基于高速并联机械手的电池质量分拣机设计

结合我国电池企业生产需要,设计了一种基于高速并联机械手的电池质量分拣机。首先进行了可充电电池质量自动分拣机总体方案设计。根据电池分拣布局确定了机构的工作空间尺寸和机构的基本尺寸,进行了机构的详细设计并对机构的动、静态性能进行分析和结构优化设计。在此基础上开发了分拣系统产品化样机。其性能与进口设备相当,而成本仅为进口设备的1/3。

并联机床关键零部件精度设计

本文以并联机床主模块中平行四边形支链为研究对象 ,在已知动平台位姿误差许用值条件下反求各尺寸链误差 。

新型三坐标并联动力头工作空间分析

工作空间是并联构型装备性能评价的一项重要指标。基于逆运动学模型,给出新型三坐标并联动力头A3头的可达工作空间和灵活工作空间的定义,并根据工程实际限制,列出了杆长、关节转角、电主轴干涉和奇异性等约束条件,进而利用数值搜索法确定出满足约束条件的工作空间和灵活工作空间的边界,为动力头的详细结构设计提供了理论依据。

并联机床实验标定

介绍了五坐标并联机床的运动学标定的实验设计和具体测量过程 ,对测试数据进行了分析和处理 ,为提高机床的几何精度提供了实验手段。

并联机床实验标定

介绍了五坐标并联机床主模块的运动学标定的实验设计和具体测量过程,对实验数据进行了分析和 处理,为提高机床的几何精度提供了实验手段。

3-HSS并联机床装配工艺及其关键技术研究

通过对 3-HSS并联机床装配矢量链分析 ,提出了整体式和分体式两种修配装配工艺方案。对如何实现三个运动支链中空间平行四边形的方法进行了几何分析 。

可重构PKM模块的选型原则——理论与实践

可重构与多功能是并联构型装备(PKM)的重要发展趋势,模块化设计是实现这类装备可重构性的使能技术。首先借助线性空间理论,简要论述了少自由度并联机构的组成原理。按照支链对动平台提供约束和驱动的作用不同,将支链分为四种类型,并据此得到少自由度并联机构的三种组合方案。基于对可重构性、多功能,以及速度、剐度特别是精度的考虑,提出可重构PKM模块的选型原则,认为含简式恰约束支链的并联机构较适于搭建兼顾上述需求的PKM模块,进而将可重构PKM模块的设计转化为恰约束支链的选型问题。在此基础上,提出一种含主动恰约束支链的5自由度混联机械手模块——TriVariant,其具有与Tricept机械手完全相同的自由度数目和类型, 且几乎继承了后者的全部优点。最后给出若干用TriVariant搭建可重构装备的应用示例。

可重构混联机械手TriVariant与Tricept的静动态特性预估与比较

深入研究并联机构的静、动态特性,对并联机械手的方案设计和使用有重要意义．为此,借助子结构综合思想和ANSYS参数化设计语言,构造了两种可重构五自由度混联机械手模块TriVariant与Tricept的有限元模型,研究了并联构型装备处于不同位形时的整机有限元模型快速重构技术,以及机构中各种铰链的精确建模方法,并系统分析和比较了两种机械手的静、动态特性．研究结果表明,当尺度、弹性和惯性参数相同时,二者具有极为相似的静、动态特性．

基于多并联机械手的锂离子电池自动分拣装备控制系统设计

开发旨在提高锂离子电池分选自动化程度和效率的生产线,该生产线由多个高速、轻型并联机械手构成。利用PXI平台及双多轴运动控制器,提出一种基于集散控制结构(DCS)的开放式数控系统软硬件平台以及基于任务均衡和总移动距离最短原则的分拣策略。此外,研究并应用高速数据缓存技术、高速数据同步通信技术及高速中断信息捕捉和输出技术等旨在提高单机分拣效率和多机协同作业的若干核心运动控制技术。集成基于网络的数据库通信技术并控制系统,测试结果表明:该方案对多机械手的网络化控制十分有效,该装备具有高信息集成度、高分拣效率及高可靠性等优点而可以应用于企业生产,并成为国内首例成功应用并联机械手自动分选锂电池的装备。

Delta机械手动力尺度综合

研究广泛用于高速抓放操作的Delta机械手动力尺度综合方法。在建立系统运动学和刚体动力学模型的基础上,利用奇异值分解原理,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位形的出现条件。在考虑工作空间/机构尺度比、速度、精度和刚度等尺度和映射特性约束基础上,利用工程实例研究映射特性约束对尺度参数和动力学性能评价指标的影响规律,并据此综合出一组在满足上述约束条件下使得系统动力学性能最优的尺度参数。

4自由度混联机器人静刚度分析

研究一种新型混联机器人模块-Bicept的半解析刚度建模方法。该模块由一含恰约束支链的2自由度平面并联机构和一与动平台末端串接的2自由度转头构成,是Tricept机器人的一种二维形式,具有制造成本低,工作空间大的特点,配以长行程导轨,可用于飞机壁板数字化自动制孔等场合。在完成2自由度并联机构位置逆解分析和变形分析基础之上,基于全变形雅可比矩阵建立该机构的静刚度半解析模型。建模中考虑了所有支链构件及铰链的弹性贡献,并侧重研究其恰约束支链弯曲刚度的精确建模问题。通过算例获得Bicept机器人面内静刚度在工作空间中的分布规律,并通过ANSYS有限元分析软件验证了计算结果的正确性。

