Gough-Stewart并联机构姿态空间与全局姿态能力分析

奇异位形严重影响Gough-Stewart并联机构的性能.有必要得到机构无奇异工作空间的分布,使机构在工作过程中避免出现奇异位形.基于机构的雅可比矩阵,得到机构位于固定位置时的姿态奇异轨迹表达式.利用机构位置反解建立机构的约束姿态空间求解方法.综合考虑机构奇异位形影响,进一步得到机构无奇异姿态空间.将无奇异姿态空间边界的最小内切球作为衡量机构实际无奇异姿态空间大小的性能参数,称之为实际姿态能力.定义约束位置空间内各个位置点的平均实际姿态能力为全局姿态能力,并研究机构动、定平台形状对全局姿态能力大小的影响情况.研究进一步丰富了并联机构工作空间求解理论,提出的全局姿态能力这一新的性能指标对机构的结构参数优化亦具有重要的参考价值.

求解6-PSS并联机器人操作机姿态空间的瞬时机架法

提出一种求解６－ＰＳＳ（Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ－ｓｐｈｅｒｉｃａｌ－ｓｐｈｅｒｉｃａｌ）并联机器人操作机姿态空间边界的瞬时机架法。该方法将给定动平台参考点位置后的操作机抽象成６条满足闭环约束的单开链——一类双自由度空间零族曲柄滑块机构。根据两运动构件相对速度（角速度）与约束边界法向（切向）的正交条件，构造了求解末端执行器姿态空间的解析模型。最后，探讨了尺度参数对动平台实现姿态能力的影响规律，并通过算例验证了该方法的有效性。

机器人姿态空间的分析与综合

机器人姿态空间的分析与综合是研究机器人姿态在受约束下的工作空间的正逆问题，本文不仅考虑了位姿空间的体积指标，而且首次应用拓扑空间的几何测度理论进行了运动学性能的全局评价，并以此为依据实现了对机器人姿态空间的分析与综合。

6-PPPS正交六自由度并联机构的姿态空间设计

基于姿态参数给出了姿态空间的新定义,并给出了一种姿态能力的评价指标;针对新型6-PPPS并联机构的结构特点,分析了该构型以Z-Y-X欧拉角为姿态参数的姿态空间,分析结果可用于指导机构设计和初步确定机构姿态设计参数的许可范围,避免设计参数的不合理。

6-UPS并联机器人奇异姿态空间分析

对并联机器人的工作空间和奇异位形进行分析。采用分支杆许用驱动力作为并联机构奇异空间边界的判断依据,提出临界奇异和奇异空间的概念。在给出一种姿态空间描述方法的基础上,提出了一种姿态工作空间和奇异姿态空间的求解算法。通过计算机仿真,得到了6-UPS并联机器人的姿态工作空间和奇异姿态空间的可视化图形描述。

机器人运动规划中的姿态空间建模方法研究

提出机器人运动规划中的一种姿态空间建模方法,其基本思想是在工作空间中定义具有某种特征的点为基本碰撞体,可用于机械臂在复杂环境中的运动规划建模。实验表明该建模方法是有效可行的。

Stewart机构姿态奇异及非奇异姿态空间的研究

推导出了6 / 6 - SPS型Stewart机构处于固定位置时机构的姿态奇异轨迹的解析表达式。研究结果表明,机构处于固定位置时的姿态奇异轨迹是一个关于机构动平台的姿态参数的十三次多项式。还研究了机构动平台的几何外形、动平台和定平台的外接圆的半径比、动平台的位置对机构的非奇异姿态空间的影响,因此为该并联机构的优化设计提供了重要的理论依据。

一种3-PRS并联机器人的姿态空间分析

介绍一种3-PRS并联机器人的结构布局特点,基于其位置反解及结构约束条件,绘制其姿态空间的三维视图,并定量分析该并联机器人的机构尺寸参数对姿态空间范围的影响,为该并联机器人的设计与实用化提供理论依据.

