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Topology Search of 3-DOF Translational Parallel Manipulators with Three Identical Limbs for Leg Mechanisms 被引量:4
1
作者 WANG Mingfeng CECCARELLI Marco 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第4期666-675,共10页
Three-degree of freedom(3-DOF) translational parallel manipulators(TPMs) have been widely studied both in industry and academia in the past decades. However, most architectures of 3-DOF TPMs are created mainly on ... Three-degree of freedom(3-DOF) translational parallel manipulators(TPMs) have been widely studied both in industry and academia in the past decades. However, most architectures of 3-DOF TPMs are created mainly on designers' intuition, empirical knowledge, or associative reasoning and the topology synthesis researches of 3-DOF TPMs are still limited. In order to find out the atlas of designs for 3-DOF TPMs, a topology search is presented for enumeration of 3-DOF TPMs whose limbs can be modeled as 5-DOF serial chains. The proposed topology search of 3-DOF TPMs is aimed to overcome the sensitivities of the design solution of a 3-DOF TPM for a LARM leg mechanism in a biped robot. The topology search, which is based on the concept of generation and specialization in graph theory, is reported as a step-by-step procedure with desired specifications, principle and rules of generalization, design requirements and constraints, and algorithm of number synthesis. In order to obtain new feasible designs for a chosen example and to limit the search domain under general considerations, one topological generalized kinematic chain is chosen to be specialized. An atlas of new feasible designs is obtained and analyzed for a specific solution as leg mechanisms. The proposed methodology provides a topology search for 3-DOF TPMs for leg mechanisms, but it can be also expanded for other applications and tasks. 展开更多
关键词 topology search 3-DOF translational parallel manipulators(TPMs) creative design leg mechanisms
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NOVEL 6-SPS PARALLEL 3-DIMENSIONAL PLATFORM MANIPULATOR AND ITS FORCE/MOTION TRANSMISSION ANALYSIS 被引量:2
2
作者 Jin Zhenlin School of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, ChinaGao Feng Hebei University of Technology 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2002年第4期298-302,共5页
The unique design for a novel 6-SPS parallel 3-dimensional platformmanipulator with an orthogonal configuration is investigated. The layout feature of the parallelmanipulator is described. Its force/motion transmissio... The unique design for a novel 6-SPS parallel 3-dimensional platformmanipulator with an orthogonal configuration is investigated. The layout feature of the parallelmanipulator is described. Its force/motion transmission capability, evaluation criteria arepresented. At the orthogonal configuration, the criteria and the relationships between the criteriaand the link lengths are analyzed, which is important since it can provide designer a piece ofvaluable information about how to choose the linear actuators. From the analysis of the results itis shown that the force/motion transmission capabilities of the parallel manipulator arecharacterized by isotropy at the orthogonal configuration. The manipulator is particularly suitablefor certain applications in 6-DOF micromanipulators and 6-axis force/moment transducers. 展开更多
