斜面3D打印并联机器人的设计与分析

提出了一种新型的3RP-3RPR五自由度并联机器人,基于这种并联机构设计了一种具有多角度的快速反应3D打印并联机器人。首先基于螺旋理论分析机构的运动学特征,得出了机构的自由度并进行了验证;然后对并联机器人进行运动学分析,得出了机构的运动学正解和反解,再通过ADAMS软件对打印机构的运动进行仿真分析,得到了该打印机构的动平台运动曲线,结果表明该机构可以实现5个自由度的运动,且运动期间不会发生干涉;最后基于分层搜索法将运动学反解代入MATLAB软件得到了机构的位置和姿态空间,计算结果表明由于该机构结构的特殊性,工作空间较大,形状规则且无空洞。分析表明:此打印机器人可以在水平倾角较大的地方进行打印工作,该研究为机构的设计和此后的优化提供了理论依据。

3-PRS并联机器人的工作空间研究与分析

针对并联机器人工作空间的复杂性,以3-PRS并联机器人为结构模型,运用螺旋理论确定了该机构运动平台具有绕x轴和y轴的转动以及沿z轴的移动共3个自由度,在此基础上运用封闭力学矢量关系描述了该机构工作空间的数学模型,用Matlab软件进行研究和仿真,得到了该机器人的工作空间。结果表明:该工作空间具有对称性,内部无发现空洞。

一种3-PRS并联机器人位姿误差的数值计算方法

精度是衡量并联机器人工作质量优劣最主要的指标之一,常采用运动学推导和全微分的方法进行分析。文中针对公式复杂及全微分省略高次项带来精度下降等问题,用数值方法求解末端实际位姿来计算误差。在理想(不包含误差)的情况下通过逆解计算理论输入等参数;然后加上误差,用逆解求出的参数作为初值进行正解非线性方程组迭代求解,求得末端实际位姿,进而计算误差;最后用算例验证了方法的有效性及可行性。正解非线性方程组迭代求解直接采用高级语言的非线性方程组求解函数,文中采用的初值设置方法总能保证收敛到真实解,编程方便,计算精度高。

3PRS并联机器人位姿误差规律研究

介绍了3PRS并联机器人的模型、位姿误差计算方法,对位姿误差与结构误差、驱动误差的关系进行了分析。研究结果表明:各误差源对位姿误差的作用相互独立;在给定的任意位置,机器人位姿误差与结构误差、驱动误差有强的线性关系;各误差源引起的位姿误差大小在整个工作空间的分布可以以驱动参数为变元,用相对简单的三元二次函数近似表达。

基于蒙特卡洛方法的3-PRS并联机器人误差分析

针对3-PRS并联机器人误差传递关系复杂的问题,提出了用蒙特卡洛模拟抽样法计算末端位姿误差。根据设定的理想位姿,用逆向运动学求三个滑座的高度及夹角。在蒙特卡洛法的每个循环中,根据设定的概率分布及每个误差源的误差范围,随机生成误差源具体的误差数据;将三个滑座高度及机器人参数加上随机生成的误差,再用正向运动学计算末端实际位姿;进而计算理想位姿与实际位姿之间的误差。根据蒙特卡洛方法得到的末端位姿误差序列计算极限误差及特征量。最后用算例验证了方法的有效性与可行性。

3-PRS并联机器人位置正解分析研究

基于3-PRS并联机器人的结构特点,以执行平台上三个球铰间的距离为约束条件,提出一种有效的解析方法能够较方便地求出并联机器人的正解,并给出数值实例,利用数学软件Matlab对计算过程进行编程,最后得出预期的计算结果,此方法可用来进一步研究执行平台的工作空间,而且适用于任何并联机器人。

特殊3-PRS并联机器人运动分析

建立了 P副平行于固定平台法线的 3- PRS并联机器人的运动反解数学模型。分析了当给定运动平台中心法线与固定平台中心法线之间夹角 ,并使运动平台法线绕固定平台中心法线旋转时 ,运动平台中心以及中心法线上一点的运动轨迹。分析表明 ,该 3-

基于符号运算的3-PRS并联机器人速度运动学分析

在3-PRS并联机器人设计与控制过程中,求解其输入与末端位姿之间速度及加速度的传递关系是工作重点,但该解析表达式比较复杂。通过直接采用对时间求导数的方法,得到3-PRS并联机器人速度运动学的解析表达式。针对推导复杂的问题,利用MATLAB提供的符号推导函数,直接求得输入输出间速度与加速度关系表达式中矩阵的解析表达式;用替换函数将变量替换为具体的数值得到最终的数值解。给出了具体计算程序,最后用算例验证了该方法的可行性及程序的有效性。结果表明:采用MATLAB的符号推导功能,可以方便地用解析法及数值法对3-PRS的速度运动学进行研究.

