并联测量机柔性动力学建模与误差耦合

为解决目前高速机构存在的高速与高精度之间的矛盾,研究了高速并联测量机的柔性问题。应用弹性梁运动学理论和Galerkin模态截断法推导了一维弹性梁运动学变形位移模型;以欧拉-贝努利梁为假设,应用Hamilton原理建立了考虑中线变形的柔性结构耦合动力学模型。最后,基于中线耦合动力学模型,测试了不同速度下弹性振动产生的误差,提出了通过调节黏滞摩擦系数来降低振动耦合误差,进而提高测量精度的方法。基于仿真实验验证了提出方法的有效性和可行性。结果表明：在忽略结构误差前提下,角速度为300rad/s时产生的横向一阶振动耦合误差最大值为28.6μm;合理调整黏滞摩擦在0.4-0.5时,振动耦合误差降低至15μm以内,相比调整前误差降低了13.6μm。提出的方法为进一步解决高速与高精度之间的矛盾和研究高阶弹性振动与精度的耦合机理提供了理论基础。

高速6杆并联测量机的运动学建模与奇异性求解

并联机器人具有负载能力强、速度快和刚度大等优点,弥补了串联机器人的不足,使得并联机构成为一个潜在的高速度、高精度运动平台。针对所设计的6杆并联测量机,为解决奇异位形处的动力学性能变差和产生不可控运动等问题,基于主、被动关节所在三条支链的约束关系,推导建立了6杆并联测量机的运动学模型和闭链约束方程,将奇异性求解转化成LMI的极值问题,利用归一化GA算法仅通过15代计算实现了空间奇异位形的求解,精度达到1.168 9×10-5。所用方法避免了常规基于雅克比矩阵进行奇异性求解时产生的大量计算,具有求解精度高、收敛速度快等明显优势,为实现高速、高精度检测奠定了理论基础。

KUM-750型并联结构测量机的运动性能分析

对KUM-750型六坐标并联测量机的运动性能进行了分析,通过实测获得其主运动机构的结构参数并建立了机构的运动学模型。分析了测量机的工作空间、精度特性及测量头轴线的姿态能力并给出它们的几何描述,相关结果有助于较全面地了解测量机的运动性能。

基于蚁群算法的六自由度并联坐标测量机测量建模

针对并联机构的位置反解容易，正解复杂的特点，将位置反解模型作为评价函数，而把复杂的位置正解问题转化为优化问题。作者利用改进的蚁群算法的全局优化特性，建立了基于六自由度并联坐标测量机的测量模型。仿真结果表明，蚁群算法应用于并联坐标测量机测量建模与求解，可以获得较高的计算精度和计算速度。

4-UPS-UPU并联坐标测量机的灵巧度研究

为了完成新型五自由度4-虎克铰-移动副-球铰/虎克铰-移动副-虎克铰并联式坐标测量机机构的灵敏度分析,建立了该测量机机构的雅克比矩阵,并推导出了其无量纲雅克比矩阵,得到了该机构7个不同的灵巧度指标。在此基础上,定义了评价不同位形下灵巧度的综合灵巧度系数指标,并分别研究了不同灵巧度评价指标在工作空间内的分布规律。以上研究为该测量机机构的优化尺度综合和轨迹规划奠定了理论基础。

基于粒子群算法的6-DOF并联坐标测量机的测量建模

依据并联机构的位置反解模型,给出了求解6-DOF并联坐标测量机位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法(PSO)对该优化问题进行了求解,由此可将复杂的并联坐标测量机测量建模问题转换为优化问题,从而求得位置正解。仿真结果表明:80个粒子大约经过55次的迭代运算后,收敛精度可达到0.5μm,平均运行时间约为3 s。粒子群算法应用于并联坐标测量机测量建模与求解,可获得较高的计算速度和计算精度。

高速空间并联式坐标测量机动力学优化设计"

