半对称2SPU-2RPC并联机器人机构设计与运动学分析

设计一种可实现三平移一转动的空间并联机器人机构。利用方位特征集理论分析机构的自由度和方位特征集。根据向量的外积和矢量法推导得到运动学逆解方程,同时根据Newton-Raphson方法计算机构的运动学正解,选择一组数值解进行正逆解互相验证。计算运动学的雅克比矩阵,分析运动学的奇异性。分析机构的可达工作空间和定姿态工作空间,研究参数对工作空间大小的影响。建立工作空间体积最大化数学优化模型,选择鲸鱼优化算法完成参数的最优化设计。结果表明：L₂、r越大,机构的操作空间越大,L₁、R越大,机构的操作空间越小;最优R、r、L₁、L₂分别为1、0.999 2、0.3、1.5 mm。     

2RPU/2SPS并联机构工作空间及运动学分析

为获得2RPU/2SPS并联机构的工作空间和运动特性,基于拓扑结构方位特征集方程求解其自由度和方位特征集,利用空间坐标变换法和封闭矢量法建立位置反解方程。以蒙特卡洛法为基础,通过反解方程并利用MATLAB软件进行数值仿真得到工作空间,结果表明由于该机构具有对称性,使得工作空间呈现对称分布。运用ADAMS软件进行运动学仿真分析,得到动平台位移、速度、加速度随时间的变化曲线图且曲线呈现周期性变化,证明了该2RPU/2SPS并联机构具有良好的工作性能和应用价值     

新型三平移2PPPa并联机构运动学分析与优化设计

以空间三平移并联机构作为研究对象,根据方位特征集设计理论和方法,设计一种运动解耦、结构对称、运动副简单、工作空间大的空间纯移动并联机器人机构,通过拓扑结构特性分析证明机构具有空间三维移动的运动特性,并建立运动学方程模型,推导得到运动学正逆解以及雅克比矩阵;在此基础上分析机构奇异性、操作空间、灵巧度等性能指标,以工作空间最大化的实际需求作为数学优化模型,选择萤火虫算法进行优化设计,通过优化后的结构参数尺寸进行算例分析。结果表明:优化后的工作空间性能得到显著改善,工作空间体积较优化前增加12%,优化后的参数为机构的应用设计和控制提供参考。     

3UPU并联机构的运动学分析与结构参数优化

以3UPU并联机构为研究对象,运用Solidwork建立机构的三维模型,根据方位特征集理论对机构的方位特征集、自由度、耦合度进行分析;同时求解机构的运动学逆解;采用一种新型数值分析法分析机构的工作空间;基于果蝇优化算法(FOA)对3UPU并联机构结构参数进行优化。结果表明:3UPU并联机构具有较大的工作空间且工作空间存在空洞。优化后的参数为后期样机研制、轨迹规划提供了依据。     

一种2T2R型并联机构的运动学分析及仿真

提出一种新型2T2R并联机构,该机构由静平台、动平台和连接两平台的两条PRS支链和两条PSS支链组成。基于螺旋理论对机构的自由度进行分析,并根据机构运动螺旋系、约束螺旋系和驱动螺旋系的线性相关性分析了机构的奇异位形;然后利用齐次坐标变换法建立机构的位姿方程,再通过对位姿态方程求导得出机构的速度、加速度正、逆解方程;最后给出数值算例,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

1T2R和2T1R两运动模式的并联机构的综合与分析

基于方位特征集理论,确定1T2R和2T1R两运动模式串联支链的最小范围的方位特征集,综合得到许多两运动模式的新支链结构;依据最大线性向量的相关性,确定1T2R和2T1R两运动模式并联机构的组合方案;并分析优选的两运动模式的并联机构不同运动模式下的运动特征。研究结果表明:综合得到的并联机构只要在锁住分岔支链其中一个转动副的条件下驱动,则机构通过分叉点能够实现1T2R与2T1R运动模式的切换。     

基于单开链单元的三转动并联机构型综合及其分类

以单开链为单元,基于方位特征(POC)集理论,对三转动并联机构进行了型综合,给出了三转动输出并联机构型综合的一般步骤和具体实例。基于该理论方法得到了48种三转动输出并联机构,包括以前设计出的一些机构和部分新机构,并根据拓扑结构特征对其进行了分析和分类。     

具有弧形移动副3 RPS并联机构的运动学分析

提出两种具有弧型移动副的RPS并联机构,其分支运动链均由一个转动副R,一个弧形移动副P和一个球铰S构成。运用螺旋理论,对这两种并联机构的自由度、位置反解、工作空间进行分析。第一种并联机构动平台的转动中心为弧形连杆的中心,动平台绕Z轴的旋转相对其它两个方向的旋转具有解耦性;第二并联机构动平台的转动中心是各支链球铰中心与弧形连杆中心连线的交点,此交点随动平台的位姿变化而变化;此外,第二种并联机构的工作空间比第一种并联机构的工作空间小。这两种并联机构结构简单、灵活度较高,可应用于虚轴机床、航空模拟设备、医疗设备等领域。     

