,可以将机构的振动水平控制在很低的水平。     

摆动式柔性递纸机构的动力学分析及研究

分析了定心上摆式递纸机构的运动过程,建立了机构的动力学模型.该模型为一存在弹性变形的四杆机构,运用Lagrange方程建立了该模型的动力学运动方程,通过摄动分析对模型进行了求解,得到了与实际运行相一致的结论.分析表明,弹性连杆机构动力学系统中存在内共振和组合共振,运动副间隙、机构边界条件、阻尼和机构尺度均可能引起机构产生非线性振动,而机构弹性构件的变形是导致机构产生非线性振动的关键因素.     

平面柔性并联机器人动力学建模

利用有限元理论研究柔性并联机器人动力学建模的理论和方法,分析各支链的弹性位移及其耦合关系,建立柔性并联机器人系统的运动约束条件和动力约束条件。综合考虑构件的分布质量、集中质量以及杆件的剪切变形、弯曲变形、拉压变形和横向位移的影响,运用运动弹性动力学理论和Lagrange方程,推导出平面柔性并联机器人的动力学方程。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,说明该动力学模型能正确反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。     

3-RRS柔性并联机器人的动力学建模与频率特性分析

对3-RRS柔性并联机器人进行了动力学建模和频率特性分析,提出了一种空间柔性梁单元模型。基于有限元理论、运动弹性动力分析方法和Lagrange方程,建立了3-RRS柔性并联机器人的支链动力学模型,通过系统的运动协调关系将各支链组装在一起,得到系统的弹性动力学方程。在此基础上,通过仿真算例分析了系统固有频率与机构基本参量之间的关系。结果显示,系统固有频率与结构尺寸、截面参数和材料参量等之间都存在密切的联系。     

关节型机器人示教机构平衡设计与优化

针对示教机构并不应用于实际的生产中,而且不用考虑机构运动过程中的弹性变形、惯性力等性能,设计出了结构简单的轻质连杆来代替实际机器人的各构件。示教机构的设计原则是保留实际机器人的自由度数、机构尺寸和工作空间,其余部分进行简化。利用弹簧平衡法和增加端面对关节型机器人臂杆进行重力平衡,各关节无驱动电机和减速器,仅有编码器测量关节角度,在结构上用简单结构的轻质连杆连接于各关节之间。     

Delta并联机器人刚柔耦合仿真分析

为了提高Delta并联机器人在负载较大且高速拾取目标样本时的运动精度,对机器人进行刚柔耦合分析,以求减少运动误差。通过Solidworks对Delta并联机器人三维建模并简化,Matlab对并联机器人末端轨迹进行规划,反解得到机器人运动过程中主动杆的角位移变化,ANSYS对从动杆柔性化导入ADAMS中进行联合仿真,在不同负载条件下观察分析机器人末端误差和运动过程中柔性杆的变形,可以得出随着负载的增加机器人末端误差加大,并且运动过程中杆件误差随时间叠加,这为寻找解决定位误差的方法提供了参考。     

基于目标运动规划的柔性机器人协调操作闭链刚性负载的动力学模型

多个刚性机器人协调操作闭链负载 ,目前已在其运动学方面有了一些研究 ,但在柔性机器人领域中 ,对此问题的研究尚未展开。本文在对闭链负载机构运动微分关系线性化基础上 ,利用有限元法和 L agrange方程 ,推导出柔性机器人协调操作系统的运动学及动力学协调约束条件 ,建立了系统的动力学方程 ,并给出了平面两个 3R柔性机械臂协调操作平面刚性四杆机构完成目标运动规划任务的逆动力学问题的数值算例     

基于Monte Carlo法的改进型Delta并联机构运动可靠性分析

建立了改进型Delta并联机构的运动位置误差模型,模型不仅考虑构件几何误差,而且在机构动力学研究基础上考虑了的机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差因素。结合MATLAB软件生成伪随机变量作为机构可靠性分析的随机抽样试验参数。当机构按某运动规则运动时,利用Monte Carlo法采用点评价方式,得到不同运动时刻机构的运动位置可靠度和机构末端误差的均值和方差。通过对不同误差模型可靠度数据对比,发现机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差对机构可靠性的影响不可忽视。     

