一类少自由度并联构型装备运动学标定方法研究

以一种外副驱动含平行四边形支链的三平动自由度并联机床为对象,研究少自由度并联构型装备运动学标定方法。首先建立末端可控与非可控位姿误差与结构误差的映射关系,并据此构造出具有分层递阶格式的参数辨识模型。针对少自由度并联机构的特点,提出一种通过修正系统输入实施误差软件补偿的方法,并通过实验验证其有效性。

基于POC方法的少自由度无过约束并联机构构型综合

根据基于方位特征集和序单开链单元的并联机构拓扑结构设计理论,提出了一种基于基本回路过约束特性的无过约束并联机构设计方法。首先,分析动平台方位特征集、支链方位特征集以及基本回路独立位移方程数三者之间的关系,确定了少自由度无过约束并联机构构型的存在条件,给出了无过约束并联机构构型综合的方法和步骤。然后,按照支链类型及其对动平台提供的约束不同,将无过约束并联机构构型分为3类,表明通过不同类型的支链组合可得到不同性能的无过约束并联机构新构型。最后,通过典型实例总结无过约束并联构型的支链组成及其装配规律。

无过约束少自由度并联机器人构型设计方法

基于约束和集合论的观点研究无过约束、少自由度的并联机器人构型条件,提出无过约束构型设计的系统方法和一般步骤。以三自由度并联机器人为例,详细讨论无过约束构型设计的具体过程,综合出一类新的完全对称无过约束三自由度并联机器人。比较过约束结构与无过约束结构的差异。为少自由度并联机器人的构型综合提供了一种新的观点和方法,亦为消除过约束对运动副形位误差的敏感性提供了新的途径。

少自由度并联机器人构型特征研究

应用螺旋理论与集合论原理,按照支链并联、回路耦合的观点,进行少自由度并联机器人构型特征的研究。总结了支链并联约束特征和回路过约束耦合特征及其符号表示,推导出了机构总过约束数与基本回路过约束数的关系,提出了全回路过约束、多回路过约束以及单回路过约束的概念。简要讨论了过约束对少自由度并联机器人机构的影响,以及两种构型特征在构型综合和构型优选方面的应用。研究结果为并联机器人的构型综合和构型优选提供了一种新的观点和途径。

基于C集的少自由度并联解耦机器人构型综合

针对并联机器人各支链间相互运动耦合的特性以及各支链基座在世界坐标系的位姿问题,提出基于C集的一种少自由度并联完全解耦机器人的构型综合方法。阐述C集的基本概念并分析其运算法则;在C集理论的基础上,通过分析机构的组成特性,给出少自由度并联完全解耦机器人构型综合的具体步骤;依据此综合理论,实现三平动(3T)解耦并联机器人构型综合,得到了末端具有3T运动特征的并联机构组合。进而,以传统运动副、对称结构的3T并联机构为主要研究类型,构型出一种并联机构3-PRRR,并分析该机构的雅可比矩阵。结合ADAMS仿真软件验证新机构的解耦性能,结果显示:机构3-PRRR完全解耦,验证了所提方法的有效性。

2转动高精度重载并联机构构型综合

采用一种基于支链分析法的并联机构构型综合方法,综合出了具有解耦特性的2转动并联机构。首先,对2转动并联机构的结构特点进行分析,得到2转动并联机构的最简结构形式,并基于空间无约束的Kutzbach-Grübler公式对各支链的自由度组合方式进行分类,得到所有支链组合形式。其次,提出了一种并联机构初步筛选原则,并考虑球副、万向副的加工难度和成本对并联机构进行优选。最后,由于优选出的2转动并联机构存在局部自由度,对具有局部自由度的并联机构支链进行降自由度处理,得到6种解耦性好、承载能力高、精度高、结构简单的2转动并联机构。采用螺旋理论对U-RPU-UPS并联机构进行自由度分析,建立了逆运动学模型,并进行了验证。结果表明,所构建的并联机构可以实现2转动自由度的运动,并且具有很好的运动解耦特性。所综合出的2转动并联机构弥补了现有机构的不足,可作为光伏跟踪尤其是聚光光伏跟踪机构。

并联构型装备的研究进展及若干关键技术

并联构型装备正处于商品化、产业化的关键时期。文章从结构、应用领域、驱动方式、控制等方面阐述了并联构型装备的研究进展 ,介绍了国际上的一些主要研究计划 。

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 .