基于方位特征集的两平移两转动并联机构拓扑结构综合与分类

基于方位特征集(POC)的并联机器人结构综合的一般方法,全面系统地对两平移两转动的并联机器人机构进行了结构综合,先对包含有两平移两转动输出的单开链支路进行综合,然后按单开链支路类型对设计的两平移两转动并联机器人进行分类,得到的机型中包括一些以前设计出的机型和部分新的机型。     

一种三坐标并联动力头——Sprint Z3的运动学逆解及尺度综合

研究一种三坐标并联动力头——Sprint Z3的运动学逆解和尺度综合问题。由于该机构为平动与转动耦合的并联机构,为解决其雅可比矩阵量纲不一致的问题,提出一种构造量纲一速度雅可比矩阵的方法,并利用该矩阵的条件数构造出运动学优化性能评价指标。为避免机构发生干涉,引入转角约束条件,并将尺度综合问题归结为求解一类非线性代数方程问题。通过算例验证了该尺度综合方法的有效性。     

一种3-RPPS六自由度并联机构运动学分析与仿真

提出了一种新型六自由度3-RPPS并联机构,并介绍了其解耦特性和参考坐标系。建立了机构的运动学模型,得到机构运动学的位姿和速度解析表达式;采用极坐标边界搜索法求解机构的工作空间并计算工作空间的体积。通过数值仿真,得到了给定动平台运动规律下,支链的长度和速度变化规律以及机构的定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,并优化得到工作空间体积最大时结构参数的取值范围。     

一种平面二自由度并联机构工作空间分析

针对一种平面二自由度并联机构进行运动学分析,研究机构两类奇异位形的出现条件及奇异姿态,并全面讨论了机构两种运动学反解模型下存在的各种理论工作空间的形状及内接矩形面积的计算公式.通过一种量纲一化的参数模型,将机构运动学参数的无限设计空间转化为一个有限的设计面域,并绘制了最大矩形工作空间的性能图谱.利用该图谱,有效指导了机...     

一种新型3自由度并联机构运动学分析

首先建立3-PSS机构的位置方程,根据方程的特点,将该机构简化为一简单的等效机构,进而求出机构的位置正、反解的解析表达式。最后根据该机构的工作空间的特性,考虑了铰链摆动角的限制条件,给出了工作空间的解析式。本文所得的结果是进行3-PSS机构的其它特性分析和开发并联机构装备的基础。     

一种新型3-RRRS六自由度并联机构的位置与作业空间分析

提出一种新型3-RRRS并联机构,进行了机构自由度、位置正反解、工作空间和灵活度研究.根据运动学逆解原理,建立了机构的位置反解方程,并利用参数代换建立了正解方程组.初步确定了机构作业空间的约束条件;同时求出了反映机构输入输出映射关系的雅可比矩阵.     

一种并联平台位姿的测量方法

提出了一种新型的基于超声波测距原理的并联平台位姿高精度测量方法，以Stewart型平台为例，介绍了通过三角形法实现运动平台三维定位及运动学建模的方法，并给出了基于测量模型的平台位姿的表达式。     

基于BP神经网络5 P4R并联机构位置正解研究

并联机器人机构位置正解问题是机器人机构的应用基础也是运动学研究中的难点之一。针对数值法和解析法的复杂和求解难度以及有时求解的不唯一性,提出了一种多层前向神经网络求解3自由度5-P4R并联机构位置正解的方法。将位置反解作为训练样本,采用学习率可变的BP算法,实现了从驱动工作空间到动平台变量空间的非线性映射,从而得到并联机构运动学正解值。最后给出一组仿真实例,可以看出此方法的有效性与可行性。     

两平移一转动并联机构奇异位形分析

介绍一种两平移一转动并联机构及其在中医推拿方面的应用,从机构的位置反解出发求出该并联机构的雅可比矩阵,利用雅可比矩阵法系统地讨论了该并联机构的三类奇异位形,为该机构的实际应用提供理论依据。     

一种3 PUPU并联机构的位置分析与动态仿真

针对串联机器人和3-PUU并联机器人机构的结构特点和运动学特性,提出了一种3-PUPU并联机器人机构。研究描述了该并联机器人机构的几何关系,其具有三条相同的支链,且每条支链均以两个移动副作为驱动副。以该机构的运动学位置理论分析为基础,利用SolidWorks建立了该机器人机构虚拟样机,并在ADAMS软件中对机构位置作动态仿真。仿真结果验证了该运动学正反解的正确性。