平面3-■RR并联机构过约束分析及自调结构设计

分析了平面3-RRR三自由度并联机构中存在的过约束及其有害影响,详细讨论了在保证3-RRR并联机构平面运动特性的情况下无过约束自调结构的设计问题,得出了几种新的平面三自由度并联机构运动副配置方案,深入分析了2-RCS-RRR结构的自调特性。

3-RRR平面并联机构模糊PID控制虚拟仪器设计

平面3-RRR机构的运动精度问题严重制约着它在工程领域的应用.为有效提高该机构运动精度,基于模糊PID控制算法建立3-RRR平面并联机构运动误差实时控制系统,搭建机构运动误差控制实验平台,研制模糊PID控制系统的LabVIEW虚拟仪器软件以开展机构运动误差实时控制实验研究.结果表明:该系统可以实时控制机构运动误差,提高机构运动精度,且算法较为简单;开发的测控虚拟仪器软件具有界面友好、操作简单、灵活性强、功能易于扩展、智能化程度高等优点.

基于Pro/E和ADAMS软件的平面3RRR并联机构运动求解

分析了平面3RRR并联机构,得到运动位置逆解方程。利用Pro/E软件的实体建模功能和ADAMS软件的动态仿真功能,对平面3RRR并联机构进行了运动联合仿真求解。在Pro/E中建立了三维模型,利用数据转化接口将模型导入ADAMS软件,进行属性及约束的编辑及定义。给定动平台预定运动轨迹驱动,得到3个驱动杆运动转角曲线,对曲线编辑处理后,应用ADAMS函数处理功能将其转化为机构的驱动函数,添加在3个驱动杆上,得到动平台运动正解。动平台在正逆仿真时运动轨迹的吻合证明了该方法的可靠性和正确性。简便的求解过程、直观的运动学性能为虚拟样机技术提供可借鉴的方法。

基于影响系数法的平面3RRR并联机构运动求解研究

分析了平面3RRR并联机构的运动结构,得到求解机构运动的位置逆解方程。应用影响系数的直接法写出机构一阶二阶影响系数,得到驱动连杆与动平台之间速度与加速度的映射关系方程。以给定尺寸参数的平面3RRR并联机构为例,分别用MATLAB编程计算和ADAMS软件运动仿真,得到机构运动的位置、速度及加速度曲线。两种运动求解曲线的吻合,证明了运动方程分析的正确性。在可靠的运动速度仿真结果基础上,利用求一阶导得到机构运动的加速度正解。简便可靠的求解过程为其它并联机构运动分析提供方法参考。

3-RRR平面并联机构模糊PID控制系统研究

平面并联机构以其优异的性能在工程领域得到广泛应用,为有效提高机构运动精度,提出了基于模糊PID控制算法的3-RRR平面并联机构实时控制方法。在分析模糊PID控制原理的基础上,建立3-RRR平面并联机构模糊PID控制系统模型,搭建机构控制实验装置,实验研究了机构运动精度的实时控制。结果表明,对3-RRR平面并联机构施加模糊PID控制后,机构角位移误差最大值为2.1°,降幅达53%以上;建立的模糊PID控制系统能够用于机构运动精度实时控制,有效降低机构角位移误差,算法简单,实时性较好。

考虑干涉的平面3-RRR并联机构的最优化工作空间设计

根据干涉对平面机构工作空间的影响,利用避免干涉设计方法,以平面3-RRR型并联机构为研究对象,建立了一种具有最大化工作空间的新型平面3-RRR并联机构,并对该机构进行数学建模分析。在建立杆件的运动模型的基础上,得到了机构干涉产生的条件,通过数值计算方法,得到杆件形状系数α1和α2变化对平面并联机构空间范围的影响规律。数值模拟了该新型平面机构的工作空间范围曲面,计算绘制了空间干涉范围图形。此外,使用解析方法对该机构的奇异位形进行了分析。解决了最小化机构运动干涉的问题,对机构运动空间进行了最优化,该最优化设计方法也可以应用于其他平面机构。

