基于雅克比矩阵的并联机器人运动学性能分析

基于雅克比矩阵的机构运动特分析对于并联机构的设计具有重要指导意义。本文主要介绍3-UPS/RRR并联机构的运动特性,首先建立机构的雅克比矩阵,利用雅克比矩阵建立机构的可操作度指标,其次借助可操作度指标对在不同姿态下的机构可操作度进行评估。通过MATLAB仿真结果表明,该机构具有良好的可操作性能。     

新型直驱四轴混联数控机床运动学分析

基于模块化设计技术,提出了一种完全由直线电动机驱动的新型四轴混联数控机床,并介绍了其基本结构型式.以该机床并联主轴模块为研究对象,建立了主轴机构运动学方程,并给出了机构的位置正逆解,由此得到机床主轴的工作空间分布.最后,基于雅克比矩阵,对主轴机构进行了运动性能仿真研究,为机床主轴的运动性能优化和运动控制提供了理论依据.     

一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人分析

对一种 3 2 1正交布置的 6自由度并联微动机器人进行了分析。给出这种特殊构型并联微动机构的位置正解和逆解的显示方程 ,同时给出了该并联微动机构的力雅克比矩阵和速度雅克比矩阵 ,对速度和力传递的各向同性指标进行了分析。指出该并联微动机构可以产生 2种相互解耦的复合运动 ,一种是 3 DOF的Z tilts运动 ,另外一种是其相应的 3 DOF平面一般运动。     

一种新型三自由度并联机构的奇异性分析

提出了一种新型三自由度空间并联机构,根据螺旋理论分析了该机构的运动平台只能实现三维移动.利用坐标变换法建立了机构的位置和速度解析方程,并根据正、逆雅克比矩阵系统分析了机构的奇异位形.     

基于3-RRR结构的光学元件柔顺微动调整机构的位姿正解

针对光刻投影物镜中光学元件X/Y/θ微动调整的工程需求,研制了一种基于3-RRR结构的光学元件柔顺微动调整机构,并对其位姿正解进行了研究。建立了3-RRR柔顺并联机构的伪刚体模型,并采用矢量代数法理论推导了该机构的位姿正解,得到了它的理论雅克比矩阵。然后,在NASTRAN中建立了3-RRR柔顺并联机构的有限元模型,得到了仿真环境下该机构的位姿正解和雅克比矩阵。最后,对研制的3-RRR柔顺并联机构进行了实验研究,得到了该机构真实的位姿正解和雅克比矩阵。实验结果表明,实验雅克比矩阵的各项系数分别为0.577 7、-0.304 0、-0.283 3、0.002 1、0.524 6、-0.516 5、1.402 6、1.481 9、1.435 3,而理论雅克比矩阵相对应的各项系数分别为0.612 9、-0.3065、-0.306 5、0、0.530 8、-0.530 8、1.444 6、1.444 6、1.444 6,得到的数据表明:采用矢量代数法能够理论推导出该机构正确的位姿正解公式。提出的3-RRR柔顺微动调整机构位姿正解方法为微动调整机构的研制提供了设计依据。     

基于齐次量纲雅可比矩阵的四自由度并联机构运动灵巧度分析

基于雅可比矩阵的灵巧度分析是并联机构设计的重要任务之一。针对新型四自由度机构2RRS-2RUS,首先基于螺旋理论导出的完整雅克比矩阵,构造出运动特性等效的齐次量纲雅克比矩阵。并利用该矩阵的条件数定义了衡量该并联机构运动学灵巧度的指标。进而,依据灵敏度分析的方法,分析得到系统全域性能指标随经过归一化处理后的各个尺度参数的变化规律。     

一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人运动分析

本文对一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人进行运动分析.给出这种特殊构型并联微动机构的位置正解和逆解的显示方程,同时给出了该并联微动机构的力雅克比矩阵和速度雅克比矩阵.指出该并联微动机构可以产生两种相互解耦的复合运动,一种是3-DOF的Z-tilts运动,另外一种是其相应的3-DOF平面一般运动.     

基于四元数的6—UPS机构奇异性分析

采用四元数法描述6—UPS机构位姿矩阵,并把该矩阵和矢量坐标扩展为4维形式,推导出机构的运动方程,通过求导得到了机构运动的新型雅克比矩阵JA和JB,其中,JA是用四元数来描述并且不含超越变量。根据四元数的性质,把矩阵JA转化为8维方阵,使之适用于分析位置奇异和位姿奇异。分别把JA和JB的行列式展开,得到机构第一类奇异和第二类奇异的轨迹方程,利用MATLAB得到了机构在给定位置时的第一类位姿奇异轨迹和第二类位姿奇异三维轨迹曲面。实例验算证明了该方法所得矩阵求解方便的优点。     

一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人运动分析

本文对一种3-2-1正交布置的6自由度并联微动机器人进行运动分析.给出这种特殊构型并联微动机构的位置正解和逆解的显示方程,同时给出了该并联微动机构的力雅克比矩阵和速度雅克比矩阵.指出该并联微动机构可以产生两种相互解耦的复合运动,一种是3-DOF的Z-tilts运动,另外一种是其相应的3-DOF平面一般运动.     

