正交3自由度平动并联机构平台的运动学分析

为了研究正交3自由度平动并联机构平台,设计了该并联机构平台构型;利用校正后的Kutzabach-Grubler自由度计算公式验证该并联机构平台的输出是3自由度运动;根据各构件之间的几何关系,探求各运动支链的夹角与摆臂之间的约束方程;通过运动坐标系和固定坐标系相互之间的映射关系,建立并联机构运动平台参考点的位置方程;对并联机构平台的位置正、逆解等内容进行求解,得到了并联机构平台的速度与加速度表达式。最后,根据设定好的运动规律参数对其进行运动学仿真,并在运动平台上设定参考点,获得了运动平台的运动轨迹和相关运动规律曲线图,验证了并联机构平台的动态性能。     

基于同源机构构造的一类自运动机构综合及其比例尺度特征

以一类动静平台均为等边三角形的6-SS型自运动机构为研究对象,从同源机构构造的视角探究该类机构的综合以及尺度特征。根据末端构件存在的转动、移动特征,建立空间单环SSC机构的共形几何代数模型,分析其运动参数与尺寸参数之间的映射关系;基于该机构在最高位置处的垂直投影,构造了具有相同映射关系的一簇3-SS/C机构,揭示了等边三角形平台的6-SS型自运动机构的同源构成本质以及所需满足的位形条件。根据机构簇存在的尺寸转换关系,设计给定的3-SS/C机构的同源机构,分析并得出平台设计点满足的几何规律,提出了6-SS型自运动机构综合的几何化方法;进一步基于所得出的几何规律,揭示了该类机构的比例尺度特征,Griffis-Duffy平台为该类机构的特例。该项研究在丰富同源机构种类的同时,也为包含比例尺度特征的机器人机构拓扑结构设计提供了一个崭新视角。     

并联机构主轴平台几何建模与仿真的一种方法

在对并联机构主轴平台结构分析的基础上,运用参数化设计软件Pro/e对其中的零部件进行了建模,并应用一定的装配关系和约束条件对这些零部件模型进行装配,由此完成了串并联型机床的几何模型;通过此模型运用Animation功能实现了运动主轴平台的仿真。     

基于CAD的四杆机构函数生成机构几何图解法

将函数生成四杆机构图解法的几何关系转化为函数关系，建立函数关系式，采用了基于CAD的几何图解法对传动角的四杆机构函数生成机构进行了设计，可图示运动过程并能实时修改。     

一种改进型三平移并联机构的工作空间与运动灵活性分析

根据Delta机构的结构,设计提出了一种改进型三平移并联机构。在位置逆解的基础上,讨论了机构输入与输出速度关系的逆雅可比,并进一步对该并联机构作业空间的几何性质、机构的运动灵活性进行了分析,给出了几何参数变化对机构作业空间及运动灵活性的影响规律。分析表明,该机构具有几何形状规则的作业空间及较好的运动灵活性,是一种较为理想的实现三维移动的并联机构机型。     

6-SPS球平台并联机器人及其局部力和运动传递性能分析

提出一种6-SPS球平台6自由度正交并联机器人新机型,介绍其结构布局特点,对其局部力与运动传递性能及它们与机构几何参数关系进行分析,为其设计和实用化提供理论依据。分析结果表明,该球平台机构在正交位姿力和运动传递性能各向同性,特别适合于作为6自由度微动操作机器人和6维力传感器结构。     

3-RPUU并联机构的奇异分析

3-RPUU是一种含UU支链的对称六自由度并联机构,通过计算其瞬时运动螺旋,分析了该机构的奇异位形。首先根据机构几何参数、输入量与动平台输出量计算了支链运动螺旋;然后采用封闭式矢量法,并结合各运动副回转轴线的几何关系,求出机构的位置反解与回转轴线的方向角,进而确定了动平台任意位姿时各运动副的瞬时运动螺旋;最后,根据瞬时运动螺旋推导了机构的奇异位形产生条件,并通过实例证明其适用性。     

基于ADAMS的一种新型六自由度并联机构的参数分析与仿真

通过ADAMS虚拟样机的试验和测试,可以在研究机构性能的同时发现设计中存在的问题并提出改进方法.为了充分阐述3-PRPS并联机构的运动学本质特性,利用线几何的有效方法对机构模型运动学进行了分析,求解了逆运动学关系,并应用ADAMS软件进行运动学仿真分析.其中通过定义已经建立的实体模型参数变量,合理规划选取动平台的运动轨...     