基于四元数的Stewart机构姿态奇异与姿态空间研究

基于单位四元数描述的刚体姿态,避免了欧拉角等描述刚体姿态的奇异性问题,推导出Stewart机构处于给定位置时的姿态奇异解析表达式,并提出了该机构处于给定位置时的姿态工作空间算法,通过计算机仿真给出该机构处于一给定位置时姿态奇异轨迹和姿态工作空间的三维可视化描述。研究结果为该机构的实际应用提供了重要的理论依据。

基于机器视觉的外径千分尺空间姿态测量

由于外径千分尺的示值误差检定任务繁重,传统人工检定方法效率低下且公信力不足。因此,需要以机器视觉为检测方式的自动化机械检定装置替代人工检定。但利用装置进行示值读取时,如何使工业相机正视外径千分尺示值刻度以实现精确读取成为新的问题。针对该问题,本文以外径千分尺空间姿态为研究对象,对外径千分尺本身及图像中包含的有效信息进行提取并建立成像模型,以此测量其空间姿态。基于测量结果,配合自主设计的检定装置,验证姿态测量的准确性。外径千分尺是产品生产制造和设备检修常用的精密测量仪器。

制导光纤高速释放中姿态与受力情况分析

光纤作为制导武器的信号传输介质,若发生断裂,导弹则失去控制无法飞行。由于实弹飞行成本高、周期长,为高效评价光纤的可靠性与抗拉强度等指标,光纤的地面模拟释放实验对检验光纤释放可靠性具有重要意义。针对制导光纤地面释放中的断线问题,根据光纤释放的运动特点,在旋转坐标系下推导出了光纤运动的动力学方程。基于光纤释放过程中绝大部分时间处于恒定速度释放这一特点,忽略时间变化项对动力学方程的影响,着重分析光纤“准稳态”情况下的光纤受力以及空间分布情况。通过数值方法求解了简化后的光纤姿态微分方程,利用高速摄影机拍摄了地面模拟释放实验中光纤的运动姿态,并与理论计算结果进行了对比。对比发现,光纤刚挣脱粘结剂进行运动时,理论计算结果与实际光纤运动姿态相差较大。光纤逐渐运动离开线包后,理论计算结果与光纤实际运动姿态逐渐相符。最后,考察了光纤初始方向向量、收线点处张力、释放点与收线点之间的距离以及光纤释放速度对光纤姿态、张力分布的影响。光纤高速释放中姿态与受力情况分析为光纤释放断裂事故分析以及提升光纤释放可靠性提供理论基础。

6/6型Stewart机构姿态奇异及非奇异姿态工作空间分析

推导出了6/6型Stewart机构处于固定位置时机构的姿态奇异轨迹的解析表达式。利用Stewart机构的位置反解并综合考虑所有的结构约束条件,首次提出一种计算6/6型Stewart机构的非奇异姿态工作空间的离散算法,并通过计算机仿真给出6/6型Stewart机构的非奇异姿态工作空间的三维可视化描述。6/6型Stewart机构的非奇异姿态工作空间能保证机构在整个姿态工作空间内不发生任何的运动干涉和奇异位形现象,因此为该机构的设计和使用提供了重要的理论依据。

露天矿弧形钻孔空间姿态参数解算及自由抵抗距爆破预警方法

爆破作业是露天矿生产的重要工序,钻孔空间姿态参数分析和安全预警是爆破安全性和经济性的重要保障,因此针对露天矿钻孔空间姿态参数解算及其最小自由抵抗距爆破预警的研究尤为重要。然而在实际生产过程中,受自然地质、钻探工艺等因素影响,部分钻孔无法沿预定空间直线方向掘进,偏离掘进轨道,形成了弧形钻孔。针对弧形钻孔姿态数学表征困难和自由抵抗距分析不足的问题,以测斜仪和无人机摄影测量数据为基础,提出了一种露天矿弧形钻孔空间姿态参数解算及其自由抵抗距爆破预警方法。研究结果表明:该方法可准确解算弧形钻孔空间姿态参数,进而实现自由抵抗距爆破预警,可为露天矿爆破作业提供技术支撑。

