6/6-Stewart机构姿态奇异及姿态工作空间分析

推导出6/6SPS型Stewart机构处于固定位置时机构的姿态奇异轨迹的解析表达式。利用位置反解方程并综合考虑所有的结构约束条件,提出一种计算6/6SPS型Stewart机构的姿态工作空间的离散算法,并通过计算机仿真给出了6/6SPS型Stewart机构的姿态工作空间的三维可视化描述。     

Stewart机构姿态奇异及姿态工作空间的研究

推导出6/6-SPS型Stewart机构处于固定位置时机构的姿态奇异轨迹的解析表达式。利用位置反解方程并综合考虑所有的结构约束条件,提出了一种计算6/6-SPS型Stewart机构的姿态工作空间的离散算法,基于此算法提出了计算该并联机构的实际姿态工作空间的离散算法。通过计算机仿真给出了6/6-SPS型Stewart机构的姿态工作空间和实际姿态工作空间的三维可视化描述。     

Stewart机构姿态奇异及非奇异姿态空间的研究

推导出了6／6-SPS型Stewart机构处于固定位置时机构的姿态奇异轨迹的解析表达式。研究结果表明,机构处于固定位苴时的姿态奇异轨迹是一个关于机构动平台的姿态参数的十三次多项式。还研究了机构动平台的几何外形、动平台和定平台的外接圆的半径比、动平台的位置对机构的非奇异姿态空间的影响,因此为该并联机构的优化设计提供了重要的理论依据。     

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。     

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.     

3/6-SPS型Stewart并联机构奇异轨迹的性质识别

基于并联机构奇异位形产生的运动学原理，推导出3／6-SPS型Stewart机构奇异轨迹的解析表达式，并基于此原理提出了分析并联机构奇异位形的等效机构法，利用此方法推导出了3／6-SPS型Stewart机构处于一般姿态时在θ-平面上的奇异轨迹方程，并对其轨迹的性质进行了识别。研究结果表明，3／6-SPS型Stewart机构在相互平行的θ-平面上的奇异轨迹总是一二次多项式，包括四对相交直线、一条抛物线及双曲线束。在分析的基础上，对该并联机构处于各种姿态时的奇异轨迹的性质进行了总结。     

6-UPS并联机器人奇异姿态空间分析

对并联机器人的工作空间和奇异位形进行分析。采用分支杆许用驱动力作为并联机构奇异空间边界的判断依据,提出临界奇异和奇异空间的概念。在给出一种姿态空间描述方法的基础上,提出了一种姿态工作空间和奇异姿态空间的求解算法。通过计算机仿真,得到了6-UPS并联机器人的姿态工作空间和奇异姿态空间的可视化图形描述。     

冗余并联柔索机构姿态工作空间的研究

将冗余并联柔索机构应用于飞行器模型的风洞试验,而工作空间是评价冗余并联柔索机构工作能力的一个重要指标,是并联机构设计的重要基础.分析了该冗余并联柔索机构的姿态工作空间的算法,基于此算法提出了机构的非奇异工作空间和实际姿态工作空间的概念及其相应的算法.通过计算机仿真给出了一个具体的冗余并联柔索机构的非奇异姿态工作空间和实际姿态工作空间的三维可视化描述,为该冗余并联柔索机构的设计和使用提供了一些理论依据.     

3/6-Stewart并联机构奇异轨迹的性质识别

基于并联机构奇异位形产生的运动学原理,推导出3/6 Stewart并联机构奇异位形的解析表达式。并基于此原理 提出了分析并联机构奇异位形的等效机构法,利用此方法推导出了当3/6 Stewart并联机构位于一般姿态时在θ 平面上 的奇异轨迹方程并对其轨迹性质进行了识别。在这些分析的基础上,对该并联机构处于各种姿态时的奇异轨迹的性质 进行了总结。     

并联机构工作空间与奇异位形分析

以几何分析的方法建立平面三自由度并联机构工作空间与结构参数的关系,研究了工作空间的形状随结构参数的变化,提出机构满足运动可能性的条件。将机构对工作空间的要求看作是对结构参数的几何约束,进行优化设计,既满足了机构对工作空间的要求,又兼顾了机构的其他性能要求。依据机构逆向运动学建立的位置和速度关系,以机构满足几何约束为准则,探索了机构整个位形工作空间,从几何角度分析了机构产生奇异位形的原因,研究了奇异位形在工作空间的分布和对工作空间的分割情况,提出确定机构无奇异位形工作空间的方法。     

STUDY OF REGULARITY OF GENERAL-LINEAR-COMPLEX SINGULARITY OF 3／6-STEWART MECHANISM

The general-linear-complex singularity of Stewart mechanism is a very important problem in the parallel manipulator. Its general regularity is not found yet during the past two decades. StOnge and Gosselin pointed out that the singularity locus of the Stewart mechanism at some given orienb-tions of the moving platform should be polynomial expressions with varied degrees in 2000, but they didn't formulate the expression. Based on the kinematics singularity principle and the geometry cond-tion proposed by Huang Zhen in 1999, firstly the singularity equation in degree two is derived. It is a hyperbola when the orientation of the moving platform is given. This result is also proved using screw theory. Then some singularity surfaces are gotten in three-dimensional space. This result is of impcr-tant significance.     