为了改善高速空间并联式坐标测量机的动力学性能,将虚拟样机技术应用于该测量机的弹性动力学优化设计中。协同利用CAD、CAE和可视化虚拟样机技术,建立高速空间并联式坐标测量机的刚柔耦合虚拟样机,分别考察动平台质量与驱动杆轴径的变化对测量机运动输出误差及驱动杆最大动应力等动力学行为的影响规律,并据此对这些参数进行优化设计,得到测量机动平台质量为80.85 kg,驱动杆轴径为44 mm。仿真结果表明,经过优化设计,测量机驱动杆最大动应力降为17.5 MPa,运动输出误差也明显小于优化设计前,测量机的动力学特性得到明显改善。

新型4-UPS-UPU并联坐标测量机刚柔耦合动力学性态

介绍了一种新型4-UPS-UPU五自由度并联坐标测量机机构,该测量机机构定平台通过4个结构完全相同的驱动分支UPS(虎克铰-移动副-球副)以及另一个驱动分支UPU(虎克铰-移动副-虎克铰)与动平台相连接。协同利用CAD、CAE和可视化虚拟样机技术,完成对4-UPS-UPU并联坐标测量机的刚柔耦合动力学性态研究。在SolidWorks中建立该测量机三维实体模型,在ANSYS中对测量机实体模型中的驱动杆件进行柔性化处理,最终在ADAMS中建立了测量机刚柔耦合虚拟样机。对该测量机运动输出响应、驱动杆动应力和固有频率等动力学性态进行了仿真分析。仿真结果表明:驱动杆件的弹性变形对测量机的动力学性能具有重要影响,该刚柔耦合虚拟样机能正确地反映测量机的动力学性态。

并联六坐标测量机的误差模型和误差补偿

为了探讨并联坐标测量机的机构原始误差和测量过程误差引起测量结果的偏差,在并联六坐标测量机的位置分析基础上,依据矩阵全微分理论,提出了机构原始误差与测头的位置和姿态误差模型,研究了机构参数误差变化对测头的位置和姿态误差的影响,明确了减小测头误差的主要途径是提高测量机零部件的机械加工和装配精确度,严格控制角度误差.给出了在机构参数存在误差的情况下,采用误差直接补偿法修正测头位置和姿态的方法.仿真验证表明,采用软件误差直接补偿法,可以明显提高测量准确度.

ADAMS环境下并联坐标测量机运动分析与仿真

并联机构的运动学分析即是求解并联机构的输入与输出构件的位移、速度、加速度之间的关系。文章以基于Stewart平台的六自由度并联机构坐标测量机为研究对象,在ADAMS软件环境下建立了六自由度并联坐标测量机的虚拟样机模型,然后基于虚拟样机对所研究的并联坐标测量机进行了运动学仿真。通过软件仿真,可以对并联坐标测量机各种运动性能产生直观的了解,从而为并联坐标测量机的设计与开发提供软件验证方法,为建立物理样机打下坚实的基础。同时利用虚拟样机技术还可以大大简化并联坐标测量机的运动学逆解和正解,为进一步对并联坐标测量机的系统优化创造了有利条件。

虚拟环境下并联坐标测量机几何建模与运动仿真

与普通直角型坐标测量机相比,并联坐标测量机具有结构简单、测量精度高、测头位姿灵活等一系列优点。但因该坐标测量机的驱动参量与测头输出位姿之间的非线性对应关系,致使其实体样机的设计工作变得十分复杂。该文以3-RPS型三自由度并联机构坐标测量机为研究对象,在虚拟环境下对其进行了三维实体造型和运动过程仿真,从而为新型坐标测量机实体样机的开发奠定了理论基础。

并联六坐标测量机的研究

介绍了开发并联坐标测量机的意义。讨论了可实现六坐标运动的各种并联机构 ,确定以演化的Stew art平台作为并联六坐标测量机的结构 ,并按空间闭环机构对其进行了自由度分析。介绍了并联六坐标测量机的工作原理 ,设计了控制与测量系统。

并联六坐标测量机的工作空间及其仿真研究

介绍了并联坐标测量机的特点 ,分析了影响并联坐标测量机工作空间的主要因素 ,推导出并联杆长度、运动副转角、并联杆干涉和结构限制等的约束条件。采用一维搜索方法确定了工作空间的边界并推导出其体积公式 ,明确了增大工作空间的途径是增大运动副转角和并联杆行程。