并联构型装备几何参数可辨识性研究

以6自由度并联构型装备为例,研究了基于误差子集检测信息的几何参数辨识问题。在数学上严格证明造成误差雅可比矩阵奇异的原因,并提出了一种基于最小误差子集检测信息的运动学标定方法。该方法仅需检测末端历经所有可能自由度时关于某一平面的平面度误差、在平动时关于该平面内任意直线的直线度误差以及在初始位形下的姿态误差便可辨识出系统的全部几何参数,具有经济、高效且适用于少自由度系统的特点。

面向骨折手术的三支链六自由度并联机构设计

随着微创技术和生物学固定技术的发展,创伤骨折手术中愈加需要术中精准定位,以确保内固定物能够精确和微创地固定骨折断端.其中,利用六自由度并联机构进行骨折断端的复位和固定是实现微创精准骨折手术的重要手段,也是未来骨折手术的发展趋势.现有的由6条支链构成的六自由度并联机构存在质量大、医学影像设备扫描后伪影严重等系列问题,提出和设计少支链六自由度并联机构成为研究热点.本文借助有限旋量理论构型综合出一类三支链六自由度并联机构,并进行了其拓扑结构和运动学性能设计.首先,利用有限旋量描述六自由度并联机构及其支链末端的运动,通过有限旋量理论的结合定律和交换定律获得可行支链的标准型和衍生型,通过定义支链装配条件和配置驱动关节,综合出一类三支链六自由度并联机构;然后,定义了优选准则,借助瞬时旋量理论对优选出的5种三支链六自由度并联机构进行了位置逆解、工作空间和速度分析;最后,以运动/力传递率在给定工作空间内的均值与方差为目标函数,考虑并联机构的拓扑结构对运动学性能的影响因素,开展了三支链六自由度并联机构的拓扑结构与运动学性能的一体化设计.上述工作为后续三支链六自由度并联机构的物理样机建造与实验研究提供了理论基础.

基于多DSP的开放式并联构型装备运动控制器硬件结构设计

并联构型装备的控制复杂运算量大,且不同构型的并联机构逆解方程和结构参数不尽相同,这对控制系统的运算性能和开放性均提出了较高要求。针对并联装备的控制要求和特点,本文提出了一种基于多DSP并行处理结构的开放式运动控制器硬件结构,该系统实时性好,处理速度快,能够很好地满足并联构型装备高性能的控制需要。

并联构型装备的研究、应用与自主创新——访国家863计划先进制造技术领域专家、天津大学黄田教授

《中国制造业信息化》1994年美国Ingersoll公司和G＆L公司在IMTS上展出了并联机床，首次面世即被誉为“21世纪的机床”，成为机床家族中最有生命力的新成员：世界范围内大概有二三十家公司在从事这方面的研发，中国机床工具业也有七八个团队在进行研发，目前在这方面研究的现状是什么情况？中国是从什么时间开始这方面研究的？

基于螺旋理论和自由度分配的混联机器人构型综合

合理的混联机构设计结合了串联机构和并联机构的优点,但是混联机构构型是机构设计中的难点。针对这一问题,提出一种基于螺旋理论和自由度分配原理的混联机器人构型综合方法,并通过四自由度混联机器人构型过程对该方法进行了验证。通过螺旋支链法完成并联机构构型,得到二、三自由度并联机构;根据自由度分配的原理,结合期望自由度对自由度进行分配,并进行四自由度混联机器人构型综合,得到了一系列四自由度混联机器人构型。

