2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构工作空间分析与优化

根据变胞理论,提出一种新型可变转动副轴线的2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构,通过机构两个分支转动副轴线角度的改变实现机构变胞。首先,分析得出机构两个工作构态的运动学反解;其次,分析机构各参数对不同构态工作空间的限制,采用三维扫描法求解机构两个工作构态的工作空间;最后,研究机构各参数变化对机构不同构态工作空间体积大小的影响,以工作空间体积最大化为目标,利用遗传算法和单一变量法优化机构的结构参数。

3URS-PPPS并联变胞切割机构的运动学分析及仿真

并联变胞机构的运动学位姿正解和逆解是并联变胞机构运动学研究的重点,也是机构工作空间分析和误差分析的基础。以3URS-PPPS型并联变胞切割机构为研究对象,采用D-H参数法建立其变胞源构态和子构态的统一位姿解析模型,对比Matlab数值计算与ADAMS仿真分析结果,验证理论分析的正确性。

一种3(Ra)PS变胞并联机构构型与运动学分析

研究一种基于变胞铰链Ra(Reconfigurable axis)的新型3(Ra)PS变胞并联机构的可重构特性和统一运动学分析方法。根据约束螺旋系统表明,在一个构态下,(Ra)PS支链对平台没有约束,而在另一个构态下,通过改变可重构铰链Ra铰内轴线的位置,可以提供一个约束力。支链的两个构态使3(Ra)PS变胞并联机构具有4种构型,其中包括2R1T(2个旋转1个平移)、3R1T(3个旋转1个平移)、3R2T(3个旋转2个平移)和6 DOF(Degree of freedom)构型。根据支链两构态的差异,提出以一个支链构态作为另一个支链构态特例的统一运动学建模方法。在此基础上,建立3(Ra)PS变胞并联机构的驱动选择方案和可以包含4种构型的统一运动学模型。对逆运动学和正运动学进行求解,数值算例验证了理论结果的正确性。这种特殊类型的并联机构为特殊变胞机构的工作空间、路径规划和控制奠定了基础。

含恰约束支链的驱动变胞机构构型综合与分析

不同于现有利用约束奇异和支链奇异实现的变胞并联机构,通过开启与锁死驱动副的方式,基于3-RRR球面机构(Sm),利用螺旋理论提出了一类含主动混联恰约束支链的多模式驱动变胞并联机构。针对所综合的3-SPS/SmPU驱动变胞并联机构,根据螺旋理论分析机构各构态的自由度,利用机构的结构特征和几何约束关系建立其运动学模型。此种通过开启与锁死驱动副实现并联机构变胞的方法也适用于其他变胞并联机构的构型综合,其变胞方式简便易行,全构态逆运动学求解简单,且该类变胞并联机构可有效避免变胞过程中的约束奇异和支链奇异。

一种三构态变胞并联机构运动学及工作空间分析

常规并联机构运动不够灵活,难以提高机械腿的地面适应能力.本文在可转轴线转动副的基础上,提出一种可用于机械腿的2-PrRS+PR(P)S变胞并联机构.首先分析机构3种构态的自由度特性,然后建立机构的逆运动学模型,给出其约束条件及主要参数的取值范围.再采用蒙特卡洛法得到该机构的工作空间点云图,用自适应网格划分方法计算此空间的体积.与无变胞特性的同参数并联机构进行对比,发现工作空间形状有明显差异,且体积增大了29.36%.最后分析了其主要结构参数对工作空间体积的影响.该工作可为该变胞并联机构的尺度综合提供依据.

基于变胞铰链的并联机构结构设计与构型分析

为了拓展变胞机构的种类,提出了一种变胞运动单元,该变胞单元采用三个旋转关节,并且三个旋转关节可以通过位置调节形成等效球铰、虎克铰以及转动副。与传统的锁定运动副来实现变胞功能的变胞单元相比,此变胞单元三种构型的切换只需对轴线位置调整,无需额外增加关节锁死电机。通过研究由线矢量构成的螺旋系统的相关性,揭示了变胞运动单元构态变化的基本原理。提出了可用于构造新型变胞并联机构的支链构型设计方法,并基于螺旋的互易性分析了各支链构型所必须满足的几何约束条件。提出了两种变胞并联机构,通过不同的支链装配形式可将其从6自由度构型转换为3自由度构型,并对支链安装形式进行改进,构造出了具有3自由度平移模式和3自由度转动模式的并联机构。对变胞支链作为中心支链组装而成的并联机构的构型及对应的运动类型进行了分析,获得了六种不同构型的并联机构。