具有变/定转轴的一类分岔2Rv广义并联机构构型综合

现有大部分2R并联机构靠近定平台的第1个转轴方向矢量不变,靠近动平台的第2个转轴方向矢量只随着第1个转轴而变化,第2转轴相对于动平台不变。本文利用有限旋量理论,在具有变/定转轴分岔1Rv(Rv表示变转轴转动)并联机构基础上,提出一类具有变/定轴线的2Rv并联机构。分析了机构装配条件和驱动配置。此种分岔2Rv并联机构包含4种运动模式,即定-定转轴运动模式、定-变转轴运动模式、变-定转轴运动模式和变-变转轴运动模式。将传统的2条定转轴2R并联机构拓展为具有变/定转轴(变转轴和定转轴)的分岔2Rv广义并联机构。

完全各向同性的Stewart型六维加速度感知机构构型综合

各向同性是六维加速度感知机构的重要性能指标之一,决定了传感器的测量精度。为获得感知机构的完全各向同性,提出了一种新的构型综合方法。首先,运用Newton⁃Euler法并基于支链之间固有的尺度约束关系,构建了Stewart型六维加速度感知机构的正向解耦方程。其次,剖析了感知机构的各向同性与正向解耦方程中输入矩阵条件数的关联,以及支链位姿与输入矩阵的映射关系。创建了完全各向同性感知机构的构型综合步骤。最后,遵循该步骤,综合出“12⁃6”式Stewart型六维加速度感知机构,并开展了虚拟实验。将添加0.100%随机扰动和零扰动这两种情况相比较,结果显示,六维加速度的最大引用误差为0.169%,也即输入、输出误差的放大倍数仅为1.69。这表明,新构型具有优异的各向同性性能。

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。

改进型Delta并联机构误差建模及灵敏度分析

以改进型Delta并联机构为研究对象,为提高其动平台中心处末端执行器的位置精度和探究各种误差源对位姿误差的影响程度,采用矢量法建立机构的运动链矢量方程,通过对该方程中变量进行一阶线性摄动,从而构建该机构各种尺寸和姿态误差与机构末端执行器位姿误差的误差映射模型;通过对建立的误差映射模型进行灵敏度分析,可以利用具体数值直观地衡量各个误差源对机构末端位姿误差的影响程度。此研究成果对该机构的运动位置精度设计有指导意义。分析表明,主动臂的姿态误差对机构末端执行器误差影响较大,而构件的杆长误差对机构运动精度影响较小。

酒包生产线1R2T并联机构构型综合及运动学分析

酒盒包装生产线中的一工位因车间布局原因导致两生产线产生高度差,而该高度差易导致该工位酒盒底座的次品率增加。针对次品率高的问题,综合提出了一种1R2T的并联机构;基于螺旋理论及螺旋互易原理,综合出多种可满足工位需求的并联机构,并根据现场工况,选出2RPSRPR并联机构,该机构具有3个自由度,可实现1R2T功能;对该并联机构进行了逆解分析及工作空间描述,并根据生产线布局绘制该并联机构的三维模型,分析了机构运动的合理性。研究证实,利用旋量理论构型设计和实际工况相结合的方式是一种非常有效的理论分析方法。

3R1T型并联式踝关节康复机构型综合

针对踝关节的活动度和康复训练的条件进行分析,确定期望自由度的类型,明确构型综合的目标为3R1T型,通过约束螺旋综合法进行构型综合。首先求解3R1T型并联机构的运动螺旋系与约束螺旋系,推导出3R1T型并联机构不同自由度分支的约束螺旋系与运动螺旋系。然后通过对分支的运动螺旋系进行线性变换得到不同结构的串联分支,将分支组合得到一系列不同类型的3R1T型并联机构。最后选取其中一种构型进行瞬时机构的判别,为康复机构的本体设计提供理论依据。

基于最优传递性能的2T2R并联机构型综合

为了综合得到具有最优传递性能和大姿态角的一类两移两转(2T2R)并联机构,结合螺旋理论和支链构造法,提出了一种并联机构型综合方法。以2-RPS机构作为基础支链,运用螺旋理论对新增支链的约束类型进行分类,给出了支链构造准则,确保并联机构自由度不变;结合机构运动和力传递特性,利用螺旋理论筛选出具有最优传递性能指标的机构支链,构型综合出具有最优传递性能的2T2R并联机构;最后,对一种新型2-RPS-UPS并联机构进行了运动学分析,借助Matlab求解出了机构工作空间。结果表明,新构型综合的并联机构具有最优传递性能和良好的姿态能力。

基于单开链单元的三平移并联机器人机构型综合及其分类

以单开链支路为单元,揭示了并联机器人机构结构组成的某些规律,提出了三平移并联机器人机构型综合的一种系统、有效的新方法。型综合共得到33个机构,并进行了分类。其中29个机构为首次给出。提出的三平移并联机器人机构型综合方法具有普遍性意义,并已用于其他运动输出类型的欠秩并联机器人机构的型综合。

