次镜支撑小型三自由度机构动力学及控制策略

提出了利用一种可实现一个移动和两个转动的小型3自由度(3-DOF)并联机构来支撑并控制次镜,以达到激光精确聚焦目的的方案。通过对小型3-PRS机构的运动模式分析,采用欧拉角描述动平台的运动方式,对其运动学特性做了简要分析。引入该机构连接杆的质量分布因子,利用虚功原理建立了逆动力学模型。基于建立的动力学模型,提出了两种控制策略方案。利用ADAMS/Control模块和MATLAB/Simulink模块联合仿真了该机构的控制精度。最后将该机构应用于实际光路系统中,测量了两种控制方案下该机构控制的调焦次镜对聚焦光斑性能的影响。仿真结果充分证明了该机构完全满足支撑激光聚焦次镜结构的设计要求。

激光聚焦次镜支撑小型三自由度机构运动分析

提出了利用一种可实现一个移动和两个转动的小型3自由度(3-DOF)并联机构来控制支撑激光聚焦次镜的方案。采用传统的欧拉角描述动平台运动方式,建立了小型3-PRS机构的运动学模型,分析了机构的正、逆运动学性能,进行了包括约束雅克比矩阵的建立和伴生运动的求解。基于运动学分析,定性分析了机构的奇异位形。联合ADAMS与MATLAB,计算了机构的可达工作空间,动平台绕x轴最大运动角度为±15.167 1°;绕y轴最大运动角度为±13.319 4°;沿z轴方向的移动大约为9.954 1 mm,分析证明该小型3-PRS机构完全满足支撑激光聚焦次镜结构的设计要求。

柔索驱动三自由度球面并联机构运动学与静力学研究

柔索驱动并联机器人采用柔索代替连杆作为机器人的驱动元件 ,它结合了并联结构和柔索驱动的优点 .文章提出了一种新型带有约束机构的并联柔索驱动机器人 ,采用四根柔索驱动 .由于约束机构的引入 ,机器人可实现在空间的三维转动 .介绍柔索驱动并联机器人的机构构型 ,给出了位姿逆解 ,建立了静力平衡方程和运动学方程 ,讨论了柔索拉力的确定方法 .研究结果证明在加入了约束机构后 ,柔索机器人可以实现更多的运动形式 。

正交三自由度球面并联机构的位置正反解新方法

提出了基于旋量理论计算正交三自由度球面机构位置正、反解的方法。在得到机器人雅可比矩阵的基础上,通过牛顿迭代法得出三个被动角的数值。利用指数积公式直观地得到了该机构的位置正解。通过与位置反解的比较验证了该方法的正确性。

球面三自由度并联机构位姿正解的研究

利用球面上大圆弧与四元数的对应关系及四元数形式表示的旋转变换 ,借助Matlab数学软件 ,推导出球面三自由度并联机构的位姿正解方程。在最后的实例中 ,介绍了同伦算法的思想 ,采用预估校正法依次跟踪同伦曲线 。

一种三自由度并联解耦机构的构型与运动学分析

针对一种具有运动解耦特性的三自由度并联机构,首先介绍了平动解耦构型的基本思想,并采用了一种基于运动副的机构构型方法,对机构进行了构型分析。该机构由3个正交分布的支链组成,机构的运动副均为转动副,其动平台在X、Y、Z这3个方向平动解耦。对机构进行了自由度和运动学分析,推导了机构的运动学正/反解、输入/输出的速度和加速度,验证了机构的运动解耦特性。最后,基于机构的运动解耦特性,介绍了该机构在一种新型4-DOF串并联机器人试验样机中的应用。

平面三自由度并联机构的惯性力平衡

讨论了微电子装备中的重要设备之一贴片机采用平面三自由度并联机构作为定位和姿态调整机构而带来的惯性力平衡问题。平面三自由度并联机构惯性力平衡的条件是其质心在惯性坐标系中是固定的。为了获得这个惯性力平衡的条件 ,首先平面三自由度并联机构的质心矢量表示成平台的位置和方向的函数 ,然后 ,从质心矢量的表达式中推导惯性力平衡的条件。最后给出实例来应用惯性力平衡条件。