平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究

从平面3-RRR并联机构的位形和关节驱动两方面,研究了位形的奇异性和驱动电机的伺服增益对机器人自激振动现象的影响.首先建立了平面3-RRR并联机构的运动约束方程,求导得到速度约束方程和加速度约束方程,给出位置、速度、加速度的正、逆解,利用速度雅可比矩阵分析奇异特性;然后搭建了实验系统,分析驱动电机的控制原理,分别测试在奇异位形和非奇异位形的自激振动,通过传感器测试驱动关节的位移、速度和加速度,并进行正解得到动平台的位置和加速度,正解得到的加速度与动平台实测加速度吻合较好;最后通过调整驱动电机的伺服增益避免了非奇异位形处的自激振动.

3-PPR平面并联机构运动学与误差分析

主要对3-PPR平面并联机构运动学特性进行分析.首先,建立机构的三维模型并详细介绍平面并联机构的结构组成;其次,运用矢量分析法给出机构运动学位置正解和逆解方程,计算出整个机构的间隙误差方程,分析出整个机构的工作空间;再次,分析机构在载荷作用下受力变形情况;最后,对机构进行运动学仿真分析,得到动平台在X、Y、θ方向上的运动学特性曲线.分析结果表明,平面并联机构间隙误差小,受载荷作用变形小,运动平稳,为进一步设计的3-PPR平面并联机构的控制提供依据.

平面3RRR并联机构的运动性能分析

本文改进了我们过去给出的角加速度和线加速度的性能指标 ,并且利用给出的新的角加速度和线加速度指标 ,对平面3RRR并联机器人机构的运动学性能进行了分析。

基于绝对节点坐标法的平面3-RRR并联机构动态特性研究

平面3-R R R并联机构的柔性杆在运动过程中产生的柔性变形会影响机构的输出精度。基于绝对节点坐标法,建立含有柔性杆、刚性动平台的平面3-R R R并联机构刚柔耦合模型,对并联机构的动态特性进行研究,获得并联机构各时刻的位姿和动平台质心运动轨迹。结果表明,柔性杆的弹性变形使动平台不能按照预期的轨迹运行。建立柔性杆局部坐标系,得到了柔性杆中点处挠度值,发现主动杆的弯曲变形远大于从动杆,柔性杆对机构输出精度的影响主要由主动杆产生。仿真结果可以为机构的设计和优化提供理论依据。

基于向量键合图法的3-PPR型平面并联机构动力学分析

为提高平面并联机构动力学分析的效率及可靠性,提出了相应的向量键合图法。根据3-PPR型平面并联机构构件间的运动约束关系,将平面运动刚体、旋转铰及移动铰的向量键合图模型组合起来,建立了3PPR型平面并联机构向量键合图模型。针对该类机构构件间非线性几何约束所导致的微分因果环问题,提出了有效的解决方法,克服了其给机构自动建模与动力学分析所带来的代数困难。应用相应的算法,实现了3-PPR型平面并联机构计算机辅助动力学建模与分析。通过实际算例说明了所述方法的可靠性及有效性。

可重构单驱动3-RRR平面并联机构连杆曲线与姿态的数值解法

针对3自由度3-RRR平面并联机构驱动与控制复杂、能耗大的问题,利用平行四边形运动链将其约束为单驱动3-RRR平面并联机构。通过数值解法计算单驱动3-RRR平面并联机构的连杆曲线与姿态,并分析重构对连杆曲线与姿态的影响。基于Freudenstein方程推导该机构的输入-输出方程;采用迭代算法建立方程的数值求解方法;通过改变机构的初始输入角,提出一种机构构型的可重构方法。给出一组机构参数作为数值算例,求解得到机构的两种构型,称为构型Ⅰ和构型Ⅱ,以构型Ⅰ为算例,计算得到构型Ⅰ重构前后的连杆曲线与姿态随输入角变化的规律。结果表明:理论曲线与仿真曲线相吻合,验证了求解方法的正确性;重构能够显著改变构型Ⅰ连杆曲线与姿态。