平面5R并联机器人约束误差影响分析

少自由度并联机器人中的过约束构型,具有结构简单、刚度大的优点,但其依赖运动副轴线间的特殊几何约束关系,如平行、垂直、汇交于一点等,来实现预期的动平台自由度。此类机构有对几何约束条件敏感的缺点,约束误差的存在将对机构产生一系列不良影响。基于此,以平面5R并联机器人为对象,在分析其过约束特性基础上,研究运动副轴线几何约束误差导致的回路封闭变形协调条件。应用矩阵力法计算强制装配引起的机构附加内力以及连杆的变形,从而分析动平台的寄生运动以及机构的应变能波动。对一种具体的5R并联机器人进行仿真分析,计算结果揭示了过约束机构对运动副轴线几何约束误差的敏感性以及约束误差与过约束共同作用下对并联机器人性能的影响机理。     

Mecanum三轮全向移动平台的设计

为了实现在有限空间内对机器人的位置进行精确控制的目的,设计了Mecanum三轮全向移动平台。通过分析滚子的几何模型,建立了滚子轮廓面参数方程和轴截型曲线方程。根据滚子的参数模型得到了全向移动平台速度和Mecanum轮角速度之间的关系方程,完成了全向移动平台控制系统的设计。在此基础上制作了Mecmmm三轮全向移动平台,并进行了运动性能试验。Mecanum三轮全向移动平台可以实现3个互成120°的直线移动和绕自身中心旋转的正、反方向运动,在轮式移动机构中其全向移动能力具有明硅优势。研究结果表明：该移动平台运动方式灵活,能够在狭窄空间中实现精确定位、原地调整姿态和在二维平面上自由运动。     

结合PRO/E和ADAMS进行RSSR空间机构运动分析

与平面机构相比，空间机构的分析设计比较困难，很难应用直观试凑法进行设计，几何作图法一般仅局限于解决比较简单的机构设计问题。本文介绍了空间机构运动分析的有限转动张量法，基于三维CAD软件建模。结合动力学分析软件进行了空间机构的运动分析。数值仿真结果表明，结合CAD/CAE软件进行空间机构运动分析的方法应用方便、易于推广，并可进一步为空间机构的动力学分析提供计算平台。     

并联微动机构的柔性设计

由于并联微动机构应用在特殊场合,故对其定位精度提出了极高的要求.运动副的间隙和摩擦是影响机构精度的主要因素,提出了采用无间隙、无摩擦的柔性铰链作为微动机构的运动副.通过分析柔性铰链结构尺寸与性能的关系,合理选择了铰链材料和几何尺寸.并以带柔性铰链的Stewart六自由度平台为设计实例,证明了柔性铰链在微动机构中的应用是成功的.     

6自由度3-PRPS并联机器人运动规划分析及仿真

6自由度3-PRRS机构是基于Stewart平台设计出来的一种特殊构型的新型并联机构。为了准确分析该机构运动学特性并从运动规划角度研究机构关键参数与机构运动的关系,建立了有效的运动学模型对机构进行分析,给出了位置反解,同时面向工程应用提出了运动规划,然后利用ADAMS软件进行仿真分析。其中建立了不同平台尺寸比率k的模型,对动平台施加运动来观察、研究比率k的变化对连杆运动产生的影响,给出了3-PRRS机构关键参数比率k与机构运动的关系。分析结果为该类型机构位置反解研究提供了可行路径,避免了大量的数学计算和编程工作,提高了工作效率;并有助于在3-PRRS机构设计中,针对不同应用场景合理选择不同的参数模型。     

一种新型并联变胞机构的设计与分析

3-UPU并联机构的动静平台虎克铰关节轴线在满足不同的几何约束条件下可分别具有平动和转动的输出特性。根据变胞机构理论中改变运动副方位特征实现构态变换的原理,设计一种3-UPU并联机构构态转换实现机构。此机构由结构相同的上下两部分运动链组成,通过改变其连接关系可实现3-UPU并联机构动静平台虎克铰轴线在平行和汇交之间变化,达到改变其运动输出的目的,从而形成一种新型并联变胞机构。由于变胞机构具有多组耦合关系,合适的构态转换位置是影响后续构态机构工作性能的重要因素,应用螺旋理论分别进行其各构态机构的自由度分析,并以机构工作空间为例分析构态转换位置点对其工作性能的影响。     