3-PUS/PU 3自由度并联机构运动学优化设计

研究了一种带恰约束从动支链的3自由度并联机构的运动学优化设计.该机构采用3-PUS/PU拓扑结构,可实现一维平移和两维转动自由度.在构造出该机构全速度雅可比矩阵的基础上,以支链误差传递率为性能指标,在考虑必要机械约束的基础上,采用遗传算法实现了该机构的尺度参数优化设计,并给出相应算例.由实例可知,经优化得出的尺度参数合理.此优化方法同样适用于其他类似并联机构的运动学设计.

可重构混联机械手——TriVariant的误差建模与灵敏度分析

针对少自由度并联构型装备,必须通过误差建模将影响末端可控和不可控误差的几何误差源进行分离,从而指导机构的精度设计和运动学标定的问题,以5自由度混联机械手TriVariant为对象,研究一种少自由度并联构型装备的误差建模方法。该方法可有效分离出影响末端不可控误差的几何误差源,得到由UP支链连架胡克铰的加工和装配误差,以及套筒导轨扭角误差引起的末端姿态误差为不可控误差,从而得到仅需控制恰约束支链的制造和装配误差,便可有效抑制末端的不可控姿态误差的重要结论。在此基础上,借助灵敏度分析方法,在统计意义下定量揭示出上述几何误差源对末端不可控姿态误差的影响。分析结果表明,胡克铰两轴线不相交误差对末端不可控误差的影响最大。

基于球杆仪检测信息的并联机构运动学标定

由于并联构型装备难于实现全闭环反馈控制,使运动学标定成为一项具有显著经济价值并能非常有效提高并联构型装备精度的手段,运动学标定通常包括误差建模、测量、辨识和补偿4个环节。基于以上因素,以5自由度混联机械手TriVariant为对象,研究一种基于球杆仪检测信息的运动学标定方法。首先建立球杆仪测量值与影响末端可补偿位姿误差的几何误差源的映射关系,并给出可辨识条件。在此基础上,以误差参数辨识矩阵条件数为评价指标,探讨合理设置球杆仪安装位置和数目的方法。最后,计算机仿真和试验验证了所提出方法的可行性和有效性,并指出仍然需要解决的若干问题。

基于虚拟仪器的机械振动测量技术

介绍了虚拟仪器技术及其软件、硬件的组成 ,以精密小轴承为研究对象 。

一种二平动自由度并联机械手动力尺度综合

研究一种二平动自由度高速并联机械手的动力尺度综合方法.在建立逆刚体动力学模型基础上,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标,该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位形的出现条件.建立雅可比矩阵奇异值的显式,提出一组兼顾速度、精度和刚度的传递角约束方程,通过考察奇异值与运动学性能的关系,可将传递角约束方程转化为性能约束方程,同时配以工作空间/机构尺度等约束条件,利用工程实例研究性能约束对尺度参数和动力学性能评价指标的影响规律,由此综合出在满足上述约束条件下使得系统动力学性能最优的尺度参数.

一种新型可重构装备TriVariant的概念设计

文章首先介绍了可重构装备的演变过程,其次详细描述了自主创新混联5自由度装备TriVariant的结构特点.TriVariant结构紧凑,与传统并联机床相比,具有更大的工作空间,以及更高的速度和加速度,特别是可重构性强.最后,利用TriVariant模块进行了几种可能布局设计,指出了每种布局的特点及应用.

一类并联机床整机结构动力学建模方法研究

研究了一种外副驱动的3平动自由度并联机床整机结构动力学建模方法。该方法借助子结构综合思想,将整机结构划分为机架、连杆和动平台三个子结构,用有限元法分别构造各自的动力学方程,再利用变形协调条件得到考虑机架弹性的整机动力学模型。该方法可避免采用商用有限元软件必须针对不同位形重新划分网格的局限性,便于揭示结构参数对低阶模态的影响及其在整个工作空间内的变化规律,故为这类机构一结构耦合复杂时变系统的动刚度快速预估和动态设计奠定了坚实的理论基础。

高速并联机械手运动学标定方法

以可实现 2平动自由度运动的并联机械手———Diamond机械手为研究对象 ,提出一种具有分层递阶格式的误差辨识和补偿方法 ,该方法以动平台参考点初始位置为标定坐标系原点 ,首先辨识并补偿主动臂回零转角误差 ,而后再辨识并补偿其它几何参数误差。

并联机构动力学建模及伺服系统参数辨识

研究一种三自由度并联机构动力学建模及伺服系统参数辨识方法.首先导出了外移动副驱动,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,提出了辨识该并联机构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、易造成对伺服电机冲击和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,为系统动态性能在全工作空间内取优奠定了基础.