基于UMAC的并联调姿平台手脉微调功能的开发

手脉微调作为自动装配定位系统不可或缺的功能,也是并联机构控制系统开发的难点之一。针对并联调姿平台的空间运动特点,提出了"手脉+IPC+UMAC"的硬件结构,通过研究并联机构的控制算法,以及手脉的控制原理,结合UMAC控制器的控制特点,利用VC++6.0开发了并联调姿平台的手轮微调模块。实际应用结果表明,该模块能够快速平稳的控制平台运动,该项技术对并联机构手轮功能的设计具有一定的参考价值。     

一种串并联五坐标自动钻铆机

根据飞机自动化装配的功能需求,研制了一套基于串并联机构的全自动钻铆系统。基于螺旋理论的分析方法对并联机构进行了自由度分析,证明该钻铆机构能够进行五坐标的调姿运动。在UMAC控制平台的基础上开发了钻铆机控制系统,设计钻铆机的控制软件及用户界面,并进行了实验验证。结果表明该自动钻铆机能实现飞机壁板自动钻铆需求。     

具有2R1T和3R运动模式的并联机构综合

使用位移流形理论综合了具有2R1T与3R两种运动模式的并联机构。选取了一种具有此类运动模式变换的机构,分析了其自由度变换时的位形特征,使用螺旋理论分析了其在不同运动模式下的自由度特征,分析了支链驱动副选取的可行性。结果表明,这种并联机构具有2R1T与3R两种运动模式。这种机构在两种运动模式的一般位形下,使用2个移动驱动副和1个转动驱动副实现对机构的控制。这种机构在两种运动模式的变换位形下,机构处于奇异位形,机构的自由度增加为4。支链2中配置1个辅助移动驱动副,支链2中的转动驱动副和辅助移动驱动副在机构运动模式变换时工作,实现并联机构在2R1T与3R两种运动模式之间变换。     

平面2自由度并联机构弹性振动的最优控制

以设计高速精密并联机构为目标,分析了平面2自由度并联机构弹性振动的动力响应.针对构件振动的主要型态,提出振动主动控制的措施,建立了机构弹性振动主动控制的状态空间模型.基于最优控制理论,兼顾系统响应速度及控制能量两个方面,提出衡量控制品质优劣的泛函型性能指标,实现了机构弹性振动的最优主动控制.结果表明,这种最优主动控制策...     

含串联输入支链的2UPS-RPU并联机构奇异性分析

奇异性会对机构的工作性能产生不良影响,以含串联输入支链的2UPS-RPU并联机构为研究对象,利用矢量法及虚功原理对机构进行位置和速度分析,得出完整雅可比矩阵,通过分析雅可比矩阵秩的变化,推出产生奇异位置的条件,最终得到了机构的结构参数与机构奇异性的关系,提出了消除奇异性的方法,对2UPS-RPU并联机构的设计和应用具有十分重要的理论和现实意义。此研究方法对并联机构的奇异性分析具有通用性。     

2-PRR并联机构刚柔动力学仿真分析

用三维软件对2-PRR并联机构进行了设计及建模,在ANSYS中对连杆构件用柔性化处理替换了原来的刚性体,通过计算分析了其动力学模态特性。在ADAMS中对2-PRR并联机构进行了运动学和动力学仿真,验证了该机构的正、逆解,并得到了驱动滑块上的驱动力矩变化特性曲线。研究结论为并联机构在雕铣机床和平面抓取机器人中的设计和选用提供了理论依据。所研究的2-PRR并联机构已经在平面雕铣、机器人平面抓取、农业采摘等装备上得到应用。并联机构的动力学分析(正、逆两类问题)是并联机构在机器人、机床动力分析、整机动态设计、动力学尺度综合、控制器参数整定和伺服电机选配的理论基础。     

无奇异完全各向同性2T1R型并联机构的结构综合

提出了无奇异各向同性三自由度2T1R空间并联机构结构综合的一种系统方法。得到了24种新型无耦合并联机构方案和24种完全各向同性并联机构方案。在整个工作空间内,完全各向同性并联机构的主动副速度与动平台速度之间的线性映射雅可比矩阵为3×3阶单位阵,因此机构不存在奇异现象。由于无耦合并联机构和完全各向同性机构实现了主驱动器与动平台速度的一一对应关系,从而解决了并联机构控制难的问题。给出了完全各向同性2T1R并联机构支路的构造设计原则。     