3PRS并联机器人运动仿真的实现

建立3PRS型三足并联机器人模型,基于Borland C++Bu ilder 6软件,调用Open GL三维图形库,实现3PRS并联机器人的运动仿真,给出详细的设计步骤和运行结果。用户可以对3PRS并联机器人的结构参数进行修改,并选择滑杆的运动方式,也可以对机器人进行一系列操作。界面设计简洁实用,仿真速度可达20帧/s,机器人可平滑运动。

基于虚拟样机的倾斜导轨式3-PRS并联机器人的设计与分析

以3-PRS并联机器人为研究对象,采用倾斜导轨式布置3个滑块为驱动,应用虚拟样机技术,在Solid Works和Adams平台上进行了并联机器人的建模、仿真和运动学分析,从而获得该机构的运动特性曲线,为并联机器人机构学的发展和潜在的工业应用提供了理论基础。

一种3-PRS并联机器人的姿态空间分析

介绍一种3-PRS并联机器人的结构布局特点,基于其位置反解及结构约束条件,绘制其姿态空间的三维视图,并定量分析该并联机器人的机构尺寸参数对姿态空间范围的影响,为该并联机器人的设计与实用化提供理论依据.

3-PSS柔性并联微操作机器人柔度分析

柔度矩阵建模是进行全柔性机构分析的基础。针对3-PSS型柔性并联微操作机器人,首先基于坐标变换法计算机构单条支链柔度矩阵,并基于此建立机器人整体柔度矩阵模型。然后进行数值算例计算和Ansys有限元仿真分析,并将理论计算结果与有限元分析结果进行对比,验证了柔度矩阵建模的正确性。最后对柔性并联机器人进行了柔度性能分析,并得出了机构的结构参数对柔度的影响规律,分析结果对3-PSS型柔性并联机构的结构优化设计提供了依据。

3-PRS型三足并联机器人位置逆解分析

建立3-PRS型三足并联机器人模型,介绍其结构特点,依据其机构特点,分析其运动学约束方程,然后直接采用空间坐标变换法,建立其运动学位置逆解模型,最后举一实例对此逆解模型进行验证分析。运用此方法推导比较简单,易于程序化。

基于PSO优化模糊PID的3-PRS并联机器人控制仿真分析

针对 3-PRS 并联机器人系统存在多输入输出、强耦合和非线性等特点,在对机器人进行轨迹跟踪控制时,通常使用传统 PID 和模糊 PID 算法在参数整定过程中存在控制性差,严重影响其轨迹控制的问题,提出了一种粒子群优化算法快速调整模糊 PID 参数的方法。通过将现有机器人与 3-PRS 并联机器人的结构进行对比分析,结合现有的研究方法,为提高仿真的真实性和有效性,建立并联机器人单个支链的传递函数代替其机械模型。在 MATLAB 软件中,根据控制方式设计了传统 PID 和模糊 PID 的 Simulink 仿真模型。为提高控制系统的控制精度,在模糊 PID 控制算法的基础上采用具有算法规则简单、效率高、算法收敛速度快以及可调参数少的粒子群算法对模糊 PID 控制器的量化因子 K、K和比例因子 K等参数进行优化求解,并通过对比分析该并联机器人系统在 3 种控制算法下位移的响应状况和系统抗干扰的性能。研究结果表明,采用算法优化模糊 PID 参数的量化因子 K为 0.05,K为 0.1,K为 2.5 时,使系统具有快速响应和更好的抗干扰能力,并提高了并联机器人的轨迹跟踪精度,有效验证了该优化方法具有一定的可行性。

