并联机构复合球副优化设计

分析了复合球副的结构及其工作空间,研究了复合球副结构夹角对6-RSS并联机构工作空间的影响.针对复合球副极限转角条件下无法满足并联机构工作空间指标要求这一问题,进行了复合球副的安装角度的优化设计,使得6-RSS并联机构工作空间不受复合球副工作空间的限制,并联机器人的工作空间算法限制因素减少、运动控制算法简单,提高了并联机器人的机构性能.     

新型4-DOF并联机器人位置和工作空问分析

提出研究新型4 -DOF并联机器人的位置和工作空间的问题,利用计算机辅助几何法构造4-DOF并联机器人模拟机构,基于并联机器人的模拟机构,分析出一种4-DOF并联机器人的位置和工作空间.模拟结果表明,计算机辅助几何法的应用不但大大简化了并联机器入机构分析位置和工作空间难度,而且快捷直观,值得推广.     

冗余并联柔索机构姿态工作空间的研究

将冗余并联柔索机构应用于飞行器模型的风洞试验,而工作空间是评价冗余并联柔索机构工作能力的一个重要指标,是并联机构设计的重要基础.分析了该冗余并联柔索机构的姿态工作空间的算法,基于此算法提出了机构的非奇异工作空间和实际姿态工作空间的概念及其相应的算法.通过计算机仿真给出了一个具体的冗余并联柔索机构的非奇异姿态工作空间和实际姿态工作空间的三维可视化描述,为该冗余并联柔索机构的设计和使用提供了一些理论依据.     

含球面副并联机构的可调工作空间求解

为解决并联机构工作空间有限性问题,使其能够适应不同的工作环境及工况.主要以含球面副支链3-PSR并联机构的可调工作空间展开研究.首先在建立含球面副支链3-PSR并联机构几何模型的基础上,利用支链环封闭矢量法求解3-PSR并联机构的运动学方程;其次,综合考虑含球面副支链各运动副约束条件,构建了以滑杆的移动行程和连杆杆长之比为主要影响因素λ的3-PSR并联机构SimMechanics结构框图;然后,研究了影响因素λ对含球面副支链3-PSR并联机构的可调工作空间体积的变化规律;最后,在数值模拟的基础上,数值模拟出λ不同取值时3-PSR并联机构的位置工作空间体积图.研究结果表明,含球面副支链的3-PSR并联机构位置工作空间范围仍然有限,其形状规整分布均匀,且由转动副和球副转角限制的两侧边界、最大、最小杆长限制的上下部边界组成;且随着影响因素λ的取值,该机构可以达到扩大工作空间的目的 ,为含球面副支链3-PSR并联机构的后续应用设计提供了理论依据.     

一种并联机床约束机构参数对工作空间的影响分析

以一种3-UPS并联机床为研究对象,研究了此并联机床工作空间的特点,并分别分析了约束机构各杆长度变化和各关节转角范围变化对工作空间形状的影响情况.通过研究其约束机构的结构参数对机床工作空间的影响所得的结论,对于确定此并联机床的工作空间形状,以及根据工作空间的大小进行机床的结构尺寸设计都具有重要意义.     

一种平面对称3-SPR并联机构平台尺寸和工作空间的关系分析

分析了一种平面对称3-SPR并联机构平台尺寸和工作空间的关系.首先简要介绍了平面对称3-SPR并联机构的结构;其次简述了采用CAD变量几何技术求解并联机构工作空间的步骤,并从位置空间和姿态角两个方面分析并模拟了平面对称3-SPR并联机构的工作空间,定义了衡量工作空间的性能指标;最后选择动平台边长和动平台与定平台边长之比这两个典型平台尺寸参数作为变量,得到了工作空间随平台尺寸变化的规律.研究结果不仅有助于深入理解该平面对称3-SPR并联机构的特性,而且为样机制造特别是尺寸确定提供了一定的参考.     