2-UPR-RPU并联机器人的动力学建模与性能分析

动力学建模和性能分析是并联机器人设计中的研究重点。以2-UPR-RPU三自由度并联机器人(U:虎克铰,P:移动副,R:转动副)为研究对象,采用螺旋理论对其进行动力学建模与性能分析。基于闭环矢量法建立2-UPR-RPU并联机器人的运动学逆解模型。采用螺旋理论分析2-UPR-RPU并联机器人分支中各个关节和杆件的速度和加速度,结合虚功原理计算2-UPR-RPU并联机器人运动时的驱动力,并通过ADAMS软件进行数值仿真验证。基于动力学模型分析2-UPR-RPU并联机器人的动态可操作度椭球指标,获得2-UPR-RPU并联机器人在不同操作高度下的转动和移动动态性能分布图谱,为机构的样机设计提供参考依据。2-UPR-RPU并联机器人的动力学建模和性能分析为实现机构在实际操作中的高效高精度控制提供了重要的基础保证。     

基于遗传算法的新型2-DOF并联机构优化设计

提出了一种新型2-PRR两自由度并联机构,可应用于并联机床的主轴平台,并介绍了其机构组成及其结构特点.针对该并联机构,建立了运动学方程,给出了机构的雅克比矩阵;详细描述了该机构动平台能够实现A向±90.偏转的机构设计过程,并基于遗传算法,以机构的灵巧度为目标对机构进行了优化.优化的结果通过仿真验证,表明机构在整个偏转空间中操作性能较好,且无运动干涉现象.     

双稳态平面并联机构

以提高多自由度并联机构的运动性能为目标,探索柔顺双稳态机构在克服并联机构力奇异问题中的应用。提出一种双稳态凸轮柔顺机构,利用双稳态机构在非稳态位形的非零内力,为并联机构提供柔顺过驱动输入,利用柔顺过驱动输入消除并联机构在运动奇异和力奇异位形时的运动或操作力不确定性。以平面五杆2-DOF并联机构为例进行了机构工作空间分析、运动奇异位形分析、以及力奇异位形分析。计算结果证明采用提出的双稳态凸轮柔顺机构能实现该平面2-DOF机构奇异位形的控制。     

基于Pro/E的2-PRR并联机构运动仿真

首先对2-PRR并联机构进行了运动学分析,推导出机构的运动学正反解。在此基础上列举应用实例,并利用Pro/E软件建立了机构零部件的实体模型,再通过一定的约束条件对零部件模型进行装配,然后运用Pro/E的Mechanism模块对其进行运动仿真。最后介绍了仿真结果在机构惯性力分析中的应用及改善惯性力影响的措施,为并联机构的进一步设计、分析及制造奠定了基础。     

基于一种1T2R并联机构的转动能力分析方法

并联机构的工作空间与转动能力是评价并联机构工作能力的重要指标,目前对于并联机构大多数是在耦合状态下研究机构转动能力。以三自由度2-SPS/PRR并联机构为例,分别对并联机构耦合状态与解耦状态下的转动能力进行分析。基于方位特征集理论对机构进行方位特征集分析,基于封闭式量法对机构进行运动学分析,求解机构位置逆解;基于并联机构运动学逆解,使用极限边界搜索法分别对耦合状态和解耦状态下的转动能力进行分析,并将二者进行对比从而实现相互转换。提出在耦合状态下求解工作空间中某点转动能力的新方法。     

双重驱动2-DOF平面并联机器人系统的研究

研制了一种新颖的高速高精度柔性机器人机构。采用高速精密直线电机驱动2-DOF平面并联压电智能杆机构,针对柔性机器人机构的振动问题,以直线伺服电机作为机器人的主驱动源实现高速精密点位控制并采用脉冲整形技术减小末端残余振动,以压电陶瓷作为从驱动源采用闭环反馈控制策略抑制末端残余振动。实验研究和测试结果表明:机器人系统的最大加速度为2 g,稳定时间小于150 ms,重复定位精度小于±5 μm,实现了高速高精度的点位控制。     