3-RPR平面并联机器人工作空间研究

对平面3自由度3-RPR并联机器人的工作空间的求解方法与性质进行了探讨。分析了3-RPR并联机器人工作空间的影响因素,以支腿长度约束、支腿与动平台交汇条件以及支腿与动平台夹角限制为约束条件,并采用快速极坐标搜索法确定了3-RPR并联机器人的工作空间。研究了构型参数与工作空间的关系。

3-RPS并联机器人静力学研究及SimMechanics仿真

针对传统的建模方法忽略连杆自身重力并具有较大误差这一问题,对单个杆件在铰链约束及重力作用下的受力情况进行分析,推导出机器人处于任意位姿时连杆受力与动平台负载力(矩)二者的关系,从而建立了3-RPS并联机器人完整的静力学模型.利用Matlab的SimMechanics和Simulink模块库构造出该3-RPS并联机器人的仿真模型,对该模型进行受力仿真,验证了静力学模型的正确性.该研究同样适用于其他种类的3自由度并联机器人.

3-RPS并联机器人运动可靠性仿真研究

利用ADAMS 12.0建立多体系统仿真模型:首先在ADAMS/View模块下建立参数化的虚拟样机模型。利用ADAMS软件提供的Point Motion、Measure和Spline等功能,获得机器人位姿正反解。考虑杆长误差和球副位置误差服从正态分布的情况下,利用随机抽样获得不同模型的实现,通过仿真得到机器人末端执行器的多组运动轨迹,并用文本文件记录相应的数据结果。最后由统计计算得出任意时刻的机器人运动可靠度。该方法不涉及复杂的数学推导,计算精度高,求解周期短,为设计人员提供了一定的参考,适合于工程应用。

基于螺旋理论对3-RPS并联机器人运动学分析及仿真

3-RPS型并联机构具有3个结构对称的支链形式,每个支链由一个转动副连接基座,一个球面副与动平台相连接,转动副与球面副由移动副所连接。采用螺旋理论对3-RPS型并联机器人自由度分析,采用反螺旋的方法建立约束雅可比矩阵、运动雅可比矩阵和完整雅可比矩阵,导出了动平台的速度到驱动关节速度之间的映射,从而计算出末端执行器的速度、加速度并进行奇异性分析。基于Matlab SimMechanics软件建立3-RPS型并联机器人仿真模型,进行运动学仿真对比研究,结果表明:动平台的实际输出变化与给定的参考值变化基本相符,验证了该建模方法的正确性。

一种空间3自由度并联机器人的工作空间和转动能力分析

研究一种空间3自由度并联机器人(HANA)的工作空间和转动能力.该机器人由定平台、动平台和三个连接支链组成,其动平台相对于定平台具有2个移动和1个转动自由度。该机器人具有以下特性:工作空间内无奇异;单自由度铰链结构和高转动能力。其具有显式封闭解的运动学反解有利于用几何方法表达其工作空间.文中首先分析其定姿态和可达工作空间;然后定义了一种评价转动能力的性能指标,并用该指标详细考查了该并联机器人的转动能力特性;最后得出了转动能力性能指标在其工作空间内的分别,这有助于进一步了解该机器人在工作空间内每一点的转动能力。该并联机器人可以广泛地应用在工业机器人、飞行模拟器、微型机器人和并联机床等行业。

一种基于3-RPC并联机构的新型步行机器人

并联机构结构简单且具有较高的承载能力,将并联机构用于步行机器人,能够在很大程度上提高步行机器人的载重和行走效率,为此提出一种新型的步行机器人。该机器人本体采用3-RPC并联机构,具有3移动自由度,可以在不调整身体姿态的情况下向任意方向移动。采用螺旋理论分析该机器人实现三维移动的机构学原理并验证了自由度,给出位置反解的算法并绘出工作空间,结合3+3步态对机器人的行走运动进行运动学动态仿真分析,仿真结果显示机器人可以实现连续行走且步态平稳,表明该设计正确合理,具有一定的可行性。此外,由于采用并联机构,与传统多足步行机器人相比,该机器人还有容易得到位置反解等优点,有利于步行机器人的结构设计与运动规划,也拓宽并联机构的应用领域。