平面3-PRR并联机构刚柔耦合动力学研究

在并联机构的动力学研究领域中,传统的多体系统研究主要集中在多刚体领域,对于构件弹性变形对系统产生的影响多进行忽略,这种分析所得结果很难保证机构的运动精度要求。基于多体动力学理论,对可应用于微纳操作领域的3-PRR平面并联机构的刚柔耦合系统进行了研究,分析柔性从动杆对于机构刚体运动的刚柔耦合特性的影响,利用Euler-Bernoulli梁理论,采用假设模态法对机构支链上从动杆的柔性变形进行分析,并利用Lagrange乘子法推导出机构刚柔耦合系统的动力学方程。这种分析方法不但满足机构较高的精度要求,也满足工程中各种问题求解的要求。同时结合实例运用MATLAB仿真计算,直观真实地反映柔性从动杆与刚性构件的动力学特性,验证了所建模型的有效性。     

球面两自由度冗余驱动并联机器人弹性动力学分析

建立了球面2-DOF冗余驱动并联机器人弹性动力学模型。将机器人系统的6个空间弯杆划分为6个子结构,考虑空间弯杆的弯曲、拉伸和扭转变形,基于有限元法求出了各子结构的弹性动力学模型;根据转动副的约束特点以及各分支与输出轴的变形协调约束关系,将子结构组装成3个分支并进行装配,得到系统的弹性动力学模型;将理论计算与有限元仿真得到的机构在初始位置时的固有频率进行对比,验证了系统弹性动力学模型的正确性。通过对比分析球面2-DOF非冗余与冗余驱动并联机器人输出端的动态响应,验证了冗余驱动的引入可以明显减小机器人输出端的最大弹性位移。研究结果为含有空间弯杆并联机器人的结构优化设计以及振动分析提供了理论依据。     

精密冲床肘杆机构刚柔耦合模型的仿真分析

精密冲床肘杆机构是一种多杆件机构,在运动过程中各杆件均存在弹性变形。肘杆机构的杆件多,各杆件的弹性变形严重降低了冲床的线刚度指标和滑块最终的下死点精度。试图通过将机构中柔性大的构件视为柔性体,建立刚柔耦合模型,并采用该刚柔耦合模型进行ADAMS运动过程的动态仿真来分析影响肘杆传动机构刚度的关键因素,探索改善其刚度的有效措施。通过ANSYS对肘杆机构模型进行了静力学分析,寻找弹性变形最大,对运动输出精度影响最大的构件,将其视为柔性体,建立刚柔耦合模型并在ADAMS进行仿真分析,验证建立刚柔耦合模型的必要性并指导后期的拓扑优化设计。     

码垛机器人运动精度可靠性及其灵敏度分析

运动精度是评价机构质量的重要考核指标.针对码垛机器人四杆机构,运用矩阵法建立了机构输入,输出关系的运动精度分析模型.在考虑了基本尺寸误差和运动副间隙误差的基础上,运用二阶矩和摄动法给出了码垛机器人四杆机构运动精度可靠性的设计方法,并结合算例求出了不同间隙误差情况下机构位置精度的可靠性指标,并计算出其可靠度.结合可靠性的分析结果,运用可靠性灵敏度技术在算例中给出了码垛机器人四杆机构各随机参数可靠性灵敏度的变化规律.     

