3-RSR并联机器人运动学研究

在已有研究的基础上,给出了更为简单、完善的3-RSR并联机器人封闭正解,以及一般结构参数下的逆解和对称结构参数时的封闭逆解的求解方法.该机构运动学正解的最大数目为16组,逆解数目最多有8组,求逆解较其它三自由度并联机器人复杂.     

具有连续转轴的新型3-UPU并联机构的运动特性分析

提出了一种新型3-UPU对称并联机构,该机构具有两个转动自由度和一个移动自由度（2R1T）。基于单叶双曲面几何性质,证明了该机构在任意位形下始终关于一个中间平面对称及机构自由度的非瞬时性;进而发现该机构动平台具有可绕其中间对称平面内任意直线做连续转动的特性,并通过仿真进行验证;采用一种新的两转动机构的姿态矩阵的求解方法,推导了该机构的运动学反解,并进一步分析了其工作空间。研究结果为该类机构的应用提供了理论参考。     

基于角度传感器的3-RSR并联机构位置分析

为实现包装线旋转装置的自动定位功能,提高3-RSR并联机构的位置分析的求解效率和求解方法的通用性,对其运动学算法展开系统的研究。首先对3-RSR并联机构的运动特性进行分析,基于机构的位置逆解和几何特征结合封闭解法建立约束方程,利用代数消元法将约束方程中的未知数消元,得到只含有一个未知数的一元高次约束方程;然后,在3-RSR并联机构的任意分支球副处添加2个方向相互垂直的角度传感器,基于旋转矩阵及约束方程构建含参数的求解模型;最后运用求解模型对3-RSR并联机构进行MATLAB算例仿真,求解得到了该机构的可视化编程结果和机构的运动学正解。算例仿真结果表明：在可视化求解结果中展现出来的3-RSR并联机构的位置正解方程组具有唯一解0.9125,且与实际设定位姿参数位型一致,从而确定唯一性。通过该位置分析方法可以有效正确求解机构的运动学正解,避免了正解存在多解的问题,有效解决包装线旋转装置的定位准确性。     

3-PRC并联机构的运动学分析

讨论了具有3平移自由度的3-PRC并联机器人机构的运动分析.基于机构运动约束方程,通过坐标变换证明机构的平移运动规律,给出机构位置逆解的解析表达式;并且建立了3个输出运动参数与3个运动输入参数之间的速度和加速度关系的显示数学模型,得到机构速度、加速度正逆解,且逆解给出2种形式,理论分析及算例仿真表明2种形式解的等价性.     

3-RSR构型天线并联机构的结构设计与仿真分析

将3-RSR构型并联机构应用于天线领域,结合天线俯仰、方位运动的需求,以及3-RSR构型并联机构的特性进行结构设计。考虑天线受力工况,计算极限风力下天线的风载荷,并对所设计的3-RSR构型天线并联机构进行有限元仿真,绘制变形与应力云图。拟合受载变形前后的过渡件平面,计算天线的指向精度,进而对天线模态进行分析,得到前十二阶固有频率与振型。所做研究对少自由度天线并联机构的研制具有参考价值。     

基于3-RSR并联机器人机构的天线支撑

分析了卫星通信中几种常见的天线支撑结构及其奇异性问题。讨论了３－ＲＳＲ并联机器人机构的结构特点及其运动学逆解等。提出将３－ＲＳＲ并联机构用做卫星天线支撑的方案。     

3-PRP平面并联机构运动学分析

介绍了一种具有两平动和一转动的平面三自由度并联机构。首先,对该并联机构进行位姿分析,并且建立位姿正解和逆解方程,求解出其位姿正、逆解;其次,利用MATLAB软件编程对一组实验数据进行计算,求出位姿正解和逆解的结果进一步验证方程的正确性;最后,根据位姿正解和逆解方程分别求解出机构输入和输出的速度和加速度。研究结果表明3-PRP机构结构简单,易于控制和驱动,是对3-RRR类平面并联机构的重要补充与深化。为该机构的工作空间、轨迹规划、优化设计等性能的研究提供了理论基础。     

