3-RRR平面并联微动机器人的运动学分析

运动学分析是并联机器人机构分析中的首要问题,是进行机构动力学分析、精度分析的基础,而全柔性微动机器人机构的首要目标就是精确实现所需的运动。因此对其运动学的研究在机构学领域占有重要的地位。本文对平面并联微动机器人进行了建立伪刚性模型,采用闭环矢量原理建立理论运动学线性模型,得到理论Jacobian矩阵,其次对该机构进行实验分析,得到工作平台的实验输出位移和方位角(Jacobian矩阵);然后用ANSYS软件对其进行有限元分析,得到有限元运动学模型(Jacobian矩阵值),最后通过分析比较该机构的理论运动学方程、实验运动学方程和有限元运动学方程,得到输出平台适用的运动学方程。     

基于全局动力学性能的并联机床结构参数优化

提出了一种以并联机床动力学模型为基础的结构参数的优化方法。以6—UPS型并联平台机构支链为研究对象进行了运动学分析，给出了机构支链的运动学方程和速度加速度映射公式，以运动学为基础叙述了该机构动力学建模过程，建立基于全局指标结构参数优化模型，并对6—UPS型并联机床进行了优化计算。为检验结果的正确性，采用仿真机构运动的方法对优化结果进行了验证。     

空间弱撞击对接机构对接过程运动学分析

以空间弱撞击对接机构（LIDS ）对接过程为研究对象,通过运用Pro/ENGINEER软件建立机构的三维模型,采用矢量方法建立运动学模型,对其位置和姿态进行了分析。运用Newton -Raphson迭代法对空间弱撞击对接机构进行了位置正解分析,表明该方法可以迅速求解。以对接机构的三维模型和运动学模型为基础,通过MATLAB和ADAMS软件进行联合仿真分析,得到了满足设计要求的运动轨迹曲线,从而验证了运动学模型。对弱撞击对接机构进行了动力学仿真,得到了机构传力构件的最大受力情况。     

三自由度平面并联微动机器人运动学模型及工作空间分析

运动学分析是并联机器人机构分析中的首要问题,是进行机构动力学分析、精度分析的基础,而全柔性微动机器人机构的首要目标就是精确实现所需的运动。介绍了平面并联微动机器人伪刚性模型的建立方法,并采用闭环矢量原理建立理论运动学线性模型,得到理论Jacobian矩阵,其次对该机构进行实验分析,得到工作平台的实验输出位移和方位角(Jacobian矩阵);然后用ANSYS软件对其进行有限元分析,得到有限元运动学模型(Jacobian矩阵值),最后通过MATLAB7.1软件对该机构的三种运动学模型进行工作空间分析,并进行误差分析,得到输出平台适用的运动学方程。     

一种新型正铲液压挖掘装置的运动学和动力学分析

提出一种可有效增大铲斗液压缸的推力和行程的新型正铲液压挖掘装载装置。通过对机构自由度分析,验证了该工作装置满足挖掘机铲斗作业要求的一个转动自由度和两个移动自由度。基于模块化图形组态和运动链环路理论,建立该机构的运动学分析流程图,并根据流程图对新型机构进行运动学特性分析。采用数值验证的方法给出五组数值算例,通过运动学正解和反解分析结果的对比,验证了分析方法的可靠性和准确性。基于凯恩方法对该新型机构进行动力学分析,将驱动力等效为关节转矩,推导并建立了动力学数学模型。参考卡特彼勒矿用正铲挖掘机的相关尺寸,给定该新型正铲液压挖掘装载装置的结构参数,基于Matlab分别在空载和变阻力情况下对挖掘机水平作业工况下进行动力学仿真研究,结果验证了动力学模型的准确性。研究结果为该新型机构的设计和应用提供了重要的理论依据。     

新型过约束并联机构2RPU+UPU动力学模型

提出一种新型的过约束2RPU+UPU机构,该机构的两个RPU分支一共提供了4个约束,但由于机构运动副的特殊布置,其中的两个约束为过约束.机构中的UPU分支为机构提供了一个约束力.建立该机构的速度约束方程,并基于此分析了该机构的自由度.建立该机构的几何约束方程,确立表达机构末端位姿的独立运动参数.导出机构上平台的位姿、速度和加速度耦合关系.求解该机构的运动学反解、速度、加速度,建立机构RPU分支和UPU分支详尽的运动学模型.基于虚功原理和该机构的运动学模型建立该机构的动力学模型,并采用Matlab软件对该机构动力学进行模拟仿真,模拟结果表明理论结果完全正确.所用的方法同样适合于其他过约束并联机构.     

