一种3-7R并联解耦机构的运动学与动力学分析(英文)

基于运动副分析,对一种运动解耦的3-7R并联机构进行了构型分析,并对机构的构型特点进行了总结.该机构由3个正交分布的支链组成,机构的运动副均为转动副,构成了机构动平台在x,y,z三个方向的平动解耦.为验证机构的解耦特性,对机构进行了运动学分析,推导了机构的运动学正/反解、输入/输出的速度和加速度,验证了机构的运动解耦特性.采用一种机构支链分解-综合的方法,利用拉格朗日法建立了机构的动力学模型,验证了机构的力解耦特性.这对机构控制策略、机构设计和轨迹规划等方面的研究具有一定的理论意义.

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。

3-CUR解耦并联3D打印机结构优化与动力学分析

以熔融沉积成形3D打印机为研究对象,指出现有3D打印机存在的不足,阐述其输出运动特性,提出将解耦并联机构应用于3D打印机。选取3-CUR解耦并联机构作为3D打印机机械本体,论述其合理性,给出其输入输出间的映射关系,得到机构的运动雅可比矩阵和满足空间连续打印的驱动角范围。以灵巧度为目标,进一步优化了机构的驱动角范围,再以打印空间为优化目标,基于遗传算法得到机构参数的最优值。建立机构输入输出的误差模型,分析机构定位精度并进行误差补偿,最后基于牛顿-欧拉方法建立机构的动力学模型并进行验证,为样机设计提供理论依据。

一种含间隙解耦并联机构动力学分析与混沌现象辨识

以自主提出的一种两转动解耦并联机构为研究对象,阐述机构结构组成,并针对其运动副存在间隙状况,建立含间隙机构动力学模型;基于ADAMS软件进行动力学仿真,并分析在有无运动副间隙、不同间隙和驱动速度下,机构位移、速度、加速度以及运动副接触力的变化;借助Poincare截面映射法对解耦并联机构动力学行为中的混沌现象予以辨识,绘制Poincare映射图,揭示间隙对机构动力学特性的影响。研究结果表明含间隙解耦并联机构存在混沌运动现象,对其更进一步的非线性动力学研究有一定指导意义。

一种新型解耦二腿三维平移并联机构及其运动分析

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理,设计了一种动平台能实现空间三维纯移动的二腿并联机器人机构,对其进行了机构运动确定性分析、运动输出特性分析;还给出了其位置分析的正、逆解析解及速度解析解,讨论了该机构的输入-输出运动解耦性。

解耦双并联主操作手的优化尺度综合

优化过程综合考虑了主操作手(简称主手)的运动范围、平均力学性能及最差力学性能，将运动空间体积、全局灵巧度以及灵巧度最小值3个因素的加权和作为机构性能评价指标。根据工作空间内点的使用频率不同，提出了基于空间使用频度的灵巧度定义方法，使优化结果更有实际意义。优化前后的主手力传递性能的对比分析验证了方法的有效性。

基于解耦并联角度调整机构分析与研究

针对一种具有运动解耦特性的二自由度并联机构,首先介绍了转动解耦角度调整装置的运动特性。在此基础上,对解耦并联角度调整机构进行了运动学分析,推到了机构的运动学模型包括位置、速度、加速度数学模型。最后使用ADAMS软件对推导的运动学模型进行仿真验证。研究结果表明,解耦的并联角度调整机构具备±0.01o的角度调整能力。

一类一平移两转动解耦并联机构及其位移分析

基于机构结构组成理论 ,揭示了机构运动解耦特性与机构活动度及其判定准则之间的内在联系 ,提出了拓扑解耦并联机构型综合的基本原理 :综合出一类 3自由度并联机构 ,其期望运动输出为一平移两转动 ,非期望运动输出为常量 :机构运动输入输出呈完全解耦关系 ,位置分析相当简单 ,从而显著简化了该类机构的控制与轨迹规划问题。

基于解耦并联机构的核主泵螺栓检测环形平台粗精两级快速调整

环形平台作为核主泵螺栓在线检测的移动和操作基准,其位姿快速、高精度调整是螺栓在线精确检测的关键。针对辐射环境环形平台位姿调整需求,提出了基于解耦并联机构的粗、精两级高精度快速调整方法,第一级粗调以6自由度解耦并联机构对环形平台进行初步调整,第二级精调以两独立方位特征子集对应的1T2R和2T1R解耦并联机构对平台按序进行水平度和同轴度调整;基于方位特征集理论,综合了粗、精两级调整解耦并联机构;提出了以海绵吸具在泵体弧形光滑外壁吸附形成固定支点,构造并联机构定平台,实现了各并联机构的快速安装、切换及拆卸。基于解耦并联机构的粗精两级快速调整,为实现核辐射环境环形平台的快速高精度调整提供了新思路。