并联六坐标测量机测量模型的研究

建立和求解并联坐标测量机的测量模型是并联机构位置分析的正解问题 ,是其工作空间、控制算法和测量精度等研究的基础。为降低建立和求解测量模型的难度 ,设计了演化Stewart平台型的并联六坐标测量机 ,介绍了其特点。建立了推导测量模型的坐标系 ,按空间并联机构理论 ,采用等效机构法获得了测量模型的解析解。利用Matlab语言编制程序求解测量模型 ,得到了不同初始条件下测量模型的数值解。通过位置反解检验仿真结果 ,证明了测量模型的正确性。

并联六坐标测量机的虚拟样机

并联坐标测量机是一种新类型的坐标测量机,它模拟多足生物的运动形式。由于运动的复杂性,只凭计算数据很难直观、准确地判断测头的位置和姿态,必须通过虚拟样机模拟并联坐标测量机的作业过程。在Win dows2000环境下,通过VC++调用OpenGL函数,对测量机的各部分零件进行实体造型,并按照零件间的装配关系进行实体装配,获得坐标测量机的三维仿真图,再与运动学位置分析的正解模型和反解模型相结合,开发出能实时运动的三维并联六坐标测量机的虚拟样机,实现高效率、低成本的仿真作业。经测试证明,该系统运行可靠,效果逼真,为研制真实样机提供了手段。

并联六坐标测量机工作空间的确定

介绍了并联坐标测量机的优点及所设计的并联六坐标测量机。分析了影响工作空间的主要因素 ,推导出并联杆长度、运动副转角、并联杆干涉和结构限制等的约束条件。采用一维搜索的方法确定出工作空间的边界 。

基于UG的串并联机构坐标测量机虚拟样机设计与仿真

针对一种串并联机构坐标测量机进行机构分析,进而基于UG建立测量机虚拟样机,在UG下实现了坐标测量机的运动仿真,得到了测量机精确的运动数据及工作空间。

6-DOF并联坐标测量机结构参数的识别与修正

首先对6-DOF并联机构坐标测量机的组成结构及工作原理进行了介绍,然后针对该坐标测量机的运动特点,提出了一种基于逐次逼近算法的结构参数识别与修正方法。该方法以最小二乘逐次逼近算法为基础,以寻找6自由度并联机构坐标测量机的43个主要结构参数为目的。文中对所提算法的求解过程进行了详细的论述,并通过计算机仿真计算,对结构参数的识别与修正结果进行了验证。仿真结果表明,所提出的逐次逼近算法能够充分利用目标函数值的信息,优化搜索过程具有较强的方向性和目标性,且收敛速度较快。采用该方法对6自由度并联机构坐标测量机的结构参数进行识别与修正以后,可使该坐标测量机的测量精度得到明显改善。

6-TPS并联坐标测量机误差建模与仿真

研究6-TPS型并联坐标测量机误差建模,并分析各误差因素对工件测量误差的影响度。运用一种构件、副误差矩阵的误差描述方法确定了影响并联坐标测量机工件测量误差的各项误差因素,然后建立了测量误差模型,并通过仿真的方法详细分析了各误差因素对工件测量误差的影响度,为6-TPS型并联坐标测量机的精度设计、补偿奠定了基础,也将为测量机的运动校正和控制提供参考。

并联坐标测量机神经网络滑模控制

研究了6-TPS型并联坐标测量机的基于RBF神经网络的直接自适应滑模控制方法。根据测量机的系统动力学模型特点,基于Lyapunov函数的综合设计方法和滑模控制理论,利用RBF神经网络与自适应技术相结合,设计了一种控制律,然后利用MATLAB进行了系统控制仿真。结果表明,测量机在有周期干扰的情况下,采用这种直接自适应神经网络滑模控制方法达到了较高的控制精度,其闭环系统具有较强的自适应性和鲁棒稳定性。