四自由度并联微操作机器人的运动学分析

分析了2RPS+2TPS型四自由度并联微操作机器人机构的运动学特性;采用微分法推导了微位移增量矩阵的一般表达式以及输入、输出位移的雅可比矩阵;建立了微操作机器人的运动学方程、速度方程、加速度方程的显式正逆表达式,为微操作机器人的动力学与控制研究奠定了理论基础。     

一种新型四自由度非对称并联机构的运动学分析

在分析2-UPU/2-URU并联机构结构特点的基础上,运用封闭法对机构进行了位置分析,并验证了数值特例,利用球坐标搜索法得到影响并联机构工作空间的各种约束条件下的边界点,并通过MATLAB软件绘制工作空间的三维图形,得到约束条件对工作空间的影响规律,说明了其工作空间分布的特点,并进行了奇异分析。该机构是一种过约束机构,本文的研究为该机构工作空间优化设计和机构尺寸设计提供了依据,为该并联机构进一步的研究奠定了基础。     

三自由度并联平台机构运动性质研究

针对目前国际上广泛研究的３－ＲＰＳ平台机构的运动性质作出分析、讨论了基面上一在转副共面或共面汇交等不同情况下的运动性质，以及该类机构在不面位形下运动性质的变化，从理论上深入地讨论了反螺旋力线矢与允许运动的关系。     

基于并联解耦机构的三自由度打印平台研究

针对现有并联3D打印平台打印过程中存在较多支撑问题,从打印原理和特点出发,提出了一种解耦的三自由度并联3D打印平台,并对不同角度的悬臂件进行打印实验,打印耗材质量减少68.9%,打印时间减少23.7%,验证了解耦的三自由度并联机构对悬臂结构减少支撑具有良好效果。研究结果对3D打印技术去除支撑具有重要意义。     

三自由度并联机器人运动学分析及仿真

以某倒置式ＳＰＲ型三自由度并联机器人为例，根据结构特点以活动平台为参考坐标系，然后再变换至基础坐标系，推导出机器人的正、逆运动学方程，并进行了逆运动学仿真。     

三自由度球面并联机构的型综合

并联机器人的构型设计即型综合是并联机器人设计的首要环节,是机构创新设计的基础。以单开链支路为单元,提出了三自由度球面并联机构型综合的一种系统、有效的方法。按支路运动输出特征矩阵将三自由度球面并联机构分成四种情况分别进行构型综合,对每种情况给出了一个具体机构实     

三自由度球面并联机器人机构的边角关系

用一种新方法解决球面并联机器人的运动学问题。首先使球面机构平面化，然后用类似于平面机构分析的方法导出一般三自由度球面并联机器人Stewart平台的位姿方程，进而导出类似于平面并联机构的输入输出速度方程。这种方法方便易学，便于实际应用。     

三自由度并联角台机构转轴存在的子空间

以反螺旋理论分析了作为机器人肩关节的并联球面３－ＲＲＲ机构，及３－ＲＰＳ，３－ＲＲＳ，３－ＣＳ，３－ＰＲＳ和３－ＴＰＴ等五种并联角台机构，得到一些有意义的机构性质。     

三自由度类球面并联机构的动力学建模及分析

提出一种可应用于电子装配领域的三自由度（2R1T,R表示旋转,T表示平移）类球面并联机构. 该机构由上下2个等半径的动、定平台通过3个相同的RSR（R表示转动副,S表示球关节）支链连接而成. 在运动过程中,动平台与定平台始终关于一个中间平面对称,且动平台可绕着对称面内的任意轴线连续旋转和沿着两平台中心连线方向连续平移. 基于机构特殊的几何对称性,建立了其等效运动学模型,在此基础上运用Lagrange方法建立了机构的动力学模型,并通过具体的运动算例,利用Mathematica计算和ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,机械系统动力学自动分析）仿真验证了该动力学模型的正确性和有效性,为进一步研究机构的动态特性及系统运动控制提供理论指导.     

三自由度柔索并联机构运动性能分析

建立了三自由度柔索并联机构的运动学模型。依据静力学方程和矢量封闭原理求解机构的可控工作空间,并引入灵巧度和承载能力指标,以分析机构的运动性能。仿真分析验证了理论分析结果。     

4TPS-1PS四自由度并联电动平台动力学建模与位姿闭环鲁棒控制

4TPS-1PS四自由度并联平台是针对稳定跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有3个独立的转动自由度和1个移动自由度.对该新型并联平台进行运动学分析,将其分为上平台、电动缸、从动支链3个部分,利用拉格朗日方法建立了完整动力学模型,在此基础上提出一种适用于该并联平台的位姿闭环鲁棒控制策略.采用该并联平台特有的实时正解得到上平台实际位姿进行反馈,将平台作为一个整体进行控制,在任务空间内设计滑模变结构控制器,进行两自由度复合运动控制实验.结果表明,该控制策略是有效的,提高了平台的轨迹跟踪精度,平均位姿跟踪精度优于0.05°.     

