六自由度机构位姿的单相机照相测量研究

用单相机对新型的六自由度机构样机的六个自由度位移进行了非接触式照相测量。简要回顾了照相法的研究概况及该测量研究的工作背景;介绍了相机标定原理及具体标定方法。建立了被测样机的CAD模型,进行了自由度位移仿真,将仿真结果作为理想数据与实测数据进行比较,从而获得测量误差,并对测量误差进行了初步分析。探讨了单相机照相测量法的应用前景。

基于关节力传感器的并联六自由度机构标定方法

提出了一种基于关节力传感器的并联六自由度机构结构参数标定方法。从力学角度出发,通过测量并联六自由度机构各关节驱动力,利用并联六自由度机构自身的运动学和动力学模型构造相应的辨识模型,实现其结构参数的标定。通过标定仿真验证了该方法的实用性和有效性。

并联六自由度机构运动学与动力学标定对比

为了研究并联六自由度机构不同标定方法的适用性，依据运动学标定和动力学标定，分别建立了并联六自由度机构的标定模型，并通过数值仿真对标定效果进行对比分析。结果表明：运动学标定方法对提高机构运动正解精度更为有效，正解误差比动力学标定的结果小4．9％，有利于传统的基于关节空间的并联机构控制策略；动力学标定方法对提高机构动力学模型精度更为有效，关节驱动力误差比运动学标定的结果小5～25N，更适合基于工作空间的并联机构控制策略。

风洞六自由度机构运动解耦性分析

为了提高高速风洞试验的可靠性,设计了一种适用于支撑外挂物模型的六自由度机构并提出一种尾支杆变换后姿态角的补偿方法。通过串联机器人正向运动学的指数积(POE)公式,推导出机构在模型质心与机构旋转中心重合和不重合两种情况下的运动学正解公式,并给出不重合情况下不解耦姿态角的补偿量。激光跟踪仪标定试验证明该补偿方法具有可行性,从而为实现机构的轨迹规划及实时控制提供了理论基础。

一个六自由度机构控制系统的实现

叙述了一个六自由度机构伺服控制系统的基本结构、组成、控制原理、伺服控制算法等；介绍了ＴＥ ５６５０ Ａ控制器模块；同时介绍了伺服控制系统的软件结构和功能。

并联六自由度机构在舰船装备动态环境模拟中的应用

船舶在海上航行的运动状态具有很多不确定性,会发生俯仰、偏转和横向摆动等多种运动,这种动态环境对船载机械设备的正常运行有许多不利影响。多自由度摇摆平台结合伺服液压系统和机械传动系统,在平台稳定性和动态性能上表现突出。本文利用并联六自由度机构,设计一种模拟舰船动态环境的摇摆平台,该平台可实现纵摇、横摇和上下升沉复合摇摆状态控制。

风洞捕获轨迹试验六自由度机构运动学与误差分析

为提升风洞捕获轨迹试验的水平,设计了一套模拟外挂物从母机分离运动轨迹特性的六自由度机构。通过D-H法进行运动学分析,建立该机构运动学方程,利用解析法对机构进行逆运动学求解。采用微分传递法建立基于D-H参数的静态误差模型,推导出末端外挂物模型位姿误差与D-H参数误差之间的数学表达式,然后采用奇异值分解改进的最小二乘法进行迭代求解辨识出参数误差,在此基础上随机选取100组位姿数据,分析比较了补偿前与补偿后的位置误差,结果表明经过参数辨识后的补偿法能够有效地提高六自由度机构末端的定位精度。

空间六自由度机构的容错性能研究

空间并联机构通常服务于军事、气象领域中重要的通信设备,其运行过程中的容错能力至关重要。空间六自由度机构在轨应用中,单个支链出现故障会导致整个机构的功能受限,开展对高精度六自由度机构容错性能的分析和研究,对于空间六自由度机构在轨运行具有重要的意义。利用空间六自由度机构的冗余自由度进行了容错性能的分析与研究,设计并研制了惯性式压电六自由度机构样机,验证了机构在失效环境下的容错性能和可靠性,有效保障了故障状态下的工作性能。

基于并联六自由度电液伺服机构的力控制方法

基于并联六自由度机构的广义力数学模型,提出了基于单缸力小闭环和平台输出力大闭环的力控制方法.为了减小或消除平台运动位姿对力的影响,对各缸协同力控制及其影响因素等相关问题进行了分析,提出基于单缸位置补偿的力控制策略.建立了并联六自由度电液伺服机构单自由度力控制实验系统,并将所提出的力控制方法成功地应用于并联六自由度电液伺服机构的单自由度力控制实验.通过比较分析,总结出较为理想的并联机构力控制方法.