关键词 6-SPS parallel manipulator 3-dimensional platform manipulator ISOTROPY
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6自由度3-PRPS并联机器人运动规划分析及仿真 被引量:2
3
作者 彭凯 王建平 +1 位作者 李晓峰 胡红专 《机械研究与应用》 2010年第5期25-28,33,共5页
6自由度3-PRRS机构是基于Stewart平台设计出来的一种特殊构型的新型并联机构。为了准确分析该机构运动学特性并从运动规划角度研究机构关键参数与机构运动的关系,建立了有效的运动学模型对机构进行分析,给出了位置反解,同时面向工程应... 6自由度3-PRRS机构是基于Stewart平台设计出来的一种特殊构型的新型并联机构。为了准确分析该机构运动学特性并从运动规划角度研究机构关键参数与机构运动的关系,建立了有效的运动学模型对机构进行分析,给出了位置反解,同时面向工程应用提出了运动规划,然后利用ADAMS软件进行仿真分析。其中建立了不同平台尺寸比率k的模型,对动平台施加运动来观察、研究比率k的变化对连杆运动产生的影响,给出了3-PRRS机构关键参数比率k与机构运动的关系。分析结果为该类型机构位置反解研究提供了可行路径,避免了大量的数学计算和编程工作,提高了工作效率;并有助于在3-PRRS机构设计中,针对不同应用场景合理选择不同的参数模型。 展开更多
关键词 3-prps机构 逆运动学 运动规划
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Three-degree-of-freedom Parallel Manipulator to Track the Sun for Concentrated Solar Power Systems 被引量:1
4
作者 ASHITH SHYAM R B GHOSAL A 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第4期793-800,共8页
In concentrated solar power(CSP) generating stations, incident solar energy is reflected from a large number of mirrors or heliostats to a faraway receiver. In typical CSP installations, the mirror needs to be moved... In concentrated solar power(CSP) generating stations, incident solar energy is reflected from a large number of mirrors or heliostats to a faraway receiver. In typical CSP installations, the mirror needs to be moved about two axes independently using two actuators in series with the mirror effectively mounted at a single point. A three degree-of-freedom parallel manipulator, namely the 3-RPS parallel manipulator, is proposed to track the sun. The proposed 3-RPS parallel manipulator supports the load of the mirror, structure and wind loading at three points resulting in less deflection, and thus a much larger mirror can be moved with the required tracking accuracy and without increasing the weight of the support structure. The kinematics equations to determine motion of the actuated prismatic joints in the 3-RPS parallel manipulator such that the sun's rays are reflected on to a stationary receiver are developed. Using finite element analysis, it is shown that for same sized mirror, wind loading and maximum deflection requirement, the weight of the support structure is between 15% and 60% less with the 3-RPS parallel manipulator when compared to azimuth-elevation or the target-aligned configurations. 展开更多
关键词 3-RPS parallel manipulator HELIOSTAT Solar tracking
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Dynamics and control of variable geometry truss manipulator 被引量:1
5
作者 Xiaofeng LIU Qishuai WANG +1 位作者 Haiquan LI Guoping CAI 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2017年第2期243-262,共20页