基于单开链单元的三平移一转动并联机器人机构型综合及分类

以单开链支路为单元 ,揭示了欠秩并联机器人机构结构组成的某些规律。提出了输出运动为三平移及一定向转动的并联机器人机构型综合的一种系统、有效的新方法。型综合共得到 5 0个新机构 ,并对其进行了分类。提出的 4d.o.f.并联机器人机构型综合方法具有普遍性意义 ,并已用于其它运动输出类型的欠秩并联机器人机构的型综合。

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。

一种新型三维平移并联机构及其位置分析

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理 ,设计构造了一种动平台能实现空间三维纯移动的并联机器人机构 ,对其进行了结构特性分析 ;给出了其位置分析的正逆解析解 ,讨论了该机构的输入 -输出运动解耦性 ;

基于单开链单元的欠秩并联机器人机构型综合的一般方法

以单开链支路为单元 ,揭示了欠秩并联机器人机构结构组成的某些规律。提出了欠秩并联机器人机构型综合的一种系统、有效的新方法 ,并进行了分类。该方法具有普遍性意义 ,已用于完成三平移、三平移一转动以及三平移两转动等欠秩并联机器人机构的型综合。

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。

基于构型演变和李群理论的2T2R型四自由度并联机构型综合

基于构型演变和李群理论提出一类2T2R型四自由度并联机构型综合的系统方法。将6R平面机构某构件两端的R副替换为U副,并添加2条具有六自由度的支链SPS,演变成一个空间并联机构2RRU-2SPS;运用李群理论,综合出等效支链,构造一类2T2R型四自由度并联机构。对一种新型2RPU-2SPS机构,运用单开链法进行自由度的计算和主动副的选取,结果表明所提出的型综合方法正确可行。

新型三平移解耦并联机构的综合

以螺旋理论为基础,提出并联机构移动自由度的实现条件,阐述了分支输入副的选择准则,确立了分支运动副的配置原则,进而形成了较为完整的移动解耦并联机构构型综合理论。根据所得综合理论,以工程实际任务要求为例,综合出三移动解耦并联机构的各分支,并选取其中三个分支组合得到一种具有全局各向同性的新移动解耦机型。针对新机构的自由度及位置正反解进行分析,以雅可比矩阵的条件数为目标进行了位形优化,并据此参数开展了样机研制。

4-SPS/PPU型并联机构工作空间与尺度分析

以4-SPS并联机构为研究对象,采用加约束从动支链的构型演变方法得到一类2T2R(两个移动和两个转动)4自由度并联机构。根据速度Jacobian矩阵分析了机构的奇异位形,建立了4-SP xyz S/P x P z U xz并联机构的工作空间求解的约束条件,得到了机构的位置和姿态工作空间,并提出利用'点集'近似计算位置工作空间大小的方法。引入敏感度概念,利用数值法解得了位置工作空间大小和姿态工作空间范围与机构尺度参数之间的关系,为机构尺度参数的选取提供了依据。

基于混合链的弱耦合三维平移并联机构型综合

提出了混合单开链的设计原理、构造原则及一般设计步骤,设计构造了运动输出包含三维平移的多种实用混合链结构;系统地给出了一种程式化的基于混合链的弱耦合三维平移并联机器人机构型综合过程;得到了8个弱耦合三维平移并联机构原创型基本机型,通过改变主动副类型、运动副位置或支链的局部结构等又可得到众多衍生机型;又按照拓扑结构稳定性与对称性、运动学与动力学问题复杂性、运动输入一输出控制解耦性和加工制造装配性四种指标,对这8个三维平移基本机型进行了定性分类及推荐。

具有2T1R与2R1T运动模式3自由度并联机构型综合

使用位移流形理论综合了具有2T1R与2R1T两种运动模式的并联机构。选取一种具有此类运动模式变换的机构,分析了其自由度变换时的位形特征,使用螺旋理论分析了其在不同运动模式下的自由度特征,分析了支链驱动副选取的可行性。结果表明,该并联机构具有2T1R与2R1T两种运动模式。在两种运动模式的一般位形下,使用3个驱动副可以实现对机构的控制;在两种运动模式的变换位形下,支链2连接动平台和定平台的2个转轴共线,机构自由度为4。在支链1中增加辅助驱动副,此驱动副只在机构运动模式变换时工作,可以实现并联机构在2T1R与2R1T两种运动模式之间变换。

基于单开链单元的三平移一转动并联机器人机构型综合

以单开链支路为单元 ,揭示了欠秩并联机器人机构结构组成的某些规律。提出了输出运动为三平移及一定向转移的并联机器人机构型综合的一种系统、有效的新方法。型综合共得到 5 0个新机构 ,并进行了分类。提出的 4d.o.f.并联机器人机械综合方法具有普遍性意义 ,并已用于其它运动输出类型的欠秩并联机器人机构的型综合。

基于方位特征的六自由度并联机构型综合

应用基于方位特征集的机构拓扑结构设计理论与方法,综合了10余种低耦合度六自由度并联机构的拓扑结构,给出了综合的过程与步骤,对机构结构进行了特性分析及分类。该方法几何与物理意义明确,所用数学方法简单,适用于无过约束机构和一般过约束机构的拓扑结构设计,且机构存在的几何条件具有一般性。