WINDOWS和MATLAB7环境下平面3RRR并联机构位置姿态仿真

简单推导了一种平面3RRR并联机构输入和输出参数关系的理论公式,采用MATLAB编程语言编写了合理的该并联机构位置姿态参数的分析仿真程序,得出了求解该并联机构运动平台上位置输出点在可达工作空间内的灵活度的方法,提出了采用数据库管理方法来处理并联机构的位置姿态参数信息的可行性,充分的展现了W INDOW S编程的优势。

三自由度平面并联机构位姿分析

并联机器人由于优点众多而广泛应用于各个领域。以3-PRR平面并联机构为研究对象,用Pro/E软件进行了三维实体建模,绘出了并联机构的简图,解决了机构的正解问题。运用蒙特卡罗法求出了不同角度的工作空间。这种研究方法同样可以用来求解其他类型的并联机构的工作空间。

平面并联机构位置正解的粒子群复形法

根据杆长约束条件,给出了求解3-RPR平面并联机构位置正解的无约束优化模型。结合复形法与粒子群的优点,提出了机构综合方程无约束优化求解的粒子群复形法。该方法克服了牛顿法初值不易选择的问题,同时也克服了复形法和粒子群算法易陷入局部极值而导致方程组的解精度不足的问题。平面并联机构数值实例表明文中提出的方法能求出全部装配构型。该方法具有全局搜索性,收敛速度较快、精度较高,可以满意地求出对未知数具有敏感性的非线性方程组的解。

3-DOF平面并联机器人的类型分析与运动学

根据3-DOF平面并联机器人过渡关节为转动关节或移动关节,推知其过渡(关节)变量为转动变量或移动变量,将其分为两种类型,即过渡变量为转动变量的第一类和过渡变量为移动变量的第二类平面并联机器人。并导出了各类型具有的标准运动学模型及其解的结构。类型一的运动学正解为一元六次方程,最多有六组解;类型二的为一元二次方程,最多有两组解。反解运动学模型为一元二次方程或有惟一解。

平面并联机构位置正解的改进粒子群算法

根据杆长约束条件,给出了求解3-RPR平面并联机构位置正解的无约束优化模型。针对标准粒子群算法容易陷入局部极值、进化后期收敛速度慢等缺点,提出了一种基于新的差异度评价指标的改进粒子群算法——自适应变异粒子群算法。采用自适应变异粒子群算法求并联机构位置正解中的优化问题。数值实例表明,改进粒子群算法能求出全部装配构型,且收敛速度较快、精度较高。

平面3-DOF并联手指的计算机控制系统总体设计

针对平面3-DOF并联手指机构的任务要求,对并联机器人分布式计算机控制系统的结构进行了分析,提出了平面3-DOF并联手指的分布式计算机控制系统方案。

环形轨道平台位姿调整3-RPR平面并联机构尖点及无奇异路径规划

为保障核电站运行安全,需要在线检测核主泵中空螺栓的疲劳失效、腐蚀、裂纹等缺陷。环形轨道平台是核主泵中空螺栓检测装备的运行基准,其与核主泵同心度调整的3-RPR平面并联机构路径规划是保证检测精准的核心技术。构建了3-RPR约束方程、雅可比行列式和雅可比增广矩阵的子矩阵行列式组成的尖点方程组,消元得到了一个24次变元多项式,确定了关节空间内的所有尖点数量。利用3-RPR平面并联机构关节空间内的尖点,规划了同一无奇异最大域中装配构形间的无奇异路径;结果表明,该方法增加了机构可控工作空间,对并联机构运动学有重要的研究意义。

MATLAB 在并联机器人机构仿真中的应用

运用Matlab语言给出了平面3RRR并联机构三维仿真实体模型的简单画法及三维实体模型的运动仿真,同时又运用微分法和影响系数两种算法仿真了机构的速度及加速度曲线,最后从仿真图中直接分析了机构的奇异位型点,并说明了文献[7]中运用新的性能分析方法所得出的机构尺寸变化对机构性能影响的结论的实用性。这充分展现了Matlab的科学计算可视化技术在机器人领域的应用及发展前景。