混合驱动二自由度并联机构的动力学优化设计

基于Kane方法对混合驱动二自由度五杆机构建立了动力学方程,在此基础上进行了动力学逆问题的分析,探讨了影响主驱动功率和辅助驱动功率的因素.实现一组椭圆轨迹为实例,以混合驱动二自由度五杆机构辅助运动最大瞬时的驱动功率最小优化目标函数,无条件双曲柄的杆长条件约束条件,采用遗传算法进行了动力学优化设计,得到了主驱动功率与辅助驱动功率之间的最佳匹配关系.为实现混合驱动二自由度并联机构综合性能最优以及系统的最优控制了基础.     

改进蚁群算法在并联六自由度平台优化设计中的应用

蚁群算法在解决组合优化问题上有着良好的适应性,但直接应用于求解连续优化问题难以获得理想的效果．通过对蚁群算法中的全局搜索、局部搜索以及信息素更新规则等环节进行有效的改进,构成了可用于连续优化问题求解的改进蚁群算法．将该算法应用于以灵巧度为目标函数的并联六自由度平台结构设计问题中,通过与采用基本蚁群算法得到的优化结果进行比较,证实了改进蚁群算法具有较好的全局优化能力和较快的收敛速度,可以有效求解并联六自由度平台结构设计这一类连续优化问题．     

三自由度并联姿态测量机构及其位姿显式解

考虑到串联结构的六自由度位姿仪在对被测物体进行位姿综合测量时存在的误差累积，影响测量精度，提出并联结构的三自由度姿态测量装置，将其连接到三自由度串联结构位置测量仪的末端来实现被测物体六个自由度的综合测量。通过机构综合来克服并联机构正解困难，经推导得出被测物体姿态的显式解，从而缩短了计算时间，大大提高了测量效率。测量精度分析为三自由度并联结构姿态测量机构设计奠定了基础。     

Inverse kinematic optimal design of 6-DOF parallel manipulators

To obtain the required articular velocities as lower as possible for the given kinematics of the moving platform, this paper focuses on this kind of articular velocities optimization of 6-DOF parallel manipulators. Based on the inverse kinematic analysis, the H∞ norm of the weighted Jacobian matrix was adopted as the performance index to minimize the articular velocities, and then the optimal design problem was formulated to find a manipulator geometry that minimized the global performance index with the constraints of the workspace and structural parameters limits. Since the optimal design problem is a constrained nonlinear optimization problem without explicit analytical expressions, the genetic algorithm was applied to numerically solve the problem. Simulation results indicate that the articular velocities of the optimal manipulators can be the minimum while the kinematic reauirements of the moving platform are satisfied.     

2-DOF平面并联机器人结构参数优化的研究

提出了一种新颖的高速高精度机器人机构采用高速精密直线电机驱动-2-DOF平面并联杆机构.在杆机构的设计中,以结构紧凑和抑振为目标,分别采用模拟退火算法和有限元动力仿真进行了几何尺寸和截面尺寸的优化,并提出了一种基于本模型特点的新解产生机制.实验测试结果表明经优化设计后的平面并联杆机构刚度大,高速运动下的残余振动＜1 μm,直线电机的稳定时间成为决定机器人稳定时间的关键因素.     

4-UPS-RPS并联机器人机构及其静力学分析

提出了一种4-UPS-RPS新型空间5自由度并联机器人机构.运用约束螺旋理论分析了4-UPS-RPS并联机器人机构实现3转动和2移动5个自由度运动的机构学原理, 计算其自由度, 分析其驱动输入选取的合理性.建立了4-UPS-RPS并联机器人机构的静力学平衡方程和静力传递矩阵, 以该机构作为并联机床的应用实例, 求解其静力学方程.该研究为并联机构的优化设计和运动规划提供了理论依据.     

液压并联6-DOF平台轨迹跟踪的干扰力补偿

为了消除液压并联6-DOF平台因各支链缸时变的负载耦合,以及摩擦和其他外力的干扰作用而引起的平台动态轨迹抖动现象,根据系统动力学模型的关节空间表达式,对关节干扰力的起因和对其运动的作用进行分析,在关节位置闭环控制基础上,分别设计基于结构不变性原理的支链抗负载干扰补偿器和基于系统模型的自适应滑模干扰观测补偿器,根据系统关节负载的变化率将两种补偿器利用模糊原则组合成综合补偿器,对干扰进行力闭环补偿.AMESim与MATLAB的联合仿真分析结果表明,该控制器使平台在复合干扰力作用下,能够平稳运行,与普通的位置闭环PID算法相比,有效地提高了系统的整体动态跟踪性能.     

一种基于并联结构的平面三自由度位姿测量系统

介绍一种平面三自由度并联结构位姿测量装置,通过机构运动学分析得出被测物体位姿的显式解。对机构测量误差进行建模,得出位姿测量误差显式表达式。测量精度分析为平面三自由度并联结构位姿测量机构参数优化设计奠定了基础。