用并联补偿解耦法设计MIMO控制的仿真

针对过程控制中常见的多输入多输出(MIMO)系统,由于系统中得各个控制通道之间存在耦合关系,所以输出往往要经过一段时间才能响应输入信号,时滞现象广泛存在于工业控制中,对于消除这种现象,传统的方法有对角矩阵解耦法,但对于一些比较复杂的系统解出的解耦补偿矩阵,往往计算都比较复杂。文章使用一种并联补偿解耦法,与传统的对角矩阵解耦法作比较,并Simulink仿真过程,可以得到并联补偿解耦法在仿真过程的优点。

四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人设计

传统的四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人构件精密度差,很容易产生尺寸误差。针对上述问题,设计了一种新的四自由度3T1R双输出3D打印解耦并联机器人,该机器人由计算机、控制器和执行元件三部分构成,采用双输出3D打印在并联机构的基础上,提出四自由度3T1R并联机构,该结构可以在x、y、z三维方向上移动,并绕y轴方向转动,能够对3D打印机器人进行双打印,根据设计的机器人结构设计运动性能,分析不同支链在x、y坐标平面内投影的位置分布方式。为检测机器人工作效果,设计对比实验,结果表明,给出的机器人构件精密,尺寸误差小,具有很高的工作能力。

一种新型基于光纤柔性铰链的六维微位姿并联测量平台

提出一种集传感和弹性运动副于一体的光纤柔性铰链,并通过光纤柔性铰链构造并联平台,实现六维微位姿的在线检测。这种光纤柔性铰链基于光纤曲率传感器的测量原理,通过检测光纤柔性铰链的角位移来获得微动平台的位置与方向。研究了光纤柔性铰链的位姿测量原理和曲率测量机理,以及直线位移和角位移同光纤柔性铰链曲率的变化关系,分析了传感器各参数对灵敏度的影响;利用光纤柔性铰链灵敏度具有方向性的特点制作六维位姿测量平台,减小传感器的维间耦合;设计了传感器的标定模型及标定方案并通过实验验证。这种六维微位姿测量传感平台具有结构紧凑,测量力小,测量行程大的特点,适合应用于微操作系统中的多维微位姿的在线检测和末端执行器的微位姿闭环控制。

一种新型基于光纤柔性铰链的六维微位姿并联测量平台

提出一种集传感和弹性运动副于一体的光纤柔性铰链,并通过光纤柔性铰链构造并联平台,实现六维微位姿的在线检测。这种光纤柔性铰链基于光纤曲率传感器的测量原理,通过检测光纤柔性铰链的角位移来获得微动平台的位置与方向。研究了光纤柔性铰链的位姿测量原理和曲率测量机理,以及直线位移和角位移同光纤柔性铰链曲率的变化关系,分析了传感器各参数对灵敏度的影响;利用光纤柔性铰链灵敏度具有方向性的特点制作六维位姿测量平台,减小传感器的维间耦合;设计了传感器的标定模型及标定方案并通过实验验证。这种六维微位姿测量传感平台具有结构紧凑,测量力小,测量行程大的特点,适合应用于微操作系统中的多维微位姿的在线检测和末端执行器的微位姿闭环控制。

并联机构构型研究概述

并联机构是一种新型机构,具有传统串联机构无法比拟的优点,是串联机构的补充和扩展,对于机床技术和机器人技术的发展具有重要作用。本文介绍了并联机构的由来、特点和应用,并详细介绍了少自由度并联机构和解耦并联机构的构型发展,指出了并联机构需要解决的问题。

3-CP_aRR并联机构的动力学分析及滑模控制

为建立一种新型三自由度解耦并联机构(3-CP_aRR)的刚体动力学模型和滑模控制器,详细地阐述了该机构的结构组成;通过运动学约束分析,研究了该机构的运动学规律,揭示了该机构在空间正交方向上的移动完全解耦特性,确定了支链末端转动关节为消极运动副;基于运动学分析的结果,运用Lagrange方程法建立了该解耦并联机构的动力学模型;基于上述分析利用滑模面设计了该并联机构控制器,基于Lyapunov函数分析了系统稳定性;通过实例计算,分析了驱动构件的线速度、驱动力的变化规律,与ADAMS虚拟仿真结果对比验证了动力学模型的正确性,并验证了滑模控制器的有效性和稳定性。上述研究为该解耦并联机构的样机制作和实时控制系统的研究提供了理论基础。