新型2UPU/2SPS并联机器人计算机辅助几何分析

提出运用计算机辅助几何法来研究新型4自由度并联机器人的位置和工作空间的问题,利用在CAD软件草图环境下建立的并联机器人模拟机构,基于并联机器人的模拟机构,分析出一种4自由度2UPU/2SPS并联机器人的位置和工作空间.模拟结果表明,计算机辅助几何法的应用不但大大简化了并联机器人机构分析位置和工作空间难度,而且快捷直观,值得推广.     

基于工作空间的球面5R并联机器人机构设计

研究球面2自由度2R串联机器人的可达工作空间,并对之进行分类.在此基础上研究球面2自由度5R并联机器人的理论工作空间形成原理,根据理论工作空间的形成条件建立该并联机器人的设计空间,设计空间内包含球面2自由度5R并联机器人机构的所有尺寸型.在设计空间内寻找理论工作空间形状发生变化的机构临界尺寸条件,这些条件将设计空间划分为不同的子区域,不同子区域所对应的球面2自由度5R并联机器人尺寸型机构具有不同形状的工作空间,从而在全部设计空间内对该机器人理论工作空间的形状进行详细分类.探讨该并联机器人机构的工作空间面积性能指标与杆件尺寸之间的关系,并在设计空间里绘制相应的工作空间面积性能图谱.工作空间形状和面积大小是进行机器人机构设计的重要参考依据.     

基于边界搜索法的4UPS-UPU并联机构工作空间分析

设计了一种4UPS-UPU并联机构,通过矢量代数法求解该并联机构运动学逆解,给出关节变量与末端位姿间的映射关系.采用边界搜索法分析并联机构定姿态时的工作空间,获得工作空间的三维图形,计算工作空间大小.研究该并联机构的支链长度、动静平台半径和运动副转角等结构参数和运动参数对其工作空间大小的影响,为机构的参数优化及轨迹规划提供理论依据.     

并联机构工作空间及参数优化研究

以6-PSS Stewart平台为研究对象,分析影响并联机构工作空间的主要因素如并联杆长度、运动副转角、并联杆干涉等对工作空间的约束。采用边界搜索法确定工作空间边界,计算出相应形状的工作空间体积。提出工作空间灵敏度因子来衡量机构参数对工作空间的影响程度。最后根据各机构参数工作空间灵敏度因子的分布情况进行工作空间体积的最优值研究。为并联机构的结构设计和进一步研究奠定了基础。     

基于遗传算法3-RCR并联机器人的结构参数优化设计

确定机器人机构结构参数是并联机构优化设计的难题,因为并联机器人的机构结构参数优化属于多维,多目标和多约束条件优化问题。基于3-RCR并联机构的工作空间体积,分析了机构结构参数对工作空间体积的影响。运用坐标变换法对机构的位置反解进行求解;利用极坐标边界搜索法通过具体算例确定了机构的工作空间及其边界,以工作空间为目标利用遗传算法对机构进行了结构参数优化,获得了性能优良的结构参数,运用MATLAB软件编程得到了该并联机构的工作空间图谱。为该类并联机构的进一步研究和推广应用奠定了基础。     

三平移并联机构3-RRC的工作空间分析

机器人的工作空间是衡量机器人性能的重要指标之一。并联机器人的工作空间决定着并联机器人的整体尺寸。通过矢量法建立了三平移并联机器人机构3—RRC的位置正反解方程，探讨了结构参数对该并联机构工作空间的影响规律，为扩大工作空间提供了途径，且为工作空间的综合提供了依据。该并联机器人机构在工业装配机器人、力与力矩传感器、虚拟轴机床、坐标测量机等领域具有广泛的应用前景。     

Kinematic analysis of the wire parallel mechanism for full coordinate measuring of industrial robot

This paper presents a wire parallel mechanism for full coordinate measuring of industrial robot. The mechanism is constructed with six parallel wires that act as links. The position and orientation of a robot end-effector are obtained from the wire lengths. The equations of the forward kinematics are solved by a Newton-Raphson method, and the unique solution is determined from the geometric configuration of the mechanism. A method to estimate the workspace is presented. Through simulations, it is verified that the proposed mechanism can measure a robot pose over a large workspace, and can be used effectively for full coordinate measuring of a robot with little cost and effort.     