Variable geometry truss manipulator (VGTM) has potential to work in the future space applications, of which a dynamic model is important to dynamic analysis and control of the system. In this paper, an approach is p... Variable geometry truss manipulator (VGTM) has potential to work in the future space applications, of which a dynamic model is important to dynamic analysis and control of the system. In this paper, an approach is presented to model the dynamic equations of a VGTM by independent variables, which consists of two double-octahedral truss units and a 3-revolute-prismatic-spherical (3-RPS) parallel manipulator. In this ap- proach, the kinematic recursive relations of two adjacent bodies and geometric constrains are used to deduce the kinematic equations of the VGTM, and Jourdain's velocity varia- tion principle is adopted to establish the dynamic equations of the system. The validity of the proposed dynamic model is verified by comparison of numerical simulations with the software ADAMS. Besides, an active controller for trajectory tracking of the system is designed by the computed torque method. The effectiveness of the controller is numer- ically proved. 展开更多
关键词 variable geometry truss manipulator (VGTM) double-octahedral truss unit 3-revolute-prismatic-spherical 3-RPS) parallel manipulator dynamic modeling activecontrol
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3-RRS并联机构运动学传动性能分析 被引量:9
6
作者 郭玉 李彬 赵新华 《机械设计》 CSCD 北大核心 2015年第3期72-76,共5页
以3-RRS并联机构为研究对象,利用几何法对其位置逆解进行分析,得到机构位置逆解的显式表达。借助螺旋理论,建立机构的全雅可比矩阵,通过定义机构支链的输入与输出力/力矩传动效率系数,对该机构的运动学传动性能进行研究,为后续的机构尺... 以3-RRS并联机构为研究对象,利用几何法对其位置逆解进行分析,得到机构位置逆解的显式表达。借助螺旋理论,建立机构的全雅可比矩阵,通过定义机构支链的输入与输出力/力矩传动效率系数,对该机构的运动学传动性能进行研究,为后续的机构尺度优化提供了理论依据。 展开更多
关键词 3-RRS并联机器人 位置逆解 雅可比矩阵 传动性能
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3-RPS并联机构的主动力和约束力分析 被引量:17
7
作者 赵燕 黄真 《燕山大学学报》 CAS 2008年第4期299-303,339,共6页
对3-RPS并联机构进行了动力分析。首先,通过列出所有构件的力和力矩平衡方程确定驱动力和平台受到的约束反力,即3-RPS机构的球副反力。当主动力和球副反力得到,其它约束力就迎刃而解。本文给出了2个数值算例,求出了主动力和全部运动副... 对3-RPS并联机构进行了动力分析。首先,通过列出所有构件的力和力矩平衡方程确定驱动力和平台受到的约束反力,即3-RPS机构的球副反力。当主动力和球副反力得到,其它约束力就迎刃而解。本文给出了2个数值算例,求出了主动力和全部运动副的约束反力。并通过此例讨论这种方法的优缺点和将来的发展。 展开更多
关键词 3-RPS并联机构 运动学 动力分析 主动力 约束反力
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一平动两转动3-UPU并联机构奇异性分析 被引量:6
8
作者 吴金波 韩鹏 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第9期1313-1317,共5页
应用线几何工具和旋量理论分析了一平动两转动3-UPU并联机构的奇异形位。根据动平台的静力学平衡条件,推导出机构的6×6 Jacobian矩阵,该Jacobian矩阵也可看作6个线矢量的集合,基于这些线矢量的线性相关性,可识别出机构的奇异形位... 应用线几何工具和旋量理论分析了一平动两转动3-UPU并联机构的奇异形位。根据动平台的静力学平衡条件,推导出机构的6×6 Jacobian矩阵,该Jacobian矩阵也可看作6个线矢量的集合,基于这些线矢量的线性相关性,可识别出机构的奇异形位。引入线性丛逼近算法(LCAA)定义和分析了机构的结构和约束奇异形位,这两种奇异形位均和机构得到多余的自由度相关,文中统称为并联奇异;LCAA算法可得到用旋量坐标表示的最近线性丛的轴线和节距,当并联机构处于或接近奇异形位运动时,该线性丛的轴线和节距提供了机构自运动的额外信息。给出了3-UPU并联机构奇异性分析的实例。 展开更多
关键词 并联机构 3-UPU 奇异性分析 线几何 旋量理论
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考虑干涉的平面3-RRR并联机构的最优化工作空间设计 被引量:5
9
作者 陶宗杰 安琦 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期239-244,共6页
