3-RUU微动并联机构的尺寸型模型及性能图谱

基于伪刚体模型及运动学参数的量纲一化,建立了3-RUU微动并联机构的尺寸型模型,该模型在有限区间内给出了3-RUU微动并联机构所有可能的尺寸参数组合,模型空间内的任意一点代表具有相同或相似运动性能的同一族机构。结合对微操作运动性质的分析,提出了作业空间体积值、作业空间形状值及常值雅克比矩阵条件数等三种描述微动机构运动学性能的评价指标,并根据尺寸型模型及定义的性能指标绘制了反映机构性能与尺寸参数关系的性能图谱。     

基于高频微幅振动的微切剖操作器设计

提出一种基于高频微幅振动的微切剖操作器,其微动机构采用具有3个纯移动自由度的3-RUU并联机构,机构的动平台安装有PZT高频微幅振动单元,固联于振动单元的操作针可在跟随机构动平台作较大范围运动的同时通过PZT单元的高频微幅激励实现微切剖操作.建立3-RUU微动机构的尺寸型模型,绘制描述机构尺寸参数组合与机构性能关系的性能图谱并根据性能图谱设计微动机构的运动学参数.利用有限元法对微动机构的静、动态性能进行分析,并进一步确定微动机构及驱动单元的结构参数.基于得到的运动学及结构参数制作操作器原型,该原型可作为显微切剖操作试验系统的一个基本单元.     

基于Jacobi矩阵3-PUU并联机构的奇异性研究

针对观察法无法确定少自由度并联机构的活动能力问题,对所研究的3 - PUU机构进行了运动学建模,求解了机构的速度Jacobi矩阵,采用代数法借助Jacobi矩阵的秩分析了机构的奇异性,绘制了详细的判别表格.研究表明,运动中机构的奇异性与z坐标的位置无关,考虑机构的具体尺寸、工作要求和安装位型,该3 - PUU机构在特定的工作空间内是不存在奇异的.     

新型2自由度并联平动机构构型及运动性能

基于3-UPU并联机构的奇异位形,提出了一种可绕圆周平移运动的新型平动机构,并利用该平动机构构造了两种姿态保持恒定的新型2自由度并联平动机构。分析了其中一种新型2自由度并联平动机构的位置正反解、速度雅克比矩阵。用无量纲参数建立该2自由度并联平动机构的尺寸型模型,该模型在有限区间内给出了2自由度并联平动机构所有可能的尺寸组合,模型空间中的任意一点代表具有相同或相似性能的同一族机构结构。基于2自由度并联平动机构的全条件数指标和尺寸型模型,绘制了反映尺寸参数组合与其运动性能关系的性能图谱。     

4-PUS/PUU并联机构在机床上的应用

采用4-PUS/PUU并联机构作为机床的执行机构,该机构具有三维移动和二维转动的空间5自由度,可实现机床五轴联动的运动功能。采用螺旋理论建立了4-PUS/PUU机构各支链运动螺旋系,通过运动螺旋求交、约束螺旋求并的原则,得出动平台的自由度数目和性质。在Solid Works软件中建立4-PUS/PUU机构的三维模型,并进行了运动学性能分析。     

具有四角平台的3-RPC机构的动力学性能指标分析

利用位置反解分析3-RPC并联机构的空间位形,然后利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度的仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性.对全新的3-RPC 3自由度并联机构进行速度、加速度指标分析,给出两项指标的性能图谱.改变机构尺寸,搜索3-RPC并联机构在不同机构尺寸下的工作空间,在可达工作空间内讨论机构尺寸变化对机构性能的影响,重点讨论Jacobian矩阵和Hessian矩阵对机构加速度性能的影响程度.最后利用 Opengl软件对机构进行模型仿真.     

球面四杆机构的空间模型及尺寸型

基于特征球面四杆机构的概念，将球面四杆机构分为三类，并建立机构的尺寸型空间模型。每个空间模型可划分为若干个子区间，每个子区间都对应着一族球面四杆机构。按本文提出的尺寸型表示方法，可在全封闭图面内表示球面四杆机构的尺寸型，并在其上绘制出有工程应用价值的机构性能图谱。     

平面2自由度驱动冗余并联机器人的性能分析

以一种平面2自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,对该机器人机构尺寸进行量纲一化,给出反映机构几何参数变化范围的空间模型,建立机构的运动学方程,得到位置反解和速度雅可比矩阵。定义并计算机器人的全域性能指标,探讨机器人的雅可比矩阵条件数、承载能力及刚度等全域性能指标与机构杆件尺寸之间的关系,并在空间模型内绘制相应的性能图谱;根据性能图谱,总结三种性能指标在空间模型内的分布规律,分别给出每种性能指标值较好的机构尺寸范围;最后对三种性能指标较好的尺寸范围进行了综合,得到同时考虑三种性能指标优化的最佳尺寸范围。这些图谱使机器人依据运动学性能指标进行优化设计成为可能,图谱分析为实现并联机器人机构设计的计算机辅助设计提供了一种简单、有效途径。     

