空间转动3-SPS-1-S型并联机构奇异位形研究

奇异性是机构的固有性质,奇异位形分析对并联机构的轨迹规划和控制具有重要的意义。研究一种空间转动三自由度3-SPS-1-S型并联机构的奇异位形,构建了该并联机构的运动学模型,建立了机构位置逆解与速度映射解析方程,并求出了机构Jacobian矩阵;提出该机构奇异位形的判别准则,并引入了可操纵度这一运动性能评价指标进行奇异性分析。分析结果表明,该机构在指定任务空间具有良好的可操纵性与运动性能,但在工作空间内具有发生位形奇异的可能,在运动过程中应当避开特殊运动位置以避免奇异位形的发生。

球面五杆机构的运动学与性能分析

基于球坐标对机构进行描述,将球面五杆机构的运动描述在由2转动自由度构成的二维平面上,导出具有2自由度特征的球面五杆机构的速度方程和雅可比矩阵的解析表达。以此为基础,研究球面五杆机构的奇异位形和灵活度,绘制机构的奇异轨迹曲线和灵活度分布曲线,并对球面五杆机构的结构参数对全条件指标的影响进行分析。研究表明,基于球坐标对机构进行描述,便于建立球面五杆机构的速度方程和雅可比矩阵,能够直观描述机构的奇异轨迹曲线和灵活度分布曲线。

新型并联机器人的奇异位形分析

奇异是并联机器人的固有性质,对机器人的工作性能有着种种影响,因此对于确定的机构,找出它的所有奇异位形具有重要的意义。从运动学角度分析,奇异位形有三类形式,每种形式都具有不同的物理意义。基于以上原因,研究一种新型6自由度3支链并联机器人3-UrPS的奇异位形,其中Ur为复合胡克铰,即2自由度球面并联机构,P为移动副,S为球副。根据机构自身的几何特点,非常方便地得出反解的唯一解析形式。对机构的反解方程进行求导,得出有规律的速度雅可比矩阵,然后通过求解雅可比矩阵的行列式,使奇异位形的解析形式很容易得出。讨论该并联机器人的第1类和第2类奇异位形,并得出3种特殊位置的奇异位形。奇异位形的分析对该并联机器人的轨迹规划和控制具有重要的意义。

Gough-Stewart并联机构奇异轨迹的性质识别

基于Gough-Stewart并联机构奇异轨迹的解析表达式,推导出了该并联机构在主截面上的奇异轨迹,并对此奇异轨迹的性质进行了识别。研究结果表明,Gough-Stewart并联机构在相互平行的主截面上的奇异轨迹总是一个二次多项式,包括四对相交直线、一条抛物线及双曲线束。对奇异的几何特性进行了研究。

非对称球面五杆机构的奇异轨迹与灵巧度分析

针时非对称球面五杆机构,研究了机构的奇异轨迹曲线和灵巧度。首先建立了球面五杆机构的运动学正、反解模型,并导出了机构的速度方程和雅可比矩阵。基于机构的雅可比矩阵,对机构的奇异位形和灵活度进行了计算分析,绘制了机构的奇异轨迹和灵巧度分布曲线,并讨论了球面五杆机构的结构参数对机构全条件指标的影响。

新型6自由度3-U^r RS并联机器人的奇异位形分析

研究了一种新型6自由度3支链并联机器人的奇异位形,利用机构的运动学反解方程和雅可比矩阵得出了精确的奇异位形的解析形式。从运动学角度分析,奇异位形有3类形式,每种形式都具有不同的物理意义。研究了该并联机器人的第一类和第二类奇异位形,并画出了4种特殊位置的奇异位形。奇异位形的分析对该并联机器人的轨迹规划和控制具有重要的意义。

3PSS-S型并联机构的奇异轨迹研究

针对一种3PSS-S球面并联机构,建立了该并联机构的位置反解数学模型,推导了并联机构速度方程和雅可比矩阵的解析表达式。基于机构的雅可比矩阵,应用等高线方法绘制了并联机构的奇异轨迹曲线,并讨论了固定平台结构参数对并联机构奇异轨迹的影响。

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。

一种平面并联机械手的奇异形位分析

提出了一种平面两自由度并联机械手的奇异形位确定方法。对机械手进行了逆运动学计算,得到速度方程,并利用速度方程对之进行了奇异分析。最后给出了奇异形位表达式的多项式形式。

6/6-SPS型Stewart机构奇异轨迹性质识别的Z截面法

对6/6-SPS型Stewart并联机构的奇异轨迹的性质进行识别。基于Stewart并联机构奇异轨迹的解析表达式,推导出了该并联机构在相互平行的Z截面上的奇异轨迹。结果表明:6/6-SPS型Stewart并联机构在相互平行的Z截面上的奇异轨迹总是一个二次多项式其包括四对相交直线、一条抛物线及双曲线束。但是,当机构的上、下平台不平行时,机构在空间中的奇异轨迹又是一个不可分解的三次多项式。

一种冗余驱动并联机构的设计与奇异性分析

在Delta机构的基础上提出一种含冗余驱动的三平移并联机构。基于螺旋理论计算了该并联机构的自由度,分析了位置反解,推导出雅可比矩阵,结合Gosselin奇异分析法,对Delta机构的奇异位形进行分析并找出两种新的奇异位形。将Delta机构和冗余驱动并联机构的奇异性进行比较,为了验证理论分析结果,引入可操作度这一运动性能指标,基于数值法对两种机构的奇异性进行比较。理论分析结果表明冗余驱动并联机构可以实现和Delta机构相同的功能,但其第二类奇异位形明显比Delta机构少;数值分析结果表明选取合适的工作空间和机构参数可减少并联机构的奇异位形,同时也验证了理论分析结果的正确性。

平面并联机器人的机构分类及奇异性

描述了平面并联机构的构型分类,提出基于微分几何方法的并联机器人奇异位形的判定定理,分析了2DOF并联机器人的奇异位形。

含子闭环并联机构的六维控制器奇异性分析及限位设计

针对现有的基于并联机构的六维控制器灵巧度不高、动态性能差等问题,提出一种含子闭环三支链6自由度并联机构的六维控制器。首先应用封闭矢量法,建立了运动学反解模型,求出了解析解;在反解的基础上,建立了运动学正解模型,求出了数值解,同时建立了逆解雅可比矩阵;基于逆解雅可比矩阵的分析和机构的速度分析,求解出了的三种奇异位形;最后依据奇异位形提出了机械限位的方案,保证控制器可以实现其功能。