基于结构光3D视觉的空间姿态识别系统设计

为提高产品零件空间姿态识别的精度和收敛速度,提出基于结构光3D视觉对空间姿态识别的方法。首先,采用投影仪和相机获取产品零件图像信息,利用相移法获取深度信息,通过深度图点云重建获取3D点云数据;然后对3D点云数据进行特征处理和分类时,建立点云网络(Point Network,PointNet)模型;最后,采用改进的迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法对3D点云数据配准,从而实现产品零件姿态的识别。实验结果表明,该方法在对产品零件点云特征分类性能上,准确率能达到96%左右,召回率能稳定在92%左右;在配准精度和收敛速度上,较其他两种方法更优越,进一步验证了该方法的有效性和可行性。

基于球面晶体姿态调节的4自由度并联机构工作空间分析

在分析球面晶体姿态调节基础上,提出了一种4自由度并联支撑调节机构,实现晶体绕X,Y,Z三个坐标轴的转动和沿Z轴的移动,运用螺旋理论分析了机构的约束特性,计算出自由度数目,建立机构的位置逆解数学模型,求解机构的姿态空间,根据设计要求,绘制了机构末端执行器上几何中心的工作空间,并分析对称性,为优化结构奠定基础。

空间机器人路径规划的姿态空间快速计算方法

由于航天机器人工作环境的非确定性，这类机器人运动规划问题的关键是要求规划系统具有实时性，以便与传感信息相结合。基于姿态空间路径规划方法的核心问题是如何将位于机器人工作空间中的障碍物快速映射到姿态空间中。本文利用机器人基本工作面和基本碰撞体的概念来解决快速映射障碍物的问题。研究结果表明，该方法映射障碍物的时间为毫秒级，完全可以满足机器人在非确定环境中实时规划的要求。

基于单位四元数的Stewart机构姿态工作空间研究

以单位四元数描述刚体的姿态,避免了欧拉角描述刚体姿态的奇异性问题,推导出Stewart机构处于给定位置时的姿态奇异表达式.提出了该机构处于给定位置时的非奇异姿态工作空间概念及其算法,并以非奇异姿态工作空间边界曲面的最小内切球作为实际姿态工作空间,以该球半径大小作为衡量机构处于给定位置时的实际姿态能力的性能指标.给定该机构的具体结构参数,描述了该机构处于某给定位置时的非奇异姿态工作空间,并进一步描述了在机构"初始姿态"的位置工作空间内实际姿态能力随位置不同而变化的情况.

Stewart机构姿态奇异及姿态工作空间的研究

推导出6/6-SPS型Stewart机构处于固定位置时机构的姿态奇异轨迹的解析表达式。利用位置反解方程并综合考虑所有的结构约束条件,提出了一种计算6/6-SPS型Stewart机构的姿态工作空间的离散算法,基于此算法提出了计算该并联机构的实际姿态工作空间的离散算法。通过计算机仿真给出了6/6-SPS型Stewart机构的姿态工作空间和实际姿态工作空间的三维可视化描述。

旋转电弧传感焊炬空间姿态与仿真分析

为了使得旋转电弧传感焊炬便于在狭小空间进行焊接作业,焊炬空间姿态信息分析及识别处理研究必不可少.通过建立焊炬高度数学模型,分析在不同焊炬跟踪角、焊炬工作角、焊炬行走角、焊缝左右横向偏差、坡口夹角的情况下焊炬高度变化关系及对焊缝偏差提取精度的影响.仿真结果表明,对于偏差识别精度,焊炬工作角影响最大,其它均在合理范围之内.但在焊炬空间姿态均有所变化时,偏差识别精度不稳定.基于此为焊炬空间姿态信息合理解耦和精确识别提供了理论依据.

物体空间姿态的实时测量方法研究

在机器人控制、飞行器控制和复杂零件装配等领域中,均要对物体的空间姿态进行准确的测量和控制。根据空间姿态测量的需要,提出了反转矩阵的概念,研究了物体空间姿态的测量方法。通过实验的方法验证了所提测量方法的可行性和可靠性。