新型三平移并联机器人机构动力分析与动态仿真

分析了一种新型 3{ R∥ R∥ C}型三平移并联机器人机构的动力学特性 ,并在 ADAMS上建立仿真运动模型 ,获得了有关运动学及动力学特性曲线 。

一类新型三平移并联机器人机构的位置分析

分析了一类新型三平移并联机器人机构 ,求得其正逆运动位置的解析解 .较之已有的三平移并联机构 ,此类机构不仅位置分析解数低 ,求解容易 ,而且正解还具有一定解耦性 .机构运动的解耦性与机构的拓扑结构、尺度型、主动副的选择等多种因素有关 .本文研究的新机构采用特殊的几何配置极好地解决了并联机构多支路对称布置时不利于解耦、易多出非独立输出运动项的弊端 .同时 ,发现C ,P副的采用可降低运动求解特征数 (方次 ) ,而将C副中的线性移动作为主动输入时其解耦程度优于将旋转运动作为主动输入 .机构运动的解耦性为并联机器人的实时控制与规划提供了有利基础 .

新型3{R∥R∥C}三平移并联机器人机构的特殊位形分析

分析了一新型 3{R∥R∥C}三平移并联机器人机构的特殊位形 文章先从分析该机器人动平台的平衡情况着手 ,采用旋量及运动影响系数矩阵方法 ,推导了机构出现特殊位形的判别矩阵公式 ,由此得出了该并联机器人机构出现特殊位形的条件 由分析可知 ,该特殊位形条件只包含了机构的方位角而不含任何几何尺寸 ,故此三平移并联机器人机构属只含位置奇异而无几何尺寸奇异形的机构 论文还在大型机械动态分析ADAMS软件上建立了仿真模型 ,由此验证了分析的正确性

三平移4PPa-2Pa并联机构运动学分析与优化设计

设计一种三平移4PPa-2Pa并联机构,根据方位特征集分析机构自由度,建立运动学方程并推导得到逆解,通过数值算例对运动学正逆解进行验证,采用极坐标搜索法得到机构的工作空间,建立能够适应不同给定任务工作空间的包含约束的数学模型,分别以长方体和球体的任务工作空间为例,以工作空间体积V最小化作为优化目标函数,通过遗传算法优化得到满足给定任务工作空间下所对应的结构参数优化解。研究结果表明:优化后的工作空间恰好和给定的任务工作空间相切,工作空间利用率显著提升,通过算例验证了该模型的正确性,具有一定的应用价值。

基于单开链单元的三平移一转动并联机器人机构型综合

以单开链支路为单元 ,揭示了欠秩并联机器人机构结构组成的某些规律。提出了输出运动为三平移及一定向转移的并联机器人机构型综合的一种系统、有效的新方法。型综合共得到 5 0个新机构 ,并进行了分类。提出的 4d.o.f.并联机器人机械综合方法具有普遍性意义 ,并已用于其它运动输出类型的欠秩并联机器人机构的型综合。

一种三平移并联机器人运动学分析

通过对(C//R//R)⊥(C//R//R)⊥(C//R//R)机构3条支路的特殊配置从而获得一种完全解耦的并联机构,并使用螺旋理论分析了这种并联机构的机构组成原理,计算了这种并联机构的自由度,判断了机构的主动副位置,并调用仿真软件模拟,进行了自由度的验证,最后对该并联机构进行了位置分析、速度和加速度分析。

三平移并联机器人正解解析法的研究

论文对3-PUU三平移并联机器人进行了运动学建模,并通过置换消元法推导出该机构位置正解的解析式,实验验证了正解算法的正确性,并利用正解解析式得出了该机构一些运动特性,为该类型并联机器人的实时反馈控制提供了理论依据。

一种改进型三平移并联机器人运动仿真

在Delta机构的基础上,建立了一种改进型三平移并联机器人模型,基于软件C++Build-er结合OpenGL,实现了机器人的全部运动仿真。提供了一种方便简洁的用户界面,仿真速度快,精度高,机器人可平滑运动。用户可方便地控制机器人任意时刻的运动方向和运动状态。