两4R冗余度柔性机器人协调操作的运动规划

提出了改进的关节初始位形规划法、改进的自运动规划法以及初始位形和自运动规划综合法，并对冗余度柔性协调操作机器人进行了运动规划，在保证两机器人协调以及两机器人各杆的弹性变形和动应力不超标的情况下，有效地降低了系统负载质心的位置误差，改善了系统的运动学性能，并且规划后的角加速度规律容易实现。     

一种高速轻型化并联机器人尺度综合的研究

以高速轻型化Delta机器人为研究对象,在建立系统机构误差模型与弹性动力学模型的基础上,同时兼顾运动学、刚体动力学与弹性动力学性能,以动平台平均位置误差与系统平均基频为优化目标,综合考虑安装尺度、速度、精度、刚度与刚体动力性能等各种约束条件,通过制定合理的遗传算法运行策略,优化得到Delta机器人的尺度参数。最后,根据优化得到的尺度参数,制造了Delta机器人物理样机,利用FARO激光跟踪仪与Workbench仿真软件,将其和Adept四轴Delta机器人进行了对比运行试验,试验结果显示它们的主要工作性能接近,验证了该尺度综合方法的有效性。     

平面柔性连杆3-RRR并联机器人动力学建模

为了描述包含柔性连杆的平面柔性3-RRR并联机器人的运动学、动力学特性,需要建立机器人的弹性动力学模型.采用一种适用于刚体、柔体混合的复杂机械系统有限元建模方法,通过分析柔性连杆与刚性动平台的运动学耦舍关系,推导出单元弹性广义坐标相对于系统弹性广义坐标的转换矩阵,利用运动弹性动力学理论,建立了平面柔性3-RRR并联机器人的弹性动力学方程.避免了采用运动学、动力学约束方程的弊端,缩小了方程的规模,缩短了计算时间.用SAMCEF软件验证了模型的准确性.计算实例表明,该模型反映了机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人的运动误差具有重要影响.     

综合考虑关节及杆柔性的空间机器人动力学分析

提出了空间柔性转子梁单元模型,建立了考虑关节及杆柔性的空间机器人动力学方程。首次给出了一个四杆空间机器人的数值算例,说明了柔性空间机器人的弹性变形对方向误差及位置误差都具有很重要的影响,杆和关节的弹履变形之间有相互耦合影响作用。     

柔性机器人协调操作系统的动力特性分析

进行了柔性协调操作机器人的动力特性分析，给出了协调操作柔性机器人各杆的动应力的计算方法，分析了其与机构构件动应力计算方法的不同，并对两3R柔性机器人协调操作一刚性负载系统进行数值仿真，计算了各杆始端、中点和末端的动应力以及每杆最大瞬时动应力和末端位置、转角误差，分析了所得结果。     

机器人手臂运动精度综合分析

喷浆机器人的大臂结构采用了四连杆机构,为了满足其运动过程中对高度定位误差的要求,对机器人各构件的加工尺寸误差、安装位置误差及主动件的运动位置误差在其中的影响程度做了全面分析,为各部分误差经济、合理地确定提供了科学依据。最后,借助概率统计方法,求得了大臂运动过程中定位的极限误差。     

球面2-DOF冗余驱动并联机器人静力学全解

以球面2-DOF冗余驱动并联机器人为研究对象,在考虑构件弹性的情况下,采用传统的拆杆法建立机构的静力学平衡方程,利用积分法求出各杆件变形,再运用小变形叠加原理建立机构的变形补充协调方程,共得到42个方程,但该机构为冗余机构,共有43个未知数,为此采用输入力优化方法,得到该机构静力学全解。通过数值算例,绘制输出轴在外载荷作用下沿给定轨迹的受力图。研究为该机构在工程中的结构设计与应用提供了静力学理论基础。     

弹性曲柄滑块机构的运动精度可靠性分析

将弹性曲柄滑块机构的杆长、截面尺寸、铰链间隙、质量密度、弹性模量等几何、物理参数均视为随机变量,对机构输出运动进行了静态和动态误差分析。应用微小位移的线性叠加原理分别对静态、动态误差进行了综合,建立了机构输出运动精度可靠性分析模型。通过算例,考察了机构输出运动精度可靠度的影响因素,结果表明随着机构转速的提高,机构的动态弹性变形将成为影响机构运动精度可靠性的主要因素。