根据干涉对平面机构工作空间的影响,利用避免干涉设计方法,以平面3-RRR型并联机构为研究对象,建立了一种具有最大化工作空间的新型平面3-RRR并联机构,并对该机构进行数学建模分析。在建立杆件的运动模型的基础上,得到了机构干涉产生的条... 根据干涉对平面机构工作空间的影响,利用避免干涉设计方法,以平面3-RRR型并联机构为研究对象,建立了一种具有最大化工作空间的新型平面3-RRR并联机构,并对该机构进行数学建模分析。在建立杆件的运动模型的基础上,得到了机构干涉产生的条件,通过数值计算方法,得到杆件形状系数α1和α2变化对平面并联机构空间范围的影响规律。数值模拟了该新型平面机构的工作空间范围曲面,计算绘制了空间干涉范围图形。此外,使用解析方法对该机构的奇异位形进行了分析。解决了最小化机构运动干涉的问题,对机构运动空间进行了最优化,该最优化设计方法也可以应用于其他平面机构。 展开更多
关键词 工作空间 平面3-RRR并联机构 干涉 优化方法
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2(3-RPS)并串运动平台的奇异性分析 被引量:3
10
作者 梁辉 李伟 +1 位作者 赵宇 胡同帅 《青岛科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第1期67-72,共6页
并串联机构相对纯并联机构能够增大工作空间,同时能够增加动平台的灵活性。以2(3-RPS)并串运动平台为例,给出了并串运动平台的力雅克比矩阵的推导方法以及发生奇异的条件。首先,基于螺旋理论,分析了上下3-RPS并联机构支链的运动螺旋系... 并串联机构相对纯并联机构能够增大工作空间,同时能够增加动平台的灵活性。以2(3-RPS)并串运动平台为例,给出了并串运动平台的力雅克比矩阵的推导方法以及发生奇异的条件。首先,基于螺旋理论,分析了上下3-RPS并联机构支链的运动螺旋系和约束反螺旋;然后运用互易积理论,得到了2(3-RPS)并串运动平台的完整运动雅克比矩阵,在此基础上,建立了该机构的静力平衡方程和力雅克比矩阵,发现该矩阵是由2个3-RPS并联机构运动雅克比矩阵的转置而联立组成的6×12矩阵。最后,通过分析力雅克比矩阵是否降秩,具体分析了2(3-RPS)并串运动平台的约束奇异、运动奇异以及混合奇异位形。 展开更多
关键词 并串联机构 螺旋理论 雅克比矩阵 2(3-RPS) 奇异位形
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基于MATLAB的3-RPS并联机构控制系统仿真 被引量:5
11
作者 王爱国 陈健伟 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期172-180,共9页
针对传统螺旋法求解并联机构Jacobian矩阵的缺陷,提出了一种基于并联机构微运动分析的微位移法.该微位移法在求解过程中可避免求解超越方程组的难题,且得到的Jacobian矩阵为非奇异方阵.同时,针对并联机构传统控制器轨迹跟踪精度低的问题... 针对传统螺旋法求解并联机构Jacobian矩阵的缺陷,提出了一种基于并联机构微运动分析的微位移法.该微位移法在求解过程中可避免求解超越方程组的难题,且得到的Jacobian矩阵为非奇异方阵.同时,针对并联机构传统控制器轨迹跟踪精度低的问题,设计了一种基于并联机构动力学方程和比例切换控制律的滑模变结构控制器(SMC).首先,建立机构的MATLAB/SimMechanics仿真分析模型,采用微位移法求解并联机构的Jacobian矩阵,为控制系统提供理论参考输入值.其次,设计SMC控制器,运用Lyapunov函数证明控制器的稳定性;最后,分别建立机构PID控制和SMC控制系统的MATLAB/Simulink框图,对其进行仿真分析与对比.结果表明:SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的精度高,稳态误差小,且鲁棒性强,响应速度快,从而验证了SMC控制的有效性. 展开更多
关键词 3-RPS并联机构 微位移法 PID控制 SMC控制 MATLAB仿真
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遗传算法优化的运动冗余3-PRRR平面并联机械手控制研究 被引量:8
12
作者 邓小芳 高锐 孙贵生 《中国工程机械学报》 北大核心 2019年第5期407-412,418,共7页
针对传统3-RRR平面并联机械手在奇点位置需要致动力矩无限大,无法实现平滑轨迹跟踪的问题,提出平面3-PRRR冗余并联机械手构形,基于雅可比矩阵方法建立了机械手的致动力矩模型.为避免运动奇点,提出一种利用二进制编码遗传算法,实现运动... 针对传统3-RRR平面并联机械手在奇点位置需要致动力矩无限大,无法实现平滑轨迹跟踪的问题,提出平面3-PRRR冗余并联机械手构形,基于雅可比矩阵方法建立了机械手的致动力矩模型.为避免运动奇点,提出一种利用二进制编码遗传算法,实现运动冗余平面并联机构跟踪期望轨迹的最小驱动力矩的优化方法.通过数学软件Matlab/Simulink对直线运动轨迹的非冗余3-RRR机械手、1-DOKR、2-DOKR和3-DOKR冗余机械手进行仿真,并进行了对比分析.结果表明:在轨迹上通过奇异点时,冗余机械手的输出力矩为较低的有限值,其致动力矩远低于非冗余机械手,随着自由度的增大,致动力矩进一步减小,最小致动力矩仅为原来的5.7%,证明了运动冗余的有效性. 展开更多
关键词 运动冗余 平面并联机械手 遗传算法 致动力矩 3-PRRR
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基于一种半开式滑槽球副的3-PSP并联平台设计 被引量:1
13
作者 甘新基 贾雨璇 谢哲东 《北华大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第4期555-560,共6页
提出在并联机构中应用一种1移动3转动半开式滑槽球副结构,该运动副将1个移动副和1个球副集成为一个复合的运动副,可以缩短并联机构中支链的尺寸链,有助于提高并联机构精度.基于半开式滑槽球副设计了一种3自由度(3-DOF)PSP三轴并联平台,... 提出在并联机构中应用一种1移动3转动半开式滑槽球副结构,该运动副将1个移动副和1个球副集成为一个复合的运动副,可以缩短并联机构中支链的尺寸链,有助于提高并联机构精度.基于半开式滑槽球副设计了一种3自由度(3-DOF)PSP三轴并联平台,通过对此机构进行的运动分析和支链的精度分析,导出各个支链的逆解方程,同时根据影响支链运动精度的各个因素给出支链系统误差的线性补偿方程,证明此并联机构具有易于控制、运动精度高的优势. 展开更多
关键词 并联平台 球副 3-DOF 3-PSP
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3-RRRT并联机器人插补算法及其误差分析 被引量:5
14
作者 雷奶华 赵新华 杨玉维 《天津理工大学学报》 2005年第1期50-53,共4页
结合3 RRRT并联机器人数控系统的开发,提出了粗、精插补策略和算法,研究了插补误差的分布规律.结果表明,在3 RRRT并联机器人数控系统中,精插补误差可以忽略不计.
