空间3自由度冗余驱动并联机构的运动学分析

由n(n<6)条SPS主动支链和一条被动约束支链构成的并联机构结构简单而且承载能力更强,具有非常广泛的应用前景。以4-SPS/S结构的并联机构为研究对象,实现模拟船舶在海浪中的3自由度摇摆运动功能。运用螺旋理论分析4-SPS/S并联机构真实的自由运动特性。运用坐标旋转矩阵变换和矢量导数法,推导出并联机构位置逆解的解析表达式以及各主动支链和动平台的微分运动特性。运用杆长约束条件和Sylvester结式消元法,推导出该机构位置正解的解析解。仿真研究和实例验证结果表明,该机构具有4组位置正解,其中2组为实解,另外2组为虚解,验证了位置正解求解算法的正确性。     

3-RPS型并联机构运动正解的研究

并联机构运动学正解是一个位置和姿态耦合的复杂非线性问题,一般难以求得封闭形式的解析解.应用解析法对3-RPS型并联机构进行运动学正解问题进行了求解,并给出正解方程通式以及各项系数值,得到封闭形式的解析解.并给出具体数值实例进行求解,得出全部位置解,同时给出部分机构空间图形验证了解法可靠性.     

基于神经网络的6-SPS并联机器人正运动学精确求解

位置正解是并联机器人机构应用的基础。探讨了人工神经网络在并联机器人机构位置正解求解中的应用。采用BP网络，利用位置逆解结果，通过训练学习，实现操作手从关节变量空间到工作变量空间的非线性映射；从而求得6-SPS并联机器人运动学正解。为提高正解结果精度，采用迭代计算进行误差补偿。给出了一种并联机器人操作手的仿真实例。计算结果表明，该法迭代次数少，计算精度高且计算速度接近机器人实时控制的要求。     

台体型4SPS-2CCS广义并联机构位置正解分析

提出了台体型4SPS-2CCS广义并联机构,并对该机构的位置正解进行分析.基于四元数建立位置正解的数学模型,应用Mourrain簇理论对模型解的个数进行理论分析,得出该并联机构位置正解上限为160;同时应用同伦连续法进行数值计算,给出该机构全部160组位置正解,证明该机构位置正解上限是可以达到的.求解过程中,将四元数作为变量代替欧拉角旋转变换矩阵,降低方程组的Bezout数,从而减少跟踪路径数目,提高计算效率;采用四元数的矩阵运算,方便计算机程序实现.最后给出数字实例进行验证.     

基于支链的并联机构位置分析及工作空间分析

目前在分析并联机构的位置与工作空间时,仍是直接对整个机构进行分析,存在过程复杂且无通用性的问题。为解决此问题,从构成并联机构的基本单元(支链)的角度出发,研究了并联机构位置分析与工作空间分析的解析方法。在位置分析方面,依据并联机构所具有的自由度,选择合适的支链并确定驱动副,先建立各驱动副所在支链的位置反解方程,进而得到并联机构的位置反解方程组,再依据并联机构的结构特点,进行位置正解的解析解分析。在工作空间分析方面,首先对位置反解方程组进行形式变换,输入影响因素并利用解析法建立各支链位置工作空间的边界方程,然后对所有支链的位置工作空间求交集,得到并联机构的位置工作空间,最后对并联机构各位置工作空间求并集,得到并联机构的全局工作空间。以3-RPS并联机构为例进行了位置与工作空间的分析与验证,证明了从支链角度进行并联机构位置分析与工作空间分析的方法的正确性和可行性。     

基于雅克比矩阵求解并联机器人位置正解方法

并联机器人位置正解一直是并联机器人研究的难点之一,本文提出了一种基于雅克比矩阵求解并联机器人位置正解的新方法,该方法利用并联机器人的初始位置及雅克比矩阵,能够快速求解并联机器人的位置正解,此法可用于并联机器人的实时控制。最后以求解6-PSS并联机器人正解为例,验证了该方法的可行性和正确性。     

基于遗传算法的Stewart并联机器人位置正解分析

充分利用Stewart并联机器人位置反解容易获得这一特性,把较难的Stewart并联机器人位置正解问题转化为一个优化问题,考虑到遗传算法的全局优化特性,提出了基于遗传算法的Stewart并联机器人位置正解方法. 仿真实例证明了所提方法具有很高的计算精度,彻底克服了采用数值解法求解Stewart并联机器人位置正解时,解的精度受初值影响较大的缺点.     

基于Mat lab 对3 -TPT 并联机床的运动学仿真

介绍了一种新型3 -TPT 并联机床的机构组成与工作原理, 建立了3 -TPT 并联机床空间坐标系, 并在此基础上推导了该并联机床位置正反解方程, 针对并联机床正解复杂、存在多解的特点, 利用Matlab 软件对3 -TPT 并联机床位置正反解进行了部分解的仿真, 为推导和计算并联机床执行末端的速度、加速度以及作用力提供了基础。最后, 结合3 -TPT 并联机床位置正反解方程仿真出了该机床的最大作业空间, 并测得其体积为0.863 m3 。     

基于ADAMS的并联机构运动学仿真

为了研究飞行模拟器的六自由度并联机构,经过运动学的理论分析,探讨了结构逆解和结构正解问题,两种方法都可以得到运动学方程的解析解.应用ADAMS仿真分析软件对该并联机构建立仿真模型,可以得到运动学的仿真曲线,实际结果证明该软件对并联机构运动学结构逆解和结构正解问题求解的有效性.     