平面三自由度并联机器人理论工作空间与机构尺寸关系研究

以一种平面三自由度并联机器人机构为研究对象,对其机构尺寸进行量纲一划,给出反映机构尺寸参数变化范围的设计空间,求得其封闭运动学反解。利用运动学反解存在条件和设计空间,计算该机器人机构理论工作空间并绘制理论工作空间性能图谱,建立了机构理论工作空间与机构运动学尺寸之间的一一对应关系。总结该机器人理论工作空间性能指标在设计空间内的分布规律,给出了理论工作空间较大的机构尺寸范围。这些图谱是该机器人机构优化设计的重要参考依据。     

一种3-PRRS柔性微动并联机构的运动学分析

提出一种新型的3-PRRS柔性微动并联机构以适应多自由度微位移运动的需求。以3-PRRS型微动机构为研究对象,在分析其结构特点的基础上,运用螺旋理论对其运动自由度进行了分析,建立了机构位置方程,得到了机构输入量与输出量之间的映射关系。进而基于运动学分析结果,对机构的工作空间进行仿真分析。该机构具有对称性好,结构简单,易于控制等特点。     

Atlas Based Kinematic Optimum Design of the Stewart Parallel Manipulator

Optimum design is a key approach to make full use of potential advantages of a parallel manipulator. The optimum design of multi-parameter parallel manipulators(more than three design parameters), such as Stewart manipulator, relies on analysis based and algorithm based optimum design methods, which fall to be accurate or intuitive. To solve this problem and achieve both accurate and intuition, atlas based optimum design of a general Stewart parallel manipulator is established, with rational selection of design parameters. Based on the defined spherical usable workspace(SUW), primary kinematic performance indices of the Stewart manipulator, involving workspace and condition number are introduced and analyzed. Then, corresponding performance atlases are drawn with the established non-dimensional design space, and impact of joint distribution angles on the manipulator performance is analyzed and illustrated. At last, an example on atlas based optimum design of the Stewart manipulator is accomplished to illustrate the optimum design process, considering the end-effector posture. Deduced atlases can be flexibly applied to both quantitative and qualitative analysis to get the desired optimal design for the Stewart manipulator with respect to related performance requirements. Besides, the established optimum design method can be further applied to other multi-parameter parallel manipulators.     

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.     

三维平动球平台机器人的位置与工作空间分析

提出一种新颖的三维平动球平台机器人并分析其位置与工作空间问题。该新型机器人是DELTA机器人的一种变异形式，结合其结构布局特点，建立了其位置正反解方程式，分析其工作空间及其影响因素，为其设计和实用化提供理论依据。该新型机器人运动平台无过约束，在三雏平动微动机器人、并联机床和振动环境模拟台等领域有广阔的应用前景。     

两自由度并联机构性能指标分析

对两自由度2SPU+U并联机构进行了速度全域性能指标分析,绘出了上述性能指标图谱。针对速度全域性能指标的不足提出线速度全域性能波动指标和角速度全域性能波动指标公式,该指标可更好的反映机构线速度和角速度在整个工作空间内的运动性能波动情况。通过单变量分析法分析了关键部件尺寸变化对机构性能波动指标的影响,得到尺寸变化对机构性能的影响趋势,为机构尺寸选取以及优化设计提供理论依据,该研究对机器人重要结构尺寸的选取以及控制方案的设计有着重要意义。     

Dimensional Synthesis of a 3-DOF Parallel Manipulator with Full Circle Rotation

Parallel robots are widely used in the academic and industrial fields. In spite of the numerous achievements in the design and dimensional synthesis of the low-mobility parallel robots, few research ef...     

并联微操作手运动空间分析

工作空间分析是设计微操作手的一个重要因素。对微操作手的定姿态工作空间和不定姿态工作空间进行研究：对定姿态工作空间采用一维搜索法求得边界点;对不定姿态工作空间,利用微操作手的微动特性,使用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ法求得工作空间的边界曲面。用实例进行仿真计算,同时考察结构参数对工作空间的影响,得到一些规律性的变化关系,结果可以指导微操作手实际结构参数的确定。     

3-PU*U*型平动并联机构的运动学分析

研究3-PU^*U^*型平动并联机构的运动学分析问题。通过将该机构简化成运动等效的机构模型，得到其位置逆解公式及描述机构输入与输出速度关系的逆雅可比，并进一步对3-PU^*U^*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，给出了尺度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移动操作的并联机构选型。