3-UPU型并联机构正向运动位置分析及工作空间研究

采用旋量理论,并结合多项式连续法和代数拓扑法,提出多项式连续拓扑解析法,求解正向运动位置解,可以避免工作空间解析式难表达和奇异现象;基于3-UPU型并联机构模型,进行运动特性分析,并运用三维软件Solid Works几何分析法选取尺度最优的并联机构模型和Simmechanics建模仿真法对其进行可视化工作空间研究,进而通过Matlab命令以数据化显示工作空间所有坐标点集。结果表明:尺寸优化后的3-UPU并联机构工作空间点集跳跃幅度小,运动更稳定。从而验证了该方法的有效性,可以为并联机构的结构优化设计和性能改进提供可视化依据,在工程应用上具有重要意义。

1T1R并联机构拓扑设计及其运动学、动力学分析

为了研发和推广应用一平移一转动(1T1R)并联机构(PM),提出了一种新型1T1R并联机构,并对该并联机构进行了运动学和动力学性能分析。首先,根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,设计出了一种具有符号式位置正解,且运动解耦的两自由度一平移一转动并联机构,并对该机构进行了拓扑分析,计算出了其方位特征(POC)、自由度、耦合度等拓扑特征;然后,根据基于拓扑特征的运动学建模方法,求解了机构的符号式位置正反解;基于雅可比矩阵分析了机构的奇异性,基于位置正解公式计算分析了机构的工作空间;最后,采用基于虚功原理的序单开链法,对该机构进行了动力学建模,求解了该机构的驱动力矩和两个SKC连接处运动副的支反力。研究结果表明:相比基于反解计算工作空间,基于位置正解计算工作空间的效率可提高30.7%;对该机构进行运动学和动力学研究,可以为其结构设计及样机研制奠定基础。

混合型三维减振平台主体机构的运动及动力分析

采用三平移并联机构3-RRC作为三维减振平台主体机构,论文论述采用柔性关节与普通关节混合型的主体机构的结构,对原机构主动副采用常用转动副加扭簧装置外,其余转动副采用簧片结构消除了运动副间隙,提高了减振灵敏度.论文对该机构进行了位置正解、反解分析动力学分析,并讨论了运动学工作空间,动力学工作空间及弹性关节最大允许变形量,动平台的实际工作空间应为上述三者的交集,论文对该机构的整体力平衡进行了讨论,提出了解决整机力平衡的方法.

一种新型轮毂搬运机器人的运动学分析

针对目前轮胎生产线上轮毂搬运机器人成本高的问题,提出了一种由3自由度并联机构平台与末端夹手组成的新型轮毂搬运机器人。首先,确定了并联机构构型,建立了其坐标系;其次,采用矢量法,对并联机构进行了位置逆解分析;然后,通过MATLAB编程对位置逆解进行了数值计算,并利用ADMAS对结果进行了仿真验证;最后,运用搜索法,并结合位置逆解方程,求解出了机构的工作空间,分析了结构参数对其工作空间的影响规律;并根据机器人实际应用的工作要求,确定了并联机构的结构参数。研究结果表明:仿真输入构件长度变化曲线与理论结果一致,误差在0.7 mm内,验证了运动学模型的正确性;依据确定的结构参数绘制了机器人的工作空间,从工作空间形状上看,满足搬运机器人的工作要求,为搬运机器人后续动力学分析与样机制作奠定了理论基础。

并联式踝关节康复机器人的运动学分析及其优化

针对踝关节损伤患者的康复训练需求,提出了一种基于2-RURU/RR并联机构的新型人体踝关节康复训练机器人。首先,利用螺旋理论分析了机构运动输出特性和自由度计算,推导出了机构的姿态角位移和角速度方程,并基于数值搜索法求解出了机构的工作空间;然后,利用运动/力传递性能指标对机构进行了运动性能分析,绘制出了机构的性能分布图谱,借助全域传递性能指标对机构进行了优化设计;最后,基于ADAMS进行了运动学仿真,搭建了踝关节康复机器人物理样机,并进行了康复运动试验。实验结果表明:该踝关节康复机器人的转动中心可调,并且具有无耦合的运动学特性;经过优化后机构的优质传递工作空间占比提高了10.8%。运动学仿真和物理样机研究结果表明:康复机器人的运动范围完全能够满足人体踝关节的康复训练要求,该研究可以为此并联式踝关节康复机器人的研发提供理论参考。