直线电机驱动六自由度并联机构动力学特性研究

直线电机驱动的六自由度并联机构可以实现高精度宽频带运动,在惯性单元校准、振动测试等领域具有广阔的应用前景。为了减小直线电机驱动对六自由度并联机构造成的幅值衰减问题,对机构进行动力学前馈控制分析。首先利用牛顿-欧拉法建立并联机构的动力学模型,简化动力学方程获得机构驱动力关系,在实验平台上进行实验,验证动力学模型准确性。利用传统运动学控制系统,结合动力学模型,设计一种动力学前馈控制方法,降低给定轨迹运动误差。实验结果表明,直线电机驱动的六自由度并联机构增加动力学前馈控制后,在沿X、Y、Z轴进行单自由度正弦运动时,运动误差分别下降55.5%、54.2%、59.8%。

利用正交位移测量系统进行六自由度并联机构参数标定

为了简化六自由度并联机构的参数标定过程,提高标定效率,降低标定成本,提出了基于正交位移测量系统的位姿测量装置及方法。首先,研究了该装置的位姿解算方法,利用空间解析几何的方法,求解其运动学正解与逆解。其次,利用微小位移合成法,建立了并联机构及正交位移测量系统组合体的误差模型。然后,基于误差模型,构建了组合体参数误差辨识的最优化问题数学模型,其中,传感器示值的平方和最小为目标函数,组合体的结构参数误差为设计变量。最后,利用正交位移测量系统对六自由度并联机构位姿进行测量,利用OASIS奥希思软件直接搜索出参数误差最优解,将其补偿到并联机构控制系统中,完成并联机构的参数标定。标定前后位姿误差对比表明:最大位置误差降低了58%~96%,最大姿态误差降低了92%~97%。利用正交位移测量系统进行并联机构参数标定,不仅可有效提升并联机构的定位精度,还可有效简化标定工作,提升标定效率,降低标定成本。

面向骨折手术的三支链六自由度并联机构设计

随着微创技术和生物学固定技术的发展,创伤骨折手术中愈加需要术中精准定位,以确保内固定物能够精确和微创地固定骨折断端.其中,利用六自由度并联机构进行骨折断端的复位和固定是实现微创精准骨折手术的重要手段,也是未来骨折手术的发展趋势.现有的由6条支链构成的六自由度并联机构存在质量大、医学影像设备扫描后伪影严重等系列问题,提出和设计少支链六自由度并联机构成为研究热点.本文借助有限旋量理论构型综合出一类三支链六自由度并联机构,并进行了其拓扑结构和运动学性能设计.首先,利用有限旋量描述六自由度并联机构及其支链末端的运动,通过有限旋量理论的结合定律和交换定律获得可行支链的标准型和衍生型,通过定义支链装配条件和配置驱动关节,综合出一类三支链六自由度并联机构;然后,定义了优选准则,借助瞬时旋量理论对优选出的5种三支链六自由度并联机构进行了位置逆解、工作空间和速度分析;最后,以运动/力传递率在给定工作空间内的均值与方差为目标函数,考虑并联机构的拓扑结构对运动学性能的影响因素,开展了三支链六自由度并联机构的拓扑结构与运动学性能的一体化设计.上述工作为后续三支链六自由度并联机构的物理样机建造与实验研究提供了理论基础.

