一种3自由度并联机器人可达工作空间姿态分布研究

应用数值解法求解了一种三自由度并联机器人的可达工作空间,在分析可达工作空间的基础上,得出此并联机器人可达工作空间的姿态分布可以由ZC值处于工作空间中部时所得到的可达工作空间曲面的姿态分布代表的结论。然后提出一种可达工作空间曲面切割方法,通过分析切割曲面所得曲线的特征,求解出可达工作空间的姿态分布。

六自由度绳牵引并联机构的可达工作空间分析

提出一种由 7根绳牵引的六自由度并联机构 ,建立其数学模型 .对机构进行基于矢量封闭原理的可达工作空间分析 ,同时采用 Monte- Carlo技术在 Matlab环境下编程进行仿真 ,验证所采用分析方法的可行性 .仿真结果是可达工作空间的数值近似表示 ,可通过提高所提取的点数来提高显示精度 .

球面二自由度冗余驱动并联机器人可达工作空间的分析

以一种球面二自由度冗余驱动并联机器人机构为研究对象,基于机构参数设计空间及可达工作空间形成原理,利用几何法详细分析了该球面二自由度冗余驱动并联机器人机构的可达工作空间形状与机构设计参数之间的关系,并借助于保角变换理论,将可达工作空间形状变换到平面上表示出来,研究结果为设计者系统地了解和掌握该机器人工作空间性能提供了参考。

晶格畸变自重构机器人的可达工作空间分析

提出了一种新的晶格可畸变的自重构机器人系统LDSBot,其4个模块可以组成一个平面并联机构式的晶格.首先将晶格简化成"移动副-旋转副-移动副"的等效串联机构,并进行运动分析;然后,根据旋量理论的指数积公式建立正向运动学模型;最后根据模块结构约束和晶格畸变运动约束,利用蒙特卡罗方法对二维和三维晶格的可达工作空间进行求解.结果表明,该晶格式机器人系统具有良好的空间可达性,为大规模自重构机器人系统的应用奠定了基础.

一种非对称3-(2SPS)并联机构可达工作空间分析

针对用于气体冲击射流测试等特殊应用场合的试验平台,研究了一种非对称3-(2SPS)并联机构,通过位置分析,得到了该机构位姿的唯一反解。同时,根据约束条件,利用边界搜索法得到了机构的可达工作空间边界点,并通过MATLAB软件绘制出了工作空间的三维图形以及二维截面图。为该机构在气体冲击射流试验平台中的实际开发应用提供参考。

对称型平面3-RRR并联机构可达工作空间研究

应用闭环矢量法建立了对称型平面3-RRR并联机构的位置正解模型(解析解),针对典型算例(机架为最长杆且连架杆均为曲柄),借助数值法求解,利用Matlab软件绘制了该机构的可达工作空间,并与虚拟样机Solid Works软件的运动仿真结果进行了对比。

2-RPR+RRP球面混联机构的可达工作空间研究

研究2-RPR+RRP球面混联机构的可达工作空间,首先,应用修正的Kutzbach-Grvbler公式对机构的自由度进行求解,得出了机构的自由度以及动平台的运动特性;其次,以机构的几何关系为约束条件,结合旋转矩阵建立了机构的运动学位置封闭正解数学模型;最后,根据运动学正解模型应用MATLAB软件绘制出动平台参考点在特定条件下的可达工作空间,并利用SolidWorks仿真软件对同条件下的可达工作空间进行了验证。证明了正解模型的正确性,为机构进一步分析与优化提供了理论基础。

含闭环球铰的三自由度并联机构工作空间分析

目的为并联机床找到最优的工作空间范围,提出一种含闭环球铰的三自由度并联机构。方法根据并联机构的运动学反解,首先求解速度雅克比矩阵;随后在速度雅克比矩阵的基础上,分析并联机构的3种奇异位置,给出奇异位置的数值解,并仿真并联机构在剔除奇异位置情况下的理论可达工作空间;最后,分析并联机构的灵巧度,找到并联机构在理论可达工作空间下灵巧度为0的位置,确定并联机构动平台实际可达工作空间。结果在剔除奇异位置和灵巧度为0的位置之后,并联机构实际可达空间的x轴位移从[-10 mm,5 mm]减小到[-9 mm,-5.4 mm],z轴位移从[-790 mm,-650 mm]减小到[-790 mm,-677 mm],并联机构的转角范围由理论范围的[-30°,80°]转变为[32.544°,64.114]。结论通过分析灵巧度的方式得到并联机构的实际可达工作空间,证明灵巧度对并联机构的工作空间有着较大的影响,从而为该并联机构用于并联机床设计提供一定的理论依据。