空间3自由度并联机构运动学分析

从机构运动副约束导出动平台位置和姿态参数之间的耦合关系,给出了描述机构位形的独立参数。将具有四面体结构的动平台等效地处理成一个平面三角形,大大减少了约束方程中未知数的个数,降低了位置正解求解的难度,得到机构位置的解析表示。针对动平台位置和姿态参数互不独立的特点,提出确定工作空间的准则,得到工作空间边界的解析表达式,导出了工作空间形状、位置和大小与机构结构参数的关系,这对机构的综合及动态性能优化是很有用处的。采用球坐标计算工作空间的体积,分析了关节结构约束对工作空间大小的影响。     

空间3-RPS并联机构运动学分析

从空间3-RPS并联机构关节约束导出动平台位置和姿态参数之间的耦合关系,给出了描述机构位形的独立参数也即广义坐标。利用运动等同性条件建立机构几何约束,得到机构位置反解方程,进一步将约束方程对时间求一阶和二阶导数建立构件之间的速度加速度关系,从而避免了在运动方程中出现复合关节变量,得到构件之间显格式的速度加速度传递关系。实例表明该种方法,具有计算效率高的优点,有利于机构学问题的快速求解和动态仿真。     

3RPS并联机构的运动学误差建模及其分析

为了提高XYZ-3RPS六轴卧式混联机床的运动学精度,建立了3RPS并联机构的运动学参数误差模型。首先对3RPS并联机构的几何误差源进行了分析。然后基于闭环矢量微分法建立了3RPS并联机构包含铰点位置误差、转动副轴线方向误差、驱动支链零位杆长误差等27项结构参数误差对末端位姿误差的映射模型。最后设计了仿真实验,利用ADAMS的虚拟样机技术,获取机构实际末端位姿误差。通过与误差模型的结果对比,验证了所分析的27项结构参数误差设定值在（0.1～0.2）mm的范围内,误差模型的位置误差求解精度大于0.01mm,姿态误差求解精度大于0.01°。进一步的数值验证表明,误差模型的精度会随着结构参数误差值的减小而显著提高,为3RPS等少自由度并联机构的误差建模和运动学标定提供理论依据。     

3-RRP球面并联机构的运动学分析

对具有三条RRP分支运动链的3-RRP球面三自由度并联机构进行了逆运动学分析。该结构比较简单,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。提出运用Rodriguez参数对并联机构末端运动进行更简单、快速描述的新思路,建立了3-RRP并联机构的位置逆解模型和雅可比矩阵,并由笛卡尔坐标的离散化对机构的工作空间进行了分析。研究结果为进一步研究此种并联机构的刚度分析、动态性能、机构优化设计和系统控制等都有非常重要的意义。     

3-PCR并联机器人机构的运动学分析

对一种新型的空间三平移并联机器人机构进行了运动学研究。基于机器人机构的约束方程,求得该机构的位置反解;使用Bezout消元法得到该机构的位置正解的解析解,并通过实例验证了其正确性;建立了三个输出运动参数与三个输入运动参数之间的速度和加速度关系的数学模型,得到机构速度、加速度正反解;通过算例及仿真对所规划的运动轨迹进行验证。     

一种新型3-RPR并联机构及其运动学分析

提出了一种能实现沿Y、Z轴平移和绕X轴转动的3-RPR型三自由度并联机构,运用螺旋理论分析了该并联机构实现二维平移和一维转动的机构学原理,计算了机构自由度,进行了驱动输入选取与论证,并进行了奇异分析,提出了减少奇异的参数设计条件,运用多体系统运动学理论建立了运动学模型,研究了运动学正反求解,并进行了数值仿真验证,最后分析了机构的工作空间。该并联机构是一种支链完全相同的半对称并联机构,结构较为简单,是对2T1R并联机构的重要补充,可应用于工业装配机器人、姿态调节器、并联机床、工作台等领域。     