6-PPPS正交六自由度并联机构的位置正反解

针对一种新型6-PPPS并联机构,提出方向余弦阵法进行位置正反解的解析求解。利用机构运动副的运动参数构建并联动平台的方向余弦阵,通过添加约束条件,得到唯一的反解,同样方法可得出所有从动移动副的运动参数。根据方向余弦阵的性质构建约束方程,利用Maple软件辅助求得8组解析正解。根据球铰的约束,发现该机构实际正解唯一,给出了唯一正解的求取方法。

六自由度液压并联机构的故障诊断专家系统研究

针对六自由度液压并联机构故障复杂性和不确定性,结合PLC的电气控制技术、传感器技术、PLC的逻辑判断功能和编程软件的实时监控功能,建立基于故障树的六自由度液压并联机构的故障诊断专家系统。根据专家经验在液压系统常出现故障的部位设置故障监测点,根据动态数据库和系统参数静态数据库的对比结果与已经建立的知识库的按照规则推理方式确定系统故障点,提出合理的解决方案。

六自由度绳牵引并联机构的轨迹规划

建立所设计的六自由度绳牵引并联机构的运动学逆解模型后 ,提出 1种计算拉力的算法 .以动平台末端执行器能实现∞型的轨迹为目标 ,进行运动规划 ,研究绳的运动特性 .仿真结果表明 ,绳的速度值和加速度值 ,始终不大于动平台末端执行器的速度值和加速度值 .绳的加速度值和末端执行器的加速度值 ,同属 1个数量级 .同时 ,一些绳的拉力的变化不大 (处于“关”的状态 ) ;而另外一些绳的拉力的变化很大 (处于“开”的状态 ) .这些运动轨迹规划的仿真结果 ,能为以后该机构的运动控制方案的研究以及控制系统的设计 ,提供依据 .文中提出的运动轨迹规划方法 。

横置六自由度水下并联对接机构受力分析及仿真

介绍了一种横置六自由度并联机构的新型水下船体对接装置 ,分析了在横置工作状态下机构的受力情况和波浪力对装置的影响 ,通过对实例的数值仿真 。

六自由度并联机构运动学分析与仿真

针对六自由度并联机构的运动学特性,建立了并联机构简化模型,通过坐标变换确定了动平台与定平台的位姿关系,推导了机构的运动学方程,利用Adams软件对模型进行了运动学仿真。仿真结果表明:六自由度并联机构能够按照预定的轨迹运动,机构运行平稳,具有良好的运动特性。

单自由度双曲柄六杆压力机机构计算机建模与动态静力分析向量键合图法

针对单自由度双曲柄六杆压力机机构计算机建模与动态静力分析问题,提出了相应的向量键合图法。根据机构的结构及组成原理,建立其向量键合图模型;通过有效的方法,使机构向量键合图模型的贮能元件皆具有积分因果关系,解决了机构动态静力分析计算机建模的代数困难。应用相应的算法,实现了单自由度双曲柄六杆压力机机构计算机建模与动态静力分析,分析了脉冲形式的工作阻力对机构驱动力矩及运动副约束反力的影响,说明了所述方法的可靠性及有效性。

基于单自由度六杆步行机构的机器狗设计和分析

针对四足机器人常用步行机构使用过程中出现的一些问题,设计一种单自由度六杆闭环机构作为机器狗的步行机构以完成行走功能;头部机构采用旋转关节,尾部由旋转关节连接的两段开环杆件构成,分别模拟狗的摇头摆尾动作;足底部采用凹凸曲面以增强其相对地面的接触摩擦力。利用单自由度六杆机构作为步行机构可以使机器狗的结构尺寸更为紧凑,刚性更好,电机数目减少,足端轨迹的累积误差降低,并易于控制,可为不同类型的四足机器人的设计提供一定参考。

六自由度并联机构的误差分布研究

针对制造和安装误差对并联机构末端位姿精度的影响问题,以六自由度Stewart并联机构为研究对象,在建立运动学正解一阶误差模型的基础上,结合泰勒展开式推导出Stewart并联机构末端的位置和方向误差与驱动器不同长度变化之间非线性关系式;并用MATLAB软件仿真分析结构参数误差存在的条件下,工作空间中六自由度Stewart并联机构末端位姿误差的分布情况。分析结果表明:不同位姿下,位姿误差存在差异;在x轴正方向上,位姿体积误差的变化规律具有一致性,均随x轴正方向的移动而逐渐增大;同时位置体积误差的变化幅值远大于姿态体积误差的变化幅值,并且最大位姿误差出现在可达工作空间边缘的顶部位置。研究结果为该并联机构后续进行精度综合及误差补偿提供参考依据。