平地机工作装置混联机构简化位置正解分析

为了研究平地机工作装置的运动学特性,提出工作装置混联机构简化位置正解的分析方法.根据平地机工作装置结构及各部件运动副关系,抽象出工作装置机构模型.基于平地机作业方式特点,对该机构进行分解和分析,确定少自由度并联机构为该机构的主体.利用螺旋理论对该并联机构进行自由度分析,采用数值分析法对该并联机构进行位置正解分析,并基于ADAMS实现平地机工作装置并联机构部分的位置正解分析.现场的物理试验表明,对于工作装置并联机构部分的位置正解,试验结果与计算机仿真结果基本吻合,最大误差不超过3%,满足平地机工作装置的精度要求;从而验证了所提出的分析方法的有效性.依据该理论基础,通过进一步的分析,获得平地机混联机构工作装置的运动学特性,最后讨论该机构设计要点,为工作装置设计和优化奠定理论基础.     

六自由度模块化机械臂的逆运动学分析

针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法对机械臂操作空间进行描述,在考虑机械臂运动学约束的基础上,得到以关节角度为变量的正运动学模型.通过分析正运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解机械臂的正运动学模型,得到了该类机械臂逆运动学的完整解析解.通过仿真验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划.     

4-3型六自由度并联机构的位置正逆解分析

在对4-3型六自由度进行机构拓扑结构分析得出其耦合度为0的基础上;首先,通过顺序求解该机构各个基本运动链的位置,以求出输出平台的位置正向解析解表达式,再通过求解机构的位置反解,验证了全部正解的准确性.这种基于拓扑结构耦合度分析的位置求解方法,无须通过复杂的数学方法来建立、求解机构位置方程的一元代数高次方程,计算简易,而导出的正逆解析解便于实时控制及其后续的工作空间、误差分析等研究.     

一种四足磁吸附爬壁机器人运动学分析及仿真

为实现爬壁机器人在不同曲率的铁基壁面上可靠吸附和自由运动,设计了一种能够全方位运动的四足磁吸附爬壁机器人。首先运用修正的Grübler-Kutzbach(G-K)公式对机器人进行了自由度分析。然后采用D-H法建立了机器人行走腿的连杆坐标系,分析了行走腿的正逆运动学。接着将机器人视为并联机构,分析了运载平台的正逆运动学,给出了逆运动学的解析解,并使用了一种基于牛顿法的求解含有冗余方程的数值算法得到了正运动学的数值解,建立了完整的机器人运动学数学模型。为了验证所建数学模型的正确性,使用Matlab根据所建数学模型编写计算程序,在Matlab和Adams中分别做了相同的正逆运动学仿真进行对比验证。最后使用螺旋理论得到了机器人的雅克比矩阵,结合Grassmann线几何理论分析了机器人的正逆运动学奇异位形,并验证了非冗余驱动时的一种正运动学奇异位形,给出了避免奇异性发生的方法。自由度分析结果表明运载平台具有六个自由度,能够完成空间全方位运动,机器人的结构设计合理;Matlab和Adams的仿真结果一致并且正逆运动学能够相互验证,说明了所建的数学模型的正确性,为机器人的运动控制、轨迹规划提供了理论基础;奇异性分析得出了机器人的奇异位形,为避免机构奇异性的发生提供了方向,利用逆运动学奇异性实现了无功耗静止。     

MOTOMAN-HP3型机器人运动学建模

根据MOTOMAN-HP3型机器人具体结构特点,建立机器人的运动学模型,求出正逆解.并在机器人运动学建模过程中,对关节运动范围的转换规律进行了研究.为机器人运动分析、离线编程、轨迹规划等打下了基础.     

基于MATLAB的6R焊接机器人运动学的仿真研究

为了更好地控制焊接机器人进行精准的焊接作业,以ABBIRB1600型焊接机器人为研究对象,利用MATLAB分析了它的正运动学、逆运动学和轨迹规划问题。基于标准D-H法对其进行建模,建立正运动学方程;在正向运动学的基础上,通过矩阵求逆的方法生成多组非线性方程并得到机器人各关节角度变量的8组解;在关节空间内对该机器人进行运动轨迹仿真,得到各关节轴的角位移、角速度和角加速度随时间变化的平滑曲线,仿真结果证明了所建立的运动学方程的正确性以及该机器人参数的合理性。为后续焊接机器人的轨迹规划研究提供了必要的理论基础和正确的运动学模型。     

Design and modeling for a kind of humanoid dexterous hand with elastic palm

With dexterous hands, robots can improve the work scope and work ability significantly. As palms of the existing multi-hand robots are made of steel plates that have small contact area, the robots cannot grab firmly. In this study, a new five-fingered dexterous robot hand is developed. Having flexible palm with 17 degree of freedoms （ DOFs）, the hand can grasp more stably and firm- ly. First, the forward kinematics and inverse kinematics of the fingers and the hand are calculated. Then, the connection between the force exerting on the end effectors and the torque exerting on the joint is set up, laying the foundation for the following control. Finally, through the analysis and sim- ulation of the position, velocity and acceleration, the trajectory planning has a better performance.     

基于Matlab的模块化机器人运动学仿真

针对六自由度模块化机器人,使用D-H法对机器人建立模型,进行运动学分析,完成机械臂精确控制和轨迹规划.通过Matlab软件构造仿真模型,实现机械臂实体模型的线条化表示,简化了机器人三维结构建模的过程.重点进行关节运动学机理分析,利用Matlab软件的矩阵运算能力强大的优点,对模块化机器人的正、逆运动学问题进行求解,以及对轨迹规划进行仿真,分析机器人运动规律,为机器人运动控制提供理论依据.     

数控微磨床综合空间误差建模研究

为提高数控微磨床的加工质量和精度,以多体系统理论为基础,提出了误差建模的方法和理念。结合自行设计的数控微磨床,确定了数控微磨床的拓扑结构、低序体阵列、自由度表以及变换矩阵,建立了综合空间误差模型,得到综合误差变化规律,为实施误差补偿提供了基础.