一种可实现两平动自由度并联机构运动学标定方法

针对一种两平动自由度并联机构,提出了一种识别几何参数误差的方法,能有效补偿机构的动平台位姿 耦合误差．忽略两组平行杆的相对杆长误差,将机构简化成仅含转动副的5杆铰接机构,建立了含有8个几何参数 误差模型,即4个杆长误差和4个主动关节铰点坐标误差．研究表明,并联拓扑结构使动平台沿两个正交轴的位置 误差和姿态误差具有强耦合性．给出标定坐标系原点,通过仅检测动平台沿标定坐标系任一单轴的位置误差,识别 出系统的几何误差全集．计算机仿真和实验结果表明,通过这种方法,可使机构的动平台定位精度达到0．05 mm．

3自由度平动并联机构结构参数的优化

由于 3自由度平动并联机构结构参数的选取对运动平台的工作空间以及并联机构的运动灵活性都会产生影响 ,所以如何选取结构参数是一个很重要的问题。本文求解了当运动平台的工作空间达到指定的范围的基础上 ,运用MonteCarlo方法使得运动灵活性和尺寸值达到最优的结构参数。

混联机床2自由度并联机构的设计分析

研究了一种平面2自由度并联机构,给出了该机构的运动学正逆解、速度雅可比矩阵、机构的奇异形位并对其工作空间关键点的灵巧性进行了计算分析。据此设计出了4自由度混联运动机床。该并联机构在农业机械、坐标测量和工业机器人等领域也有广阔的应用前途。

正交3自由度平动并联机构平台的运动学分析

为了研究正交3自由度平动并联机构平台,设计了该并联机构平台构型;利用校正后的Kutzabach-Grubler自由度计算公式验证该并联机构平台的输出是3自由度运动;根据各构件之间的几何关系,探求各运动支链的夹角与摆臂之间的约束方程;通过运动坐标系和固定坐标系相互之间的映射关系,建立并联机构运动平台参考点的位置方程;对并联机构平台的位置正、逆解等内容进行求解,得到了并联机构平台的速度与加速度表达式。最后,根据设定好的运动规律参数对其进行运动学仿真,并在运动平台上设定参考点,获得了运动平台的运动轨迹和相关运动规律曲线图,验证了并联机构平台的动态性能。

新型3T2R对称并联机构自由度分析与Adams仿真验证

提出了一种新型3T2R对称并联机构5-RRUR机构,该机构由5条相同支链组成,支链中含有3个杆件,4个运动副,其中包含3个R副和1个U副,排列形式为RRUR。运用螺旋理论对机构自由度数目和分布情况进行了理论分析;分析了机构的主动副选取方式;在Adams中建立了机构的虚拟样机,并对机构自由度和主动副选取方式进行了验证。理论分析结果和虚拟样机验证结果一致。

基于螺旋理论的2自由度并联机构分析

提出一种的两自由度并联机构,能实现俯仰和横滚运动。运用螺旋理论描述单个分支约束及所有分支约束的合成,并从几何上直接分析约束的线性相关性,判别出机构自由度的性质,同时给出公共约束,冗余约束存在的几何条件和相应的判别计算公式,在此基础上得到2自由度并联机构自由度计算的修正Grübler-Kutzbach计算公式。

基于螺旋理论的新型6杆并联机构的自由度分析

基于螺旋理论对一种新型6杆空间并联机构进行了自由度分析。该机构由虎克铰构成,力图改善以转动副为主的2自由度平动机构在垂直于运动平面方向上的刚度较差的问题。基于螺旋理论中运动螺旋与力螺旋的对偶关系,通过运动链等效,完成了该机构的自由度计算与分析。结果表明:该机构可实现2自由度平动。该方法避免了采用Kutzbach-Grubler公式进行计算时必须的公共约束、冗余约束、局部自由度,不仅易于掌握,且适用于其它并联机构自由度的分析。

三维平动并联机构型综合研究

提出了一种简单而有效的三维平动并联机构型综合新方法,应用的理论基础是螺旋理论,为此,首先列举了该类机构所有可能的支链结构,根据螺旋理论中运动螺旋与约束力螺旋之间的互易关系提出一种机构型综合方法,并利用该方法系统地进行了三维平动并联机构的型综合,得到了数十种新型机构,为验证该机构型综合的重要意义,给出了三维移动并联机构应用于生物细胞显微操作的一个具体实例。