基于工作空间的球面5R并联机器人机构设计

研究球面2自由度2R串联机器人的可达工作空间,并对之进行分类.在此基础上研究球面2自由度5R并联机器人的理论工作空间形成原理,根据理论工作空间的形成条件建立该并联机器人的设计空间,设计空间内包含球面2自由度5R并联机器人机构的所有尺寸型.在设计空间内寻找理论工作空间形状发生变化的机构临界尺寸条件,这些条件将设计空间划分为不同的子区域,不同子区域所对应的球面2自由度5R并联机器人尺寸型机构具有不同形状的工作空间,从而在全部设计空间内对该机器人理论工作空间的形状进行详细分类.探讨该并联机器人机构的工作空间面积性能指标与杆件尺寸之间的关系,并在设计空间里绘制相应的工作空间面积性能图谱.工作空间形状和面积大小是进行机器人机构设计的重要参考依据.     

NOVEL 6-SPS PARALLEL 3-DIMENSIONAL PLATFORM MANIPULATOR AND ITS FORCE/MOTION TRANSMISSION ANALYSIS

The unique design for a novel 6-SPS parallel 3-dimensional platform manipulator with an orthogonal configuration is investigated. The layout feature of the parallel manipulator is described. Its force/motion transmission capability evaluation criteria are presented. At the orthogonal configuration, the criteria and the relationships between the criteria and the link lengths are analyzed, which is important since it can provide designer a piece of valuable information about how to choose the linear actuators. From the analysis of the results it is shown that the force/motion transmission capabilities of the parallel manipulator are characterized by isotropy at the orthogonal configuration. The manipulator is particularly suitable for certain applications in 6-DOF micromanipulators and 6-axis force/moment transducers.     

大型射电望远镜馈源定位3T索牵引并联机构分析与设计

在新一代大型射电望远镜的机构设计中,由于馈源质量的大幅降低,在馈源定位的设计中,提出采用四绳索牵引并联机构,牵引馈源舱实现三个方向的平动运动,达到加大馈源工作空间的目的.为了研究非线性绳索控制机构中的尺度优化设计问题,在已知馈源舱位置的情况下,为解决由于绳索自重导致的悬链线问题,通过将悬链线简化成抛物线的方法,解决悬链线带来的高度非线性静力平衡方程组的求解问题,得到简化的静力学平衡方程.通过建立的简化静力学平衡方程,求解出四绳索牵引并联系统的工作空间与设计参数间的关系,并使用一种以力优化为目标的优化算法得到工作空间中四绳索静力平衡下的精确索拉力和伸长量.通过综合考虑满足条件的参数,最终给出满足设计要求的机构优化尺度参数.     

DIMENSIONAL DESIGN THEORY AND METHODOLOGY OF 6-DOF SCISSOR PARALLEL MANIPULATOR

Parallel manipulators have many advantages over serial manipulators in terms of high load/weight ratio, velocity, stiffness and precision. A dimensional design theory and methodology of six degrees of freedom scissor parallel manipulator (SPM) is investigated. The SPM kinematics inverse equation is given. Based on the formulation of the local dexterity and the definition about the indexes of workspace incircle radius, the effects of the design parameters on the dexterity and workspace are discussed. Moreover the incircle radius change ratio about workspace are defined and used as the evaluated indicator to analyze the effects of the design parameters on the performances. A dimensional design theory that could satisfy the requirement of dexterity and workspace is proposed. The dimensional design theory and methodology can be of help in the design, trajectory planning and control of parallel manipulator.     

4自由度并联机器人刚度分析

少自由度并联机构应用于机床上时要求具有很高的刚度,而少自由度并联机器人的刚度和机器人雅可比矩阵有很密切的关系。采用螺旋理论方法求出了4-RUC 4自由度并联机构的雅可比矩阵,推导出4自由度并联机器人的刚度计算公式和条件指数计算公式,分析了少自由度并联机器人在某一位置时(z=0)最大和最小刚度所在的方向,给出了这种4自由度并联机器人的最大和最小刚度曲线,通过曲线可以评价出此并联机构在各个方向上刚度大小,为这种机器人的应用和开发提供了有力的依据。     

求解6-PSS并联机器人操作机姿态空间的瞬时机架法

提出一种求解6-PSS（Prismatic-spherical-spherical）并联机器人操作机姿态空间边界的瞬时机架法。该方法将给定动平台参考点位置后的操作机抽象成6条满足闭环约束的单开链——一类双自由度空间零族曲柄滑块机构。根据两运动构件相对速度（角速度）与约束边界法向（切向）的正交条件,构造了求解末端执行器姿态空间的解析模型。最后,探讨了尺度参数对动平台实现姿态能力的影响规律,并通过算例验证了该方法的有效性。     

并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定

研究一种小型可重构并联机构主模块伺服系统参数辨识与整定方法。首先导出外移动副驱动,含平行四边形支链结构的位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型。在此基础上,提出辨识该类伺服系统参数的一种方法。该方法采用变频三角波输入,克服了伪随机二位式序列信号幅值变化大,易造成对伺服电动机冲击,引起其速度环开环等问题,且通过附加惯性负载,可将包括伺服系统转动惯量在内的所有参数辨识出来。进而,以超调量和上升时间为优化目标,考虑随位姿变化的极限负载,对伺服系统控制器参数进行了整定,给出了伺服系统控制器参数的范围。最后,试验验证了该方法的有效性和正确性。