三平移并联机器人控制算法

论文对一种三平移并联机器人进行了运动学建模,运用矩阵计算方法得到其机构运动学反解,即根据终端执行器的运动规律,求出原动件在单位时间内的位移,进而求得步进电机在单位时间内所发的脉冲数。实验验证该步进电机控制算法的正确性,为并联机器人的运动控制提供了理论方法。

一种新型3-RRPU并联机构的运动学及鲁棒控制研究

针对现有的三平移并联机构大多正解不唯一、较难实现精确稳定运动控制的问题,提出了一种新的3-RRPU型三平移并联机构,同时研究了机构的运动学、动力学及轨迹跟踪控制方法。首先,运用螺旋理论分析了该机构三平移的原理,进行了驱动输入的选取与论证,对机构平台奇异性、驱动奇异性和支链奇异性进行了分析;其次,运用运动学理论建立了运动学模型,推导了位置正、逆解析解;再次,运用拉格朗日动力学理论建立了机构操作空间的刚体动力学模型;最后,提出了一种基于非线性反馈解耦的自适应滑模轨迹跟踪控制方法,以证明其控制稳定性,并基于动力学模型对空间轨迹跟踪精度和控制力矩进行了仿真分析。研究结果表明:3-RRPU并联机构的位置正解在一般位形下具有唯一性,机构的平台奇异位形和驱动奇异位形少且无支链奇异。该轨迹控制方法可使机构在载荷20 kg、速度0.18 m/s、加速度0.12 m/s 2下,实现0.002 m以内的高精度复杂轨迹跟踪;基于Sigmoid函数的轨迹控制方法还能有效削弱控制力矩的抖振,为实现工业领域高速、高精度、高性能的三平移运动提供了新方法。

三平移并联机器人的结构优化设计与运动学多目标分析

三平移并联机器人内置传感器偏离并联中心,实际反馈机器人姿态信息不及时,导致分析得到的机器人运动姿态外倾角较小,针对该问题,优化设计三平移并联机器人的结构并构建运动学多目标分析过程。重构三平移并联机器人传动支路,调节传感器放置位置,设定机器人仿真参数,简化处理为运动指标,构建结构动力学方程,几何描述三平移并联机器人运动姿态,形成多目标分析算法。搭建机器人实验平台,应用基于时空差异的运动学多目标分析方法、基于柔性动力学的多目标分析方法与所设计的多目标分析方法进行实验,结果可知:所设计的运动学多目标分析方法得到的机器人运动姿态外倾角最大,且符合机器人的运动实际。

新型三平移并联机器人控制系统设计

介绍了三平移并联机构及其基于该机构的装配机器人控制系统构成,控制系统采用PC机为上位机、T4VP运动控制器为下位机的双CPU硬件结构和基于Visual C++6.0、Windows操作系统的软件系统.

零耦合度部分运动解耦三平移并联机构刚度建模与分析

(RPa∥3R)2R+RPa机构是基于方位特征(POC)方程并联机构拓扑综合理论的一种非对称并联机构,其耦合度为零,且具有部分运动解耦性。本文对该机构进行刚度建模和特性分析。首先,对该机构进行拓扑结构描述,基于虚拟弹簧法对机构支链进行刚度建模,给出支链的静力学方程,并求解机构的刚度矩阵;其次,给出机构在工作空间中的整体刚度分布,并分别对x、y、z轴方向的扭转、线性刚度进行分析;进一步对机构进行有限元分析,并与虚拟弹簧法所得的机构变形结果进行对比,验证刚度结果的正确性;最后,对比非对称的(RPa∥3R)2R+RPa机构与对称Delta机构在不同截面下的刚度特性,结果表明,(RPa∥3R)2R+RPa机构的刚度大于Delta机构。