2UPR-RRU并联机构及其运动学分析

针对航天制造中轻金属材料搅拌摩擦焊的焊接需求,提出一种以2UPRRRU构型的1T2R三自由度并联机构为主要执行机构的焊接装备。基于螺旋理论分析了该构型在一般位型和特殊位型下的约束螺旋系和自由度性质,指出该构型是具有两转一移的全周自由度机构。建立2UPR-RRU并联机构运动学模型,利用闭环矢量法建立动平台位姿与各驱动支链的关系,推导其运动学的正反解;在正解过程中构造优化目标函数,采用粒子群优化(PSO)算法分析了位姿输出与驱动关节输入的关系,得到了驱动输入的精确解。基于输入/输出速度雅可比矩阵分析了机构的奇异性问题,指出该构型避免存在驱动奇异的条件,研究表明该机构具有较好的运动学特性和驱动特性,具备良好的应用潜力。

基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置设计及性能分析

目的针对生产线上的旋盖工序,提出一种基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置,解决生产线上不同倾角斜面上的旋盖问题。方法建立2-PSR/UPU并联机构模型;根据定杆长约束条件求解机构的位置反解,并通过相应的运动算例验证其反解位姿,通过对多个反解位姿进行对比,从中得出有效解;利用三维坐标搜索法求解工作空间。结果该并联机构动平台下方10 mm参考点工作空间连续且没有出现空洞,能适应0~35°范围斜面上的旋盖问题,给出了该并联机构在25°,30°,35°斜面情况下旋盖的实例。结论基于2-PSR/UPU并联机构的旋盖装置结构简单,机构具有可调性,可以在生产线上实现精准控制。该并联机构一移两转的特性能适应不同倾斜角斜面的旋盖任务。

基于2-PSR/RUPR并联机构的位置逆解及工作空间分析

针对包装生产线上盒体粘接工序,提出了一种2-PSR/PUPR并联机构,用于解决生产线上半成品的上胶问题。首先基于螺旋理论对机构的自由度进行计算,分别使用封闭矢量法和D-H法进行机构的位置逆解分析。其次在MATLAB中输入数据运行程序得到可达工作空间。最后给出了盒体上胶的实例分析,证明了机构的可行性。

H形并联机构运动学分析与样机精插补控制实验

对一种两自由度的H形并联机构进行了运动学分析,求出了其机构自由度,运用运动学叠加原理求出了其位置正解和逆解,利用Jacobian矩阵的条件数对其进行了运动性能评价,分析了其可达工作空间。计算结果表明该机构Jacobian矩阵的条件数恒等于1,具有优越的各向同性性能和广阔的可达工作空间。通过齐次坐标变换和矩阵分解对其位置逆解模型进行了进一步分析,得出该机构输入坐标与输出坐标轨迹具有几何相似的特点,并推导了输入与输出之间合速度及合加速度的关系,据此提出了使用通用的插补控制器对其进行精插补控制的方法,而不必开发专用的插补控制器。制作了该机构的样机,对其进行了精确定位、直线/圆弧插补、连续插补等实验,实验结果证明了所建模型的正确性。

双足机器人并联踝关节优化设计

通过对人的踝关节运动机理分析,设计一种新型的双足机器人踝关节并联机构。建立并联机构的参数化模型,并对该模型进行运动学和动力学分析,得出该并联机构的一阶影响矩阵、伸缩运动的驱动力与零力矩点(Zeromomentpoint,ZMP)轨迹关系。由于实际双足机器人行走时踝关节驱动力矩与角速度差异较大,为解决双足机器人步态行走中踝关节的动力学不平衡特性,结合并联机构的运动特点,迭代计算优化并联机构的结构参数,使踝关节两个驱动元件的驱动功率峰值和速度趋于一致。进行双足机器人步行试验研究,结果表明,优化后的并联结构踝关节的驱动功率峰值是串联结构下功率峰值的50%左右,降低驱动元件的功率设计要求。在满足双足行走时踝关节的运动性能要求下选择小功率的驱动元件,有利于减小关节的体积和质量,减小能耗。