4-RRUR并联机构及其运动学分析

研究一种4-RRUR并联机构,这种机构速度快,刚度大。利用螺旋理论建立各分支的运动螺旋系,在此基础上计算出该机构的自由度数为4,并对驱动输入做出选择。从支链入手,应用矢量的矩阵表示方法,根据虚设机构的思想,建立4-RRUR并联机构各运动副的螺旋与机构输入、输出之间的关系。进而取各分支中只与主运动副有关的方程,建立广义速度、加速度的输入和输出的映射关系,并分别以广义坐标的1阶、2阶影响系数的形式表示,速度和加速度分析以显式表达出来。     

2-UPR-SPR并联机构转轴分析

两转一移(2R1T)并联机构转动自由度的轴线包括瞬时转轴和连续转轴。转轴的性质和在空间的分布对2R1T并联机构的轨迹规划和运动学标定等具有重要意义,尤其是在对末端姿态能力要求高的应用如五轴数控加工中更为重要。五自由度Exechon混联加工中心被广泛应用于高端制造业,其由属于2R1T并联机构的2-UPR-SPR并联机构和RR串联机构组成。运用螺旋理论,建立2-UPR-SPR并联机构在初始位形、动平台发生单自由度连续转动后的位形、动平台发生两自由度连续转动后位形下的各分支运动螺旋系和约束螺旋系。根据刚体转轴与约束力作用的关系,确定了动平台的两条连续转轴,这两条转轴的方向与机构位形相关,且分别过参考坐标系原点和球铰中心点。     

3-RRS并联机构运动学传动性能分析

以3-RRS并联机构为研究对象,利用几何法对其位置逆解进行分析,得到机构位置逆解的显式表达。借助螺旋理论,建立机构的全雅可比矩阵,通过定义机构支链的输入与输出力/力矩传动效率系数,对该机构的运动学传动性能进行研究,为后续的机构尺度优化提供了理论依据。     

3-RSR并联机器人动力学研究

该文利用雅可比矩阵建立了3-RSR并联机器人动平台惯性力、惯性力矩和重力到驱动关节的映射关系，在合理的假设基础上，运用牛顿欧拉动力学方程得到了比较精确的动力学模型。再用拉格朗日方程建立动力学模型并和前者比较，在同样假设情况下，给出数值实例，两个模型的计算结果完全一致。牛顿欧拉法比拉格朗日法减少了大量的计算，但动力学模型仍保持3-RSR并联机器人的动力学特征，用牛顿欧拉方程建立的模型作为驱动力矩控制设计的基础是可行的。     

Gantry-Tau并联机构运动学分析

针对目前大部分的并联机构工作空间小这一缺点,研究了一种新型的3自由度并联机构。通过约束螺旋理论分析了机构的自由度,该机构具有2个平动自由度和1个转动自由度;进一步用解析的方法研究了该并联机构的运动学正反解;最后给出了该机构运动学的数值算例,为该类并联机构的进一步研究和应用提供参考。     

Gantry-Tau并联机构运动学分析

针对目前大部分的并联机构工作空间小这一缺点,研究了一种新型的3自由度并联机构。通过约束螺旋理论分析了机构的自由度,该机构具有2个平动自由度和1个转动自由度;进一步用解析的方法研究了该并联机构的运动学正反解;最后给出了该机构运动学的数值算例,为该类并联机构的进一步研究和应用提供参考。     

一种新型3-RRRU并联机构及其运动学分析

提出了一种具有三维平移自由度的3-RRRU型全对称并联机构,运用螺旋理论分析了该并联机构实现三维平移的机构学原理,进行了驱动输入的选取与论证,分析了机构奇异,讨论了奇异的可避免性,建立了运动学模型,获得了运动学反解的解析解,通过坐标变换和变量扩展进行了运动学正向求解的讨论与数值验证。该并联机构具有全对称、制造简单、奇异可避免等特点。