基于空间几何的无伴随运动并联机构分析与综合

一移动两转动(1T2R)三自由度并联机构普遍存在的伴随运动对机构的运动精度及性能有不利影响,为得到一系列1T2R无伴随运动的并联机构,利用空间几何理论及螺旋理论对无伴随运动并联机构进行分析与综合.基于空间几何理论分析了无伴随运动并联机构的转轴条件,结合螺旋理论分析了该类机构动平台平面与约束螺旋的空间位置关系,将至少拥有1T2R自由度的支链分成4类,分析[R]-型支链在不同支链布局下的约束螺旋位置及转轴位置对伴随运动的影响,从而给出了1T2R无伴随运动并联机构的构型准则及结构条件,并通过构型综合得到了105种无伴随运动并联机构.对一种新型2RPU-RPRU无伴随运动并联机构进行了运动学分析,验证了该方法的正确性.     

非圆齿轮机构运动轨迹微分几何研究

利用平面作图分析设计非圆齿轮节曲线和复杂机构运动特性,相对困难.文中在分析了非圆齿轮几何特性和运动学关系的基础上,利用Pro/E建立了椭圆齿轮和行星机构的三维模型,采用微分几何方法,对行星差速机构的运动轨迹曲线以及特殊位置进行了仿真分析.     

新型5自由度冗余混联机床的机构设计及运动学分析

提出了1种由3自由度冗余驱动并联机构4-UPS/PU,串联上二自由度X-Y运动平台来共同实现五自由度运动的新型混联机床的机构设计方案。运用螺旋理论分析了该机床实现的3T2R运动原理,计算出该机构的自由度;利用解析矢量法及几何关系建立机构位置逆解方程,确定驱动杆和动平台之间的位姿关系。运用影响系数法建立了1阶运动影响系数矩阵-Jacobian矩阵,最后通过运动学仿真,验证了机床运动学分析的正确性。     

基于Creo2.0液压升降平台的自顶向下设计

介绍了基于Creo2.0平台自顶向下的设计方法,以设计单剪固定式液压升降平台为例,具体阐述运用Creo2.0自顶向下的设计方法进行液压升降平台的结构设计过程。此方法利用记事本完成整体布局草绘并赋予其参数,通过声明将参数与装配体中建立的运动骨架关联从而传递数据,借助依附实体方法创建主要零件,最终利用发布几何、复制几何对主要零件进行拆分,实现了液压升降平台的快速更新设计,保证机构设计的合理性。与自底向下的设计思路相比缩短了产品的研发周期,提高了设计质量和设计效率。     

2RUS/2RRS并联机构及其运动学分析

基于车辆在行驶过程中的运动特性,提出了一种折叠式2RUS/2RRS并联机构作为车辆运动模拟台。结合分支提供的约束力螺旋的几何关系,得到了机构的自由度特性,并基于Grassmenn线几何对机构的输入选取合理性进行了分析。旋量能够简化刚体运动的表示形式,兼备几何直观性与代数抽象性。借助于旋量代数及影响系数理论,通过添加虚拟运动副,得到了机构旋量速度、加速度的映射关系。在ADAMS软件中使用"多段线"建立了该机构的模型,并对机构的运动学建模理论进行了数值验证。     

四自由度混联运动平台的分析与仿真

针对串联机构构造复杂,并联机构控制复杂,设计了一种串并联结合的四自由度汽车驾驶模拟器。对平台进行了静力分析,以便对平台进行优化设计。采用高等机构学中的D-H坐标变换法,对机构的空间位置进行了正逆解计算及分析。利用Inventor建立了机构的三维模型,并进行了机构的运动仿真。将Inventor模型导入Adams中得到平台虚拟样机,利用ADAMS软件对平台进行运动分析和仿真,验证了平台的可行性和运动方程的正确性。利用虚拟仿真所获得的数据为机构的优化和控制提供了有效的依据。