医疗机器人穿刺针避障可达作业空间边界解析描述

提出了适用于机器人辅助腹腔介入治疗系统的手术规划方案,通过分析机器人手术流程。提出将穿刺针简化为球铰单关节操作臂的物理模型,基于机器人学中对操作臂避障可达作业空间边界解析描述的研究,利用含参数的非线性方程组对穿刺针的工作空间进行了解析描述,用3阶连续可导超二次曲面方程对腹腔内的肋骨及血管进行了描述,用数值迭代连续法求解出了穿刺针避障可达工作空间边界的1维解流形,并用Matlab进行了3维显示,成功求解出了腹腔内存在肋骨及血管等障碍物情况下穿刺针的工作空间边界,通过仿真实验可知,在穿刺针工作空间边界包括的范围内选取进针点,可保证穿刺针路径不与血管、肋骨等障碍物相碰。本文为医生规划手术方案提供了有效依据,解决了目前系统需要医生凭借自身手术经验来确定针点问题,提高了手术的效率和成功率。

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。

新型四自由度并联机构工作空间特性分析

在建立新型四自由度机构2RRS-2RUS逆运动学模型的基础上,运用单开链法和支链子空间形成的包络面法求解确立该机构的可达位置工作空间和姿态工作空间,并利用雅克比矩阵的代数特征定义约束条件,导出机构奇异位形曲面的方程,据此求解出特定参数下该机构的奇异位形的边界曲线,确定系统在特定参数下出现奇异位形的可能性。

并联六自由度运动平台铰点工作空间的仿真实验

文章基于6-6结构六自由度并联机构铰点工作空间的概念,阐述了六自由度运动平台工作空间大小与结构尺寸参数评价关系。首次利用工作空间大小与尺寸参数的联接关系表达式,通过仿真实验验证了本研究室飞行模拟器用六自由度运动平台结构设计的合理性,使直接依据工作空间大小进行结构尺寸设计而不必进行大量工作空间反复核算成为可能。同时依据铰点工作空间构造出Stewart平台位置可达工作空间,为工作空间的分析提供了一种全新方法。此方法不仅可以为结构参数设计提供依据,还可为工程设计提供机构边界运动范围,是分析并联机构工作空间一种强有力的有效、实用的新方法。

直升机悬停救助模拟器工作空间分析

直升机悬停救助模拟器用于在实验室中模拟训练救生人员在恶劣海况进行的直升机救助任务,Stewart并联机构因其刚度大、承载能力强、精度高等优点,被用做直升机模拟舱的动感产生装置。确定工作空间的边界一直是并联机构研究的重要内容,为保证直升机悬停模拟的运动参数不超过平台最大边界范围,需要对其工作空间进行计算和分析。以直升机悬停救助模拟系统的Stewart机构为研究对象,结合直升机悬停救助模拟器的特殊应用场景,提出一种将运动学正解和凸包算法相结合的Stewart机构工作空间计算方法,该方法具有运算准确、速度快等优点。最后,通过实验验证,该方法用于对直升机悬停模拟器在不同海况下运动状态的干涉检测具有良好的效果。

智能锚注一体台车钻臂运动学研究

为实现在作业过程中的钻臂自动定位,对智能锚注一体台车钻臂运动学进行研究。以钻臂机械结构为依据,运用D-H方法建立了8自由度钻臂的运动学方程。基于蒙特卡洛法分析钻臂的可达工作空间,在MATLAB中仿真出钻臂的工作空间云图和投影图。根据钻臂的结构特点和关节运动范围提出了一种钻臂运动学逆解算法。针对大断面隧道锚杆作业过程,在台车理想状态和倾斜状态下对钻臂运动学逆解算法进行验证。结果表明:(1)智能锚注一体台车钻臂可达工作空间可以满足大部分隧道施工使用需求;(2)钻臂逆运动学算法计算效率高,在台车理想状态和倾斜状态下均表现良好。