并联机器人机构新构型设计的探讨

主要探讨并联机构的新构型 ,针对现存并联机器人机构的种类、分布特点和技术不足以及应用需求 ,提出一种新型的把空间移动和转动结合起来的 3自由度完全并联机构构型 ,并分析了它的设计思想。该并联机构可广泛应用在工业机器人、飞行模拟器、微动机器人和并联机床等领域。

基于螺旋理论的并联机构构型设计

总结了一般并联机构与具有被动链并联机构的结构特点,提出了具有被动链并联机构的基本构造方法,根据螺旋理论分析了并联机构与其支链的自由度关系,提出了并联机构的构型设计与演变的基本法则。

基于并联机构构型的新型CTS试验技术

捕获轨迹试验(CTS)技术是研究机弹分离安全性的有效手段,六自由度机构是CTS试验系统的核心组件。相比串联机构,并联六自由度机构具有定位精度高、机构刚度高以及承载能力强等优势。本文将并联机构应用到CTS风洞试验技术中,在风洞空间尺寸等条件约束下,对并联式六自由度机构构型以及结构参数进行设计,给出六自由度机构的位姿反解方程,评估了并联六自由度机构的运动空间,并对机构定位精准度进行了地面测试。CTS试验系统风洞试验验证结果表明:并联式CTS六自由度机构定位精准度高,CTS风洞试验数据重复性良好,试验系统运行稳定,不同马赫数下试验结果规律性良好。

基于支链构造法的新型6-DOF并联机构构型设计

提出一种新型3支链6自由度机构构型设计方法。对于6自由度并联机构,支链对动平台没有自由度约束,只存在尺度约束。在每条支链中都加入一个球副,用以实现3转动自由度,其余运动副用以实现3移动自由度。以支链中移动副的数目为分类原则,得出了24种通用支链结构,在此基础上,对支链运动副轴线的位置进行特殊配置,得出了对应的新型支链结构。应用得出的支链结构,对其进行组合,设计出一系列6自由度并联机构,并且以简化运动学求解、扩大工作空间为目的,给出支链内部运动副轴线配置及支链空间拓扑位置的配置设计原则。对得出的新型3-RPPS机构进行运动学、尺度约束和工作空间分析,并建立与机构性能相关的尺度要素与构型综合的关系,验证了本方法的有效性。

含有纯约束分支的无耦合2T型并联机器人构型综合

为解决并联机器人强运动学耦合性问题,提出一种含有纯约束运动分支的无耦合二维移动(2T型)并联机器人的构型综合方法.此类并联机器人的分支运动链包括2种类型:向动平台提供驱动力的主动分支和仅提供约束的纯约束分支.首先基于机构输入-输出运动之间的数学模型和驱动力螺旋理论建立了机构主动分支的结构综合方法;然后根据分支运动特性和约束螺旋理论实现了纯约束运动分支的结构综合;最后按照各分支运动链的配置条件完成了并联机器人的构型综合,得到多种新型机构.对综合出的2种2-RURR/RRR和2-CPR/RPR并联机器人进行自由度和运动分析,基于其雅可比矩阵判断出机构均具有无耦合运动学特性,验证了所提出理论方法的正确性和有效性.

少自由度并联机器人机构的型综合原理

通过分析少自由度并联机器人机构的结构约束螺旋特性和几何条件,建立了少自由度并联机器人机构型综合理论,并用此对少自由度并联机器人机构进行了综合,得到多种有应用前景的机构。

绳牵引并联机构的研究概况与发展趋势

总结了近 2 0年来关于绳牵引并联机构的研究概况和研究内容 ;论述了绳牵引并联机构的构型、工作空间、刚度和冗余性等方面的研究 ;分析了绳牵引并联机构的应用前景与发展趋势 ,指出了绳牵引并联机构在建筑机器人、虚拟现实的力反馈装置和触觉装置、大型运动仿真器、大型射电望远镜、超高速机器人、超大工作空间的轻型机器人和风洞试验等领域的应用前景 ,展望了绳牵引并联机构的预期研究内容。