三平移并联茶叶筛分机机构设计及运动仿真

为解决传统茶叶筛分机械不能实现多维振动的问题,提出了一种满足茶叶筛分需要的空间多维振动并联筛分机思想,并且基于并联机构的组成原理设计了筛分机的主体机构.该并联机构包含3条空间相互垂直的C-R-R支路,以动平台为茶叶筛分机筛面,能够实现3个方向的平移.应用D-H矩阵对该机构进行运动学建模,并且给出了运动学的正解和反解.结果证明筛面可以达到理想的运动需求,可以将此机构用于茶叶筛分机.在Pro/E中建立该并联机构的虚拟样机模型,利用Mech/Pro给虚拟样机添加运动副并导入ADAMS软件中,利用ADAMS进行仿真,验证了运动学正、反解的正确性.最后通过试验表明,X,Y,Z三方向的振动使得茶叶透筛时间缩短,筛分效果最优.

方位特征集法在三平移并联机构型综合中的应用

应用基于方位特征集的机构拓扑结构设计理论与方法,综合了26种三平移零转动的并联机器人机构拓扑结构,其中19种为首次综合出的新机型,并对它们进行了分类。该方法适用于无过约束机构和一般过约束机构的拓扑结构设计,不仅所用数学方法简单,几何与物理意义明确,而且综合所得机构的存在几何条件具有一般性。

一种非全对称低耦合度三平移一转动并联机构的设计及其运动学

提出一种非全对称的三平移一转动(3T1R)的并联机构,并对其进行拓扑特性分析,发现其耦合度κ较大(κ=2),这表明其位置正解求解复杂。为此,对该机构进行拓扑结构降耦设计,得到一种低耦合度(κ=1)但基本功能(动平台输出方位特征和自由度)不变的降耦机构;然后,根据基于序单开链的机构运动学建模原理,给出了该降耦机构位置正解的一维搜索求解算法及其数值解;通过导出的位置反解公式,对该降耦机构的工作空间、转动能力和奇异性进行了分析。该降耦机构结构简单、制造容易、工作空间大、转动能力强。

3T1R并联机构运动学分析与多目标优化设计

以三平移一转动(3T1R)并联机构为研究目标,提出一种具有解析式位置正解的3T1R并联机构,计算自由度并证明机构能实现空间三维平移且沿着z轴转动。建立运动学位置方程并推导出机构的位置正解和逆解解析式,同时根据算例分析、验证其解析式的正确性,选择蒙特卡洛法随机模拟法分析机构的工作空间性能。另外,根据运动学方程推导得到正解奇异和逆解奇异的存在条件。根据NSGA-II算法得到了Pareto优化前沿曲线。结果表明:机构具有较大、对称、光滑的工作空间,在工作空间内转动性能较好。

一种新型解耦二腿三维平移并联机构及其运动分析

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理,设计了一种动平台能实现空间三维纯移动的二腿并联机器人机构,对其进行了机构运动确定性分析、运动输出特性分析;还给出了其位置分析的正、逆解析解及速度解析解,讨论了该机构的输入-输出运动解耦性。

3-P//R⊥4r⊥R新型三维平移并联机构的工作空间及奇异性分析

主要分析了3-P//R⊥4r⊥R新型三维平移并联机器人机构的工作空间及奇异性,提出一种基于并联机构运动学逆解的并联机构工作空间极限边界数值搜索算法,给出了相应的计算框图,并得到了并联机构工作空间的形状。研究表明该机构具有较好的工作空间且在有效的工作空间内不产生奇异,是一种理想的三平移可选机型。

半对称三平移Delta-CU并联机构的刚度建模与分析

研究了Delta-CU机构的刚度及其特性,运用虚拟弹簧法建立了支链的柔性模型,并给出了支链的静力学方程。利用旋量方法得到了支链中的运动微分映射,根据静力学方程得出机构的笛卡儿空间刚度矩阵,并通过有限元分析验证了矩阵的正确性。最后,利用虚功刚度指标对给定参数下的Delta-CU机构进行算例分析,并将其与Delta机构进行了比较,结果表明Delta-CU机构与Delta机构具有基本相同的刚度特性。