平行四杆机构在点焊机器人中的作用

结合国产的HT12 0点焊机器人 ,分析了平行四杆机构对机器人可达工作空间的影响 ;对机器人平行四杆机构模型进行了详细的动力学分析。分析结果表明 ,平行四杆机构能改善点焊机器人的动力学特性和使用性能 ,但在实际应用中仅使用平行四杆机构来保持动平衡是不够的 ,还必须和其他平衡方式结合使用才能获得比较满意的效果。

一种新型运动冗余并联机构的运动学研究

针对传统3-RPR型非冗余平面并联机构运动过程中存在奇点,且需要较大驱动力矩无法实现平滑轨迹跟踪问题,提出了一种新型3-PRPR运动冗余并联机构。建立了新型并联机构的位置、速度和加速度模型,基于运动学模型进行了工作空间仿真分析,分别对不同末端执行器位置和大小、不同基圆半径对工作空间的影响进行了对比分析,并对工作空间运动轨迹进行了分析。仿真结果表明:末端执行器位置只影响定向工作空间,对可达工作空间无影响;定向工作空间和可达工作空间均与基圆半径成正比;末端执行器大小与定向工作空间成反比,与可达工作空间成正比。相同条件下,与传统3-RPR并联机构相比,所提出的新型并联机构工作空间明显增大,证明了该新型并联机构的有效性。

线性驱动并联机构基于有效工作空间比的尺度优化

提出了1种并联机构工作空间的几何求解及尺度优化方法。首先,借助闭环矢量法构造了线性驱动6自由度并联机构的位置逆解模型;推导得出并联机构定姿态可达工作空间的边界曲面方程,获得精确的3维可达空间;提出"有效工作空间比"概念,以刻画可达工作空间的有效尺度域;最后,在考察归纳机构关键尺度参数对有效工作空间比的影响规律的基础上,以包络已知任务空间的可达空间体积最小作为目标函数,结合有效工作空间比取值范围、驱动关节位移范围、构件干涉及尺度约束等约束条件,联合应用模拟退火+模式搜索算法进行了机构关键尺度参数的优化设计。研究成果可为并联机构的结构设计奠定必要理论基础。

交通锥自动回收及摆放装置中的机械臂运动学分析

设计了一款交通锥自动回收及摆放的装置,该装置具有自动回收以及摆放交通锥的功能。抓取装置中交通锥的机械臂是重要组成部分,对机械臂进行运动学分析,在Adams中仿真分析机械臂末端执行器的轨迹路线,基于Matlab的蒙特卡罗法模拟机械臂可达工作空间,验证机械臂抓取可行性。

3-SPS/SP并联机构的设计仿真分析及应用

首先建立3-SPS/SP并联机构模型,基于螺旋理论求解其自由度。接着运用坐标变换法求出并联机构的位置逆解,然后用ADAMS软件对并联机构进行动力学分析,分别得出正解仿真和逆解仿真的结果,再运用MATLAB软件编程求得并联机构的可达工作空间。最后以一个在桶状物体表面进行商标喷涂为实例,对该并联机构进行了仿真分析,结果表明:3-SPS/SP并联机构具有4个自由度,分别是绕X轴、Y轴、Z轴的转动和沿Z轴的上下移动,其运行平稳,工作空间较大,并且在整个运动过程中动作连续,没有出现空洞的部分。

二自由度开口型空间夹持机构研究

为提高夹持机构夹取操作对象时的灵活性,探索了夹持机构的实现形式,提出一种基于柔性铰链的二自由度开口型空间夹持机构。分析了该机构基于柔度特性的位移放大倍率模型,并通过与有限元仿真结果的对比,验证了该模型的正确性;其次,以空间夹持机构的几何结构为基础,研究了夹持姿态与输入位移之间的关系,揭示了其夹持姿态的变化规律;最后,通过分析二自由度柔性铰链在各个方向上的最大转角,得到了该空间夹持机构的可达工作空间。上述分析证明了该机构的可行性及有效性。