一种2R1T空间并联机构及其位置分析

介绍了一种能实现一维平动和二维转动(2R1T)空间并联机构。首先,运用螺旋理论分析了该并联机构实现2R1T运动机构学原理,计算出该机构的自由度;然后,建立该并联机构的位置方程,解出其位置正、逆解;最后,通过一组数值实例验证了位置正逆解的正确性。该机构是由3条完全相同支链组成的并联机构,结构比较简单,是对S类并联机构的重要补充,可应用于工业机器人、并联机床、位姿调整器和少自由度微型模拟器等领域。     

一种2R1T空间并联机构及其位置分析

介绍了一种能实现一维平动和二维转动(2R1T)空间并联机构。首先,运用螺旋理论分析了该并联机构实现2R1T运动机构学原理,计算出该机构的自由度;然后,建立该并联机构的位置方程,解出其位置正、逆解;最后,通过一组数值实例验证了位置正逆解的正确性。该机构是由3条完全相同支链组成的并联机构,结构比较简单,是对S类并联机构的重要补充,可应用于工业机器人、并联机床、位姿调整器和少自由度微型模拟器等领域。     

基于最优传递性能的2T2R并联机构型综合

为了综合得到具有最优传递性能和大姿态角的一类两移两转（2T2R）并联机构，结合螺旋理论和支链构造法，提出了一种并联机构型综合方法。以2-RPS机构作为基础支链，运用螺旋理论对新增支链的约束类型进行分类，给出了支链构造准则，确保并联机构自由度不变；结合机构运动和力传递特性，利用螺旋理论筛选出具有最优传递性能指标的机构支链，构型综合出具有最优传递性能的2T2R并联机构；最后，对一种新型2-RPS-UPS并联机构进行了运动学分析，借助Matlab求解出了机构工作空间。结果表明，新构型综合的并联机构具有最优传递性能和良好的姿态能力。     

2-RRC-UPU并联机构及工作空间分析

提出了一种新型三平移三自由度空间并联机器人机构,进行了机构运动输出特性分析及自由度计算,并建立2-RRC-UPU三平移并联机器人机构的位置正、反解方程。得到了该机构的工作空间。在此基础上描绘出了并联机器人工作空间边界曲面及截面视图,分析表明,2-RRC-UPU并联机器人的理论工作空间是部分实心球体,是一种较理想的能实现三维移动并联机构的选型。     

冗余机构2URR-2RRU运动学与性能分析

针对实际运动控制对机构运动学分析及性能分析的依赖性问题,将并联机构运动分析方法应用到了新型并联机构2URR-2RRU中。首先运用了螺旋理论对机构自由度进行分析,采用矢量法对机构进行了位置分析,通过位置反解求解了相应的雅可比矩阵,并对机构进行了奇异性分析,再利用Matlab空间数值搜索法对该并联机构进行了工作空间分析,最后采用LTI性能指标对该机构的力/运动传递性能进行了分析。研究结果表明:该3自由度并联机构位置正解解析解难以求解,且该机构只存在反解奇异,其工作空间在Y轴方向上的大小由机构末端尺寸决定;性能分析结果显示,该机构具有良好的力/运动传递性能,可为2URR-2RRU并联机构优化提供理论基础。     

基于单开链单元的2T-2R并联机构正运动学分析

提出了空间并联机构正运动学速度、加速度分析的一种新方法———序单开链(SOC)法。该方法依据机构的拓扑结构特征,采用相同的序单开链分解线路,建立了与机构位置分析模型相统一的机构速度、加速度分析模型,得到了维数恰等于机构耦合度的并联机构速度、加速度方程。以一种2T-2R并联机构为实例,给出了其速度、加速度分析。     

平面2自由度驱动冗余并联机器人的机构设计

机器人机构参数的设计是极其复杂的难题。研究一种平面2自由度驱动冗余并联机器人的机构设计方法,首先建立了该并联机器人机构的空间模型,在此基础上探讨了该并联机器人机构的工作空间性能指标与杆件尺寸之间的关系,并绘制了相应的性能图谱,这些图谱是该并联机器人的机构设计的重要参考依据,该方法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。