三自由度并联姿态测量机构误差建模

提出了并联结构的三自由度姿态测量装置,将其连接到三自由度串联结构位置测量仪的末端可实现对被测物体六自由度位姿综合测量,通过机构分析得出了被测物体姿态的显式解。对三自由度并联姿态测量机构的测量误差进行建模,姿态角的测量误差以显式给出,测量时各位姿下的测量误差可实时显示,为机构设计参数的优化奠定了基础。

基于改进型迭代神经网络的三自由度并联机构位置正解分析

针对模拟船舶在海上运动的摇摆姿态及重载的要求,根据并联机器人机构综合理论,提出运用4SPS-1S结构的并联机构实现模拟船舶在重载情况下的摇摆运动。通过对该机构的运动学分析,推导出三自由度并联机构位置逆解的解析表达式。考虑到位置正解的解析解难以求出,运用一种改进型、高效率的迭代神经网络对其位置正解模型进行求解,最后借助Matlab软件对位置正解模型进行了仿真研究。研究结果表明:该改进型迭代BP神经网络不但性能上优于普通的BP神经网络和误差补偿函数为f(ε)=ε的迭代BP神经网络,且所建立的位置正解模型可以满足实时控制要求。

三自由度并联姿态测量机构及其位姿显式解

考虑到串联结构的六自由度位姿测量仪在对被测物体进行位姿综合测量时存在误差累积,影响测量精度,提出并联结构的三自由度姿态测量装置,将其连接到三自由度串联结构位置测量仪的末端来实现被测物体六个自由度的综合测量。通过机构综合来克服并联机构正解困难,经推导得出被测物体姿态的显式解,从而缩短了计算时间,大大提高了测量效率。测量精度分析为三自由度并联结构姿态测量机构设计奠定了基础。

整体式平面三自由度全柔顺并联机构构型拓扑优化设计

基于平面三自由度全柔顺并联机构与传统并联机构的微分运动学矢量连续映射关系,建立整体式平面三自由度全柔顺并联机构构型拓扑优化模型-固体各向同性材料插值(Solid isotropic material with penalization,SIMP)模型,运用优化准则(Optimization criterion,OC)算法对所建立模型求解,采用Heaviside过滤技术处理优化过程中棋盘格和网格依赖问题。基于曲线拟合方法对优化后整体构型轮廓进行拟合,在Solid Works软件中建立其三维模型,进而应用有限元软件进行静力学仿真分析与对比,结果表明:以微分运动学矢量连续映射关系为拓扑优化设计条件,所得出的平面三自由度全柔顺并联机构与传统并联机构具有相同的微分运动特性,定性验证了基于拓扑方法对平面全柔顺并联机构设计的有效性。

平面整体式三自由度全柔顺并联机构拓扑优化构型设计及振动频率分析

通过建立并联原型机构的微分雅克比矩阵方程,实现平面整体式三自由度全柔顺并联机构与并联原型机构之间的矢量同构映射。在此基础上,建立平面整体式3-PRR型全柔顺并联机构SIMP(Solid Isotropic Microstructure with Penalization Method)拓扑优化模型,并采用优化准则算法,结合矢量同构映射方程,进行了平面整体式3-PRR型全柔顺并联机构同构构型设计,通过应力分布和前四阶振动固有频率仿真对比研究表明:所采取的拓扑优化设计方法使平面整体式全柔顺并联机构具有一定的均布刚度和较好的振动抑制性能,且对其振动频率的分析可为机构尺寸优化及振型优化提供了重要的依据。同时,微运动特性的仿真表明其与传统并联原型机构之间的运动学同构性一致。该结果对平面整体式全柔顺并联机构的构型拓扑优化设计有实际意义。