并串联复合机器人的鲁棒控制

针对并联机构具有较高的刚度和精度,但工作空间小的特点,提出一种由3自由度平动并联机构和放大机构相结合的机构,从而组成新型并串联复合机器人。根据拉格朗日方法,建立并串联复合机器人的动力学方程, 并讨论动力学方程的性质。研究并串联复合机器人的鲁棒控制问题,根据动力学的性质在笛卡儿坐标系中设计一种鲁棒控制策略。控制器由两部分组成:一部分为基于标称模型设计的计算力矩控制器,其作用是镇定标称的机器人系统;另一部分为一种基于Lyapunov方法设计的鲁棒控制器,其作用是消除不确定性对跟踪性能的影响。理论分析与仿真结果表明,该控制器对改善并串联复合机器人的轨迹跟踪精度十分有效。     

基于条件数的3-RTT并联机器人参数优化

采用基于各向同性条件数为目标函数，优化机构参数以最大化其运动学性能；运用归一化方法，在位置输入输出方程的基础上，分析了机构的轨迹。充分考虑机构的约束情况得到了机构的工作空间，分析了工作空间的几何性质；求出了机构的局部条件数表达式，以全域条件数为指标，采用数值方法进行优化研究；得到了机构的优化解即满足最大全域条件数时的机构结构参数，将优化结果运用到实例中，获得满足设计要求的结构参数。     

新型六自由度并联机器人工作空间分析

工作空间是评价并联机构工作能力的重要指标。本文主要研究一种平面连杆式六自由度并联机器人的工作空间。首先求解了其运动学逆解,在此基础上详细研究了取不同结构参数时的工作空间截面形状,运用极坐标搜索法得到其工作空间。为并联机器人的结构参数优化及轨迹规划等奠定了基础。     

新型三自由度并联机构工作空间分析

随着并联机构技术的发展,少自由度并联机构由于具有结构相对简单,控制容易等优点,逐步成为机构学领域新的研究热点,在工业领域有着广阔的应用前景。针对并联机构工作空间较小的特点,对一种新型三自由度并联机构进行研究。该机构的工作空间对称分布于定平台的两侧。在分析其结构特点的基础上,推导出其位置反解方程。根据约束条件,采用数值方法绘制出工作空间的三维立体图和Z截面上的边界图。并定量分析了机构设计参数对工作空间大小的影响。     

六足步行机器人的并联机械腿设计

将并联机构用于六足步行机器人的腿部结构,以拓展六足步行机器人的应用领域.提出了一种基于(U+UPR)P+ UPS机构的并联机械腿,并对机械腿进行了结构参数设计.首先,对腿部机构进行了运动学分析,推导出了腿部机构的位置反解方程和速度传递方程;分析了腿部机构的工作空间并绘制了工作空间三维图,定义了工作空间性能评价指标,绘制了结构参数与工作空间性能指标的关系曲线.然后,对腿部机构进行了运动灵活性分析并绘制了雅克比矩阵条件数分布图,定义了运动灵活性评价指标,绘制了结构参数与运动灵活性指标的关系曲线.最后,基于工作空间性能指标和运动灵活性指标,采用蒙特卡罗法进行了结构参数分析,选取了一组性能较好的结构参数并考虑加工和装配工艺性,设计了一种新型3自由度并联机械腿的虚拟样机,为六足步行机器人的进一步研究奠定了基础.     

五自由度3D打印并联机器人设计及分析

为实现多向3D打印,设计了一种新型五自由度3D打印并联机器人,该机器人具有两个转动自由度和三个平动自由度,其特点是采用铰接的动平台以获得大的工作空间。根据建立的运动学模型,计算了该机器人机构的运动学反解,分析了定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,用螺旋理论方法建立了速度雅可比矩阵,在此基础上分析了五自由度3D打印并联机器人的奇异性、灵巧性,并进行了运动仿真分析。研究结果表明,所设计的五自由度3D打印并联机器人具有大的位置工作空间和姿态工作空间,该机器人在工作空间内存在奇异位置,通过添加冗余驱动后可以消除奇异位置,并且具有良好的灵巧性,适合多向3D打印。