关键词 3-RRRT并联机器人 插补算法 误差分析 数控系统
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3-HSS虚轴机床位置正解算法 被引量:3
15
作者 倪雁冰 王洋 +3 位作者 张玉敏 李亚 梅江平 黄田 《机械设计》 CSCD 北大核心 2000年第5期10-11,共2页
结合虚轴机床的结构特点 ,运用矢量法推导出了三平动自由度虚轴机床位置正解解析模型 ,解决了数控系统中位置显示、软限位设置问题。研究成果已成功地应用于一台并联机床样机的开发。
关键词 虚轴机床 并联机器人 位置正确算法
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平面3-RRR并联机构的自激振动实验研究 被引量:1
16
作者 刘胜 邱志成 张宪民 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期24-30,67,共8页
从平面3-RRR并联机构的位形和关节驱动两方面,研究了位形的奇异性和驱动电机的伺服增益对机器人自激振动现象的影响.首先建立了平面3-RRR并联机构的运动约束方程,求导得到速度约束方程和加速度约束方程,给出位置、速度、加速度的正、逆... 从平面3-RRR并联机构的位形和关节驱动两方面,研究了位形的奇异性和驱动电机的伺服增益对机器人自激振动现象的影响.首先建立了平面3-RRR并联机构的运动约束方程,求导得到速度约束方程和加速度约束方程,给出位置、速度、加速度的正、逆解,利用速度雅可比矩阵分析奇异特性;然后搭建了实验系统,分析驱动电机的控制原理,分别测试在奇异位形和非奇异位形的自激振动,通过传感器测试驱动关节的位移、速度和加速度,并进行正解得到动平台的位置和加速度,正解得到的加速度与动平台实测加速度吻合较好;最后通过调整驱动电机的伺服增益避免了非奇异位形处的自激振动. 展开更多
关键词 机器人 平面3-RRR并联机构 自激振动 奇异性 伺服系统
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3-RPC并联机构微运动分析及控制仿真 被引量:1
17
作者 陈健伟 朱大昌 +1 位作者 张荣兴 朱城伟 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第2期222-225,230,共5页
采用微运动法求解并联机构的Jacobian矩阵,可避免传统螺旋法解超越方程组的难题,且得到的矩阵是非奇异方阵。基于3-RPC并联机构模型,运用微运动法求解机构的Jacobian矩阵,将其作为控制系统的输入输出理论参考值。建立机构的Solid Works... 采用微运动法求解并联机构的Jacobian矩阵,可避免传统螺旋法解超越方程组的难题,且得到的矩阵是非奇异方阵。基于3-RPC并联机构模型,运用微运动法求解机构的Jacobian矩阵,将其作为控制系统的输入输出理论参考值。建立机构的Solid Works三维模型,并转化为Matlab/Sim Mechanics仿真分析模型。基于比例切换控制律设计滑模变结构控制器(SMC),采用Lyapunov函数证明SMC控制器的稳定性,分别建立PID控制器和SMC控制器的Matlab/Simulink系统框图并进行仿真分析与对比,结果表明:SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的高,且响应速度快,鲁棒性强,从而验证了SMC控制的有效性。 展开更多
关键词 3-RPC并联机构 微运动分析 PID控制 SMC控制 MATLAB仿真
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3-RRRT并联机器人位置分析 被引量:6
18
作者 杨玉维 赵新华 雷奶华 《天津理工学院学报》 2004年第3期52-56,共5页
本文旨在研究和分析3 RRRT并联机器人位置的正、反解问题.运用了齐次坐标系法和空间矢量法对3 RRRT并联机器人机构进行了分析,用解析的方法给出了该并联机器人的8组位置反解,采用数值方法给出了该并联机器人的位置正解.并基于I deas系... 本文旨在研究和分析3 RRRT并联机器人位置的正、反解问题.运用了齐次坐标系法和空间矢量法对3 RRRT并联机器人机构进行了分析,用解析的方法给出了该并联机器人的8组位置反解,采用数值方法给出了该并联机器人的位置正解.并基于I deas系统下的实体模型,应用MATLAB语言及其优化工具箱,实例验证了该数学模型的正确性. 展开更多
关键词 并联机器人 位置分析 三自由度 机构
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3-RPR平面并联机器人工作空间研究 被引量:5
19
作者 肖红军 《电子科技》 2010年第10期114-117,127,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 并联机器人 3-RPR 工作空间 快速极坐标搜索法
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最优化3-RRR球面并联机器人路径规划方法 被引量:1
20
作者 陶宗杰 安琦 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期267-272,共6页
针对3-RRR球面机器人进行了路径规划方法的讨论,将一种快速寻找最短路径的橡皮筋算法推广到了三维空间,并编制了伪代码。对机器人运动学方程进行了计算分析,得到了其工作空间点云模型。根据其可定向性周期空间的拓扑特性,确定最短路径... 针对3-RRR球面机器人进行了路径规划方法的讨论,将一种快速寻找最短路径的橡皮筋算法推广到了三维空间,并编制了伪代码。对机器人运动学方程进行了计算分析,得到了其工作空间点云模型。根据其可定向性周期空间的拓扑特性,确定最短路径找寻方向。通过4组算例验证了能量最省路径规划方法的可行性,并给出了各自的点云图,以及1组电机转角的变化曲线。 展开更多
关键词 路径规划 3-RRR球面并联机器人 点云模型 橡皮筋算法 周期空间
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