一种长钢轨扣件回收装置的运动学分析与仿真

针对一种新型长钢轨扣件回收装置进行运动学分析和仿真研究。根据扣件回收的作业要求,确定了收料机构运动特征;利用解析法建立了运动学逆解模型,并对该收料机构进行了尺度参数设计,通过对逆运动学模型进行数值求解,获得主动件的运动规律。应用ADAMS软件建立仿真模型,验证了运动学模型的正确性。为该机构的优化设计和动力学分析提供了参考。     

空间并联机构运动学与动力学逆解的模块化计算方法

应用模块化计算方法研究了空间并联机构的运动学与动力学逆解,计算效率能够满足实时控制的要求。通过对各类支链运动学及动力学逆解的分析,应用牛顿-欧拉法并引入拉格朗日乘子建立了空间并联机构的动力学逆解模型,提出了空间并联机构运动学与动力学逆解模块化计算软件的系统构架。结果表明该方法适用于各类非冗余空间并联机构的运动学与动力学逆解的自动建模和可重构设计,并给出了一种新型并联机构的分析实例。     

面向机载光电平台的串联球面机构运动学建模与验模

传统机载光电平台框架结构限制了其载荷比,采用新型串联球面机构可以解决这一问题但缺少运动学模型作为设计支撑。基于D-H参数法,建立面向机载光电平台的串联球面机构正、逆运动学模型;采用MATLAB进行运动学模型的解算,并与多体动力学分析软件ADAMS进行比对验证模型的正确性;搭建了实验装置对实际传感器数据进行采集并进行运动学模型验证实验。实验结果表明,运动学模型在实验装置上的计算值与实测值之间的误差在5%以内且主要来自实验系统的机械加工装调误差和传感器测量误差。建立的模型为基于球面机构的光电平台视轴指向控制等应用研究奠定了基础。     

基于ADAMS的沙滩清洁车举升机构仿真分析

为了研究轮式沙滩清洁车举升机构的动力学特性,基于ADAMS仿真软件平台,结合PROE建立了举升机构模型。并根据实际情况设置此机构的材料、约束、载荷等操作对整个系统进行运动学与动力学仿真分析,得到垃圾斗质心位置变化曲线和各个关键铰点的受力大小。最后仿真结果表明所设计的举升机构满足预计使用要求,为建立轮式沙滩清洁车-举升机构的实验平台提供参考依据。     

大射电望远镜精调稳定平台结构设计及动力分析

设计了一种大型 Stewart型平台用于大射电望远镜 (L T)二级精调 ,通过坐标变换 ,推导出其运动控制的数学模型 ,并利用 Jacobian矩阵 ,进行了动力学分析 ,给出了其运动精度分析结果 ,证明其应用到 L T工程中是切实可行的     

Direct position analysis of the Stewart platform mechanism

The direct position analysis of the Stewart platform mechanism (SPM), that is to find position and orientation of the platform when a set of actuator displacements is given, has been performed in closed-form. The analysis has been carried out by referring to a general kinematic model which has been derived on the basis of the characterization presented by Stewart. All the different SPM arrangements can be analysed in an unified way by this model. The analysis leads to a 16th order polynomial equation in one unknown from which 16 different positions and orientations of the platform can be derived. This new theoretical result is confirmed by numerical examples.     

双目主动视觉监测平台设计

为解决并联机器人的盲工作状态,提高并联机器人的运动精度,提出了一种双目主动视觉监测平台。基于虚拟样机设计方法构建了视觉监测平台的装配体模型,并应用COSMOSMotion进行了运动仿真。基于网格划分方法,对视觉监测平台中的关键运动部件进行了有限元分析,保证了样机设计的可靠性。最后,研制了双目主动视觉监测平台样机,并对该样机进行了标定,确定了样机的结构参数和性能参数。     

A two-step calibration methodology of multi-actuated mechanical servo press with parallel topology

We present a two-step calibration methodology of multi-actuated mechanical press with parallel topology and illustrate the method with a case study of a dual-actuated servo press with parallel topology. The kinematic model of the servo press is established firstly. From the total differentials of the kinematic equations, the error sensitivity matrix is obtained to find out linear dependent parameters and the effects of kinematic parameters on the press accuracy are studied. It is found that the press mechanism has the advantage that the press accuracy at the working area is less sensitive to the kinematic parameter errors. The experiment is carried out to measure the motions of the moving platform and slider. By the kinematic error model, the kinematic parameters of the active and passive chains are identified, respectively. Experimental results show that the accuracy of the servo press improves by 82% after kinematic calibration.     