三自由度并联机构的位置及工作空间分析

提出了一种面向重工业的三自由度并联机构(3RPS-3UPS)。对其机构进行分析,基于符号法建立了机构位置分析的数学模型。利用齐次位姿变换建立机构运动约束方程并应用结式消元法求得位置正解的封闭解。通过分析求得工作空间的边界条件,并结合位置分析进行工作空间分析的推导。最后应用MATLAB软件编程,结合实例进行位置正解以及工作空间计算,验证了该机构的位置正解方法与工作空间分析方法的有效性,为该机构的速度、加速度分析与动力学分析奠定了基础,并为机构的参数优化提供了理论依据。

一种新型三自由度并联机构动力学建模

基于牛顿欧拉法,针对一种采用非对称液压缸构建的新型三自由度并联机构进行了完整的动力学建模,为该机构结构优化打下基础。运用非对称阀控制非对称缸负载匹配理论,给出了一定结构参数和运动性能要求下的负载轨迹、最佳负载匹配曲线以及相关液压参数,为液压元件的选型提供设计依据。

基于MATLAB/ADAMS的平面三自由度并联机构的运动学和动力学分析及控制的初步设计

运用MATLAB软件对一种平面三自由度并联机构进行了运动学和动力学分析,并以图线形式展示了机构的运动规律和受力情况;然后通过在ADAMS中建模仿真,验证了MATLAB的计算结果,并将MATLBA计算所得数据拟合成运动方程代入AD AMS中模拟并联机构的控制。二者的分析结果为后续本机构控制系统的开发奠定了基础。

基于MATLAB和EMC2的平面三自由度并联机构运动分析和控制系统设计

首先对平面三自由度并联机构进行运动学逆解分析,并应用MATLAB软件对该逆解模型进行求解;在此基础上,利用求解结果对EMC2源代码中的运动模块进行修改与编译,并通过硬件配置,最终实现了对样机的运动控制。

3-SPS-S三自由度并联机构静动态特性分析

借助三维实体建模软件Pro/E和商用有限元分析ANSYS Workbench软件,对3-SPS-S三自由度并联机构进行三维实体建模,并对并联机构进行快速建模以及有限元分析,得到了3-SPS-S三自由度并联机构的各向刚度特性及前6阶固有频率的特性。

三自由度仿生机构的流控系统

凝胶型人造筋肌是一种很有应用前景的新型驱动器。为了验证它的可行性 ,我们用它来驱动三自由度仿生手腕机构 ,并配上一套液体浇灌自动控制装置。本文介绍的 。

望远镜副镜三自由度并联支撑的运动研究

为实现光学望远镜副镜姿态和焦距的自动调整,设计了3-UCR型副镜并联支撑机构.首先,运用螺旋理论计算自由度数,研究约束作用下的瞬时运动;然后,引入李群理论建立运动学模型,研究连续运动特性和最大姿态空间;最后,以1.2m口径望远镜为例,检验机构的工作空间,验证机构的运动特性,实现运动轨迹规划,并在SolidWorks软件中实现三维可视化运动仿真.结果表明:3-UCR型副镜并联支撑机构具有能改变光轴方向的两个空间转动和沿光轴轴线的一个移动自由度,满足副镜运动需求和位姿调整空间需求.

三自由度新型并联液压支架的研究

提出一种基于三自由度并联机构的新型液压支架,根据三自由度并联机构的特点,分析其运用到液压支架上的可行性。通过Solid Works建立新型液压支架的三维模型图,利用ADAMS对其整体进行运动学分析,得出各支柱的位移、速度、加速度曲线图,分析其稳定性。针对大倾角煤层,研究其支撑状态,分析得出其能减小支护偏角,可以有效地防止支架组或支架的大范围失稳的发生。最后利用ANSYS Workbench对其整体进行有限元分析,并研究其受力情况。