一种新型机械腿的静力学分析

在位置反解的基础上,对一种新型并联机械腿进行静力学分析,用矢量法推导出力雅克比矩阵,定义力雅克比矩阵的条件数作为力和力矩雅可比矩阵的性能指标,绘制其静力学性能评价指标在工作空间内的分布规律。     

移动式工业机器人动力学分析

移动式工业机器人操作臂是一个复杂的动力学系统，它通常由6个连杆和6个关节组成，具有多个输入和输出，存在着错综复杂的非线性耦合关系。从构造操作臂的雅可比矩阵人手，由系统功能出发，建立了机器人动力学方程，分析了动力学正反两个方面问题。     

基于Hessian矩阵的3-■并联机构的性能分析

利用包括Jacobian矩阵和Hessian矩阵的全域性能指标对新型的3-RR(RR)R并联机构的速度和惯性力性能进行分析,不同于以往仅依据Jacobian矩阵对机构的性能进行评价,给出机构的性能图谱,通过观察图谱挑选出有利于提高机构性能的机构尺寸,为机构的优化设计提供理论依据。     

基于Hessian矩阵的3-(RR(R R)R)并联机构的性能分析

利用包括Jacobian矩阵和Hessian矩阵的全域性能指标对新型的3-RR（RR）R并联机构的速度和惯性力性能进行分析，不同于以往仅依据Jacobian矩阵对机构的性能进行评价，给出机构的性能图谱，通过观察图谱挑选出有利于提高机构性能的机构尺寸，为机构的优化设计提供理论依据。     

虚设机构法正确性的论证

并联机器人多回路非对称机构应用非常广泛 ,对其作运动分析一直采用应用很好的虚设机构法去建立其影响系数矩阵。但虚设机构法的科学性并没有进行严格的论证。为了提供更广泛的应用基础 ,在这里对其合理性 ,正确性进行了讨论 ,给出了理论上的证明。     

描述变胞机构构态变换的邻接矩阵法

根据变胞机构的变胞原理,提出变胞机构的三种变胞过程：杆件增加、杆件减少和杆件数不变仅拓扑结构发生变化。在研究变胞机构的三种变胞过程后,提出用邻接矩阵变换的方法来描述变胞机构的变胞过程,同时提出用于相应邻接矩阵变换的4种初等矩阵。矩阵变换法能清楚地描述机构在变胞过程中,各构件的邻接特性变化以及增加或减少的构件数。采用矩阵变换法来描述机构的变胞过程,将变胞机构的构态变换转化为一系列矩阵运算,普遍适用于各种变胞机构的构态变换分析。变换过程全部由矩阵实现,且不需对新机构重新编号,易于计算机编程运算。     

盒式柔性变胞机构的构态研究

变胞机构是一类具有自我重组和重构特征的机构.要进行变胞机构的动力学建模和分析,必须先进行构态分析,采用规则编号法和拓扑图相结合的方法描述柔性变胞机构的构态,并引入关联矩阵、邻接矩阵和通路矩阵来描述变胞机构体间的关系.     

含双驱动支链的2UPS-RPU并联机构加速度分析

首次采用建立海塞矩阵的Accelerator法进行了2UPS-RPU并联机构速度和加速度映射的推导。首先在串联运动链速度映射的基础上借助变分空间与力空间的对偶性质推导了并联机构的广义雅可比矩阵,并进行了各支链关节速率的求解;然后同样借助对偶性质并根据串联运动链末端刚体Accelerator的李括号形式推导了2UPS-RPU并联机构显式的海塞矩阵,并给出了各支链关节加速度的求解模型。最后给出了正向加速度分析的数值算例,为该并联机构的刚体动力学建模奠定了坚实的基础。     

拱泥机器人运动特性分析与仿真

针对拱泥机器人在泥土环境中前进时所受转向阻力矩大的特点,结合并联机构承载能力强、运动反解容易等优点,提出采用Tricept型并联机构作为拱泥机器人转向机构的方案,以提高拱泥机器人的驱动能力.给出拱泥机器人机构的整体方案,建立拱泥机器人各杆件坐标系的变换矩阵.通过对拱泥机器人运动特性的分析,建立拱泥机器人运动轨迹的数学模型,利用计算机仿真技术模拟出拱泥机器人运动的整个过程,并给出拱泥机器人在有无障碍物情况下转向关节的角度变化.仿真结果为拱泥机器人在机构设计与路径规划研究等方面提供了依据,为拱泥机器人的运动学、动力学的分析与仿真以及虚拟样机的建立打下了一定的理论基础,同时也为其他仿生机器人的运动特性分析提供了一种有效方法.     

并联机构雅可比矩阵的求法及其计算精度研究

并联机构雅可比矩阵的计算方法已有多种,但这些方法的计算精度却不尽相同,首先对两种简单易懂的求解方法进行了推导说明,它们分别利用一阶影响系数矩阵的广义逆矩阵和被动副速度关于主动副速度的表达式进行求解.其次,以平面五杆并联机构为例进行了计算求解和验证分析,结果表明后者的计算精度较高,最后,提出了一种利用以求逆矩阵替代广义逆矩阵的方法,有效地提高了前一种雅可比矩阵求解方法的计算精度.