3-PRS并联机构运动分析及仿真

介绍了一种3-PRS空间并联机构,在用螺旋理论对该机构进行运动分析的基础上,用UG构建了该机构虚拟样机并导入ADAMS软件对其进行运动学仿真,利用ADAMS强大的运动仿真、函数、测量及后处理功能,验证了该并联机构是一个全对称的空间三自由度并联机构,动平台可以实现绕X轴、Y轴方向的转动及沿Z向的平动,与螺旋理论运动分析结果完全一致,为将来的原型样机设计、控制等研究工作提供了相关的参考依据。     

二自由度冗余振动台位姿控制策略研究

对传统矩阵控制策略研究发现大位姿条件下控制精度不足,为提高二自由度冗余振动台在大位姿条件下的控制精度,提出基于运动学分析构建振动台位姿控制系统,利用运动学正解及雅各比矩阵进行液压缸信号与自由度信号间的变换。基于ADAMS平台建立冗余振动台模型,分析在大角度运动时,位姿控制方法与传统矩阵控制方法的偏差。实验研究证明,基于运动学分析的控制策略可以提高大位姿情况下振动台的控制精度。     

六自由度机械臂运动学分析与仿真

针对安川弧焊工业机器人手臂MOTOMAN-MA1400的构型特点,采用D-H法建立了机械臂的连杆坐标系,得到了以关节角度为变量的正运动学方程,利用Matlab进行正逆运动学计算以及机械臂末端点的轨迹规划。为了验证正逆运动学模型的正确性,直观地观察机械臂各部分运动情况,采用Pro-E建立了机械臂的三维实体模型。将角度变量值导入模型,开发了机械臂运动仿真平台。仿真结果与理论计算一致,从而验证了算法的正确性,并完成了机械臂的运动仿真,为机械臂在矿山领域的实际应用提供了理论参考。     

Backward-motion control of a mobile robot with n passive off-hooked trailers

A passive multiple-trailer system provides various practical advantages for multi-functional service robots. However, motion control is difficult because the kinematic model is highly nonlinear. The kinematic design of a trailer system was proposed in prior research of ours. In this paper, it is shown how the backward motion of a robot with n passive trailers can be controlled. Once the desired trajectory of the last trailer is computed, the control input of the pushing robot is obtained through the proposed control scheme. Some experimental issues on reversing the trailer system are addressed. This paper provides an answer to the following question: “Does the system work well even if there are sensing or modeling errors?” Although it is difficult to obtain general analytic solutions for the above research question, a practical answer will be explored though simplified analysis and experiments. Experimental verifications are carried out using a mobile robot with three passive trailers. The experimental results show that backward-motion control can be successfully carried out by applying the proposed control scheme.     

地面无人机动平台总体设计和动力性分析

通过分析一种地面无人机动平台的重要技术参数,设计了其移动平台部分。对整个控制系统进行总体设计,实现了遥控驾驶。用Cruise软件对移动平台建模并进行整车动力性分析,分析表明,所设计的移动平台满足要求。     

Kinematics of a five-degrees-of-freedom parallel manipulator using screw theory

In this work, the kinematic analysis of a five-degrees-of-freedom decoupled parallel manipulator is approached by means of the theory of screws. The architecture of the parallel manipulator under study is such that the translational motion of the moving platform, with respect to the fixed platform, is controlled by means of a central limb provided with two active prismatic joints while its rotational motion is controlled by means of a three-degrees-of-freedom spherical parallel manipulator. The forward position analysis is presented in semiclosed form solution applying recursively the Sylvester dialytic elimination method. On the other hand, the velocity and acceleration analyses are carried out using the theory of screws. Simple and compact expressions to compute the velocity state and the reduced acceleration state of the moving platform, with respect to the fixed platform, are easily derived in this contribution by taking advantage of the Klein form of the Lie algebra se(3). Finally, only few and slight modifications to the proposed method of kinematic analyses are required in order to approach the position, velocity, and acceleration analyses of parallel manipulators with similar topologies.