含S副间隙6-SPS机构奇异性分析

采用四元数法描述6—SPS机构位姿矩阵,并把该矩阵和矢量坐标扩展为4维形式,通过推导无间隙机构的运动方程,得到了机构运动的新型雅克比矩阵JA和JB;在此基础上,利用连续接触模型得到了含间隙6—SPS机构的运动系数矩阵J_(AS)和J_(BS)。分别把J_(AS)和J_(BS)的行列式展开,得到含间隙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。通过把两类含间隙机构奇异轨迹曲面的比较,发现机构间隙对第二类奇异的影响大于对第一类奇异的影响;以无间隙机构奇异轨迹曲面上奇异点作为参考点,通过含间隙机构奇异轨迹曲面上与参考点相对应奇异点的相互比较,发现在参考点附近存在一个关于参考点的奇异域。     

含R副间隙6-RPS机构奇异性分析

采用四元数法描述了4维形式的6-RPS机构位姿矩阵,由此推导出理想机构的运动方程,得到了理想机构的新型雅克比矩阵JA和JB。在此基础上,利用连续接触模型得到了含间隙6-RPS机构的位姿矩阵J_(AR)和J_(BR)。根据四元数的性质,把矩阵JA和J_(AR)转化为8维方阵,使之适用于分析奇异位形。分别把J_(AR)和J_(BR)的行列式展开,得到含间隙机构的奇异轨迹方程,利用MATLAB得到了机构在给定位置时的第1类位姿奇异轨迹和第2类位姿奇异三维轨迹曲面。结果表明,机构间隙对奇异位形轨迹有影响;以理想机构奇异轨迹曲面上的奇异点作为参考点,通过与含间隙机构奇异轨迹曲面上与参考点相对应的奇异点的相互对比,发现在参考点附近存在奇异域。     

平面平台型Stewart并联机构的奇异性分析

提出一种研究平面平台型Stewart并联机构奇异性问题的新方法.采用四元数描述旋转矩阵,并将矢量的坐标扩展为4维形式,通过分析动平台位置与姿态变量之间的耦合关系以及四元数的性质,得到采用8个二次方程式表达的运动方程组.应用该运动方程组进一步导出平面平台型Stewart并联机构的一种新的雅可比矩阵,通过对该新雅可比矩阵求取行列式,得到了奇异性轨迹关于位置姿态变量的解析表达式.根据奇异轨迹解析表达式就可以确定奇异轨迹在空间的分布情况,无论是位置奇异还是姿态奇异都是适用的.通过一个具体的计算实例来验证新方法的正确性.提出的新方法可用于所有具有平面平台的Stewart并联机构的奇异性分析.     

3SPS+1PS四自由度并联仿生平台运动学分析

针对3SPS+1PS对称型并联仿生平台,利用螺旋理论对其进行自由度分析得出该机构具有三转一平4个自由度,当平动自由度固定时可用于模拟人体髋关节的三维运动。基于四元数法建立了机构位姿运动方程。以四元数描述机构运动特性,避免了欧拉角描述刚体位姿存在的奇异问题。将髋关节运动曲线作为机构输出运动,基于逆运动学模型仿真出各驱动支链位移变化曲线为平滑曲线,说明该机构在模拟髋关节运动时其驱动支链易于控制。     

球面五杆机构的运动学与性能分析

基于球坐标对机构进行描述,将球面五杆机构的运动描述在由2转动自由度构成的二维平面上,导出具有2自由度特征的球面五杆机构的速度方程和雅可比矩阵的解析表达。以此为基础,研究球面五杆机构的奇异位形和灵活度,绘制机构的奇异轨迹曲线和灵活度分布曲线,并对球面五杆机构的结构参数对全条件指标的影响进行分析。研究表明,基于球坐标对机构进行描述,便于建立球面五杆机构的速度方程和雅可比矩阵,能够直观描述机构的奇异轨迹曲线和灵活度分布曲线。     

新型6自由度3-U~r RS并联机器人的奇异位形分析

研究了一种新型6自由度3支链并联机器人的奇异位形,利用机构的运动学反解方程和雅可比矩阵得出了精确的奇异位形的解析形式。从运动学角度分析,奇异位形有3类形式,每种形式都具有不同的物理意义。研究了该并联机器人的第一类和第二类奇异位形,并画出了4种特殊位置的奇异位形。奇异位形的分析对该并联机器人的轨迹规划和控制具有重要的意义。     

一种四自由度空间并联机构的奇异位形解析

通过建立一种四自由度空间并联机构位姿约束方程 ,导出了该并联机构具有二维移动和二维转动的运动性质。推导出了奇异位形判别的解析表达式 ,在推导过程中引入数值—符号处理技术 ,得到了多项式代数方程中每一系数元素的数值—符号形式的解析表达式 ,并得到了奇异曲面方程及奇异曲面的截面曲线图。最后给出了奇异位形分析计算的数值实例     

基于四元数的Stewart机构姿态奇异与姿态空问研究

基于单位四元数描述的刚体姿态,避免了欧拉角等描述刚体姿态的奇异性问题,推导出Stewart机构处于给定位置时的姿态奇异解析表达式,并提出了该机构处于给定位置时的姿态工作空间算法,通过计算机仿真给出该机构处于一给定位置时姿态奇异轨迹和姿态工作空间的三维可视化描述.研究结果为该机构的实际应用提供了重要的理论依据.     

一种新型2R完全解耦并联机构的运动学和奇异性分析

提出了一种完全解耦的二维转动并联机构。基于自由度特征矩阵分析了机构运动类型,运用单开链法确定了机构的自由度和主动副,同时求解了机构的位置和速度,并根据正逆雅可比矩阵系统分析了机构的奇异位形。由于该机构的全局雅可比矩阵为三角阵,该机构的运动完全解耦,因此可以简化机器人轨迹规划和控制。     

基于四元数的Stewart机构姿态奇异与姿态空间研究

基于单位四元数描述的刚体姿态，避免了欧拉角等描述刚体姿态的奇异性问题，推导出：Stewart机构处于给定位置时的姿态奇异解析表达式，并提出了该机构处于给定位置时的姿态工作空间算法，通过计算机仿真给出该机构处于一给定位置时姿态奇异轨迹和姿态工作空间的三维可视化描述。研究结果为该机构的实际应用提供了重要的理论依据。