对称3-PRR并联机构的运动学分析与仿真

以对称3-PRR平面并联机构为研究对象,通过矢量分析建立了3-PRR并联机构的运动学模型。采用坐标变换法建立了机构的运动学方程,并对机构的位置正逆解进行了理论求解和Matlab求解,在理论求解机构位置正解时使用了半角公式法。运用Pro/E的Mechanism模块对机构进行了运动学仿真,并将动平台中心点的仿真轨迹与规划的路径进行了比较,验证了建模方法的正确性及机构的可行性。

空间3-PRR并联机构的奇异性及其在不规则曲面雕刻机中的应用

提出了一种空间3-PRR并联机构,该并联机构所有转动副的轴线均相互平行。基于螺旋理论计算得到1R2T机构具有3个自由度。用闭环矢量法求得并联机构的运动反解,基于运动反解求出了机构的Jacobian矩阵,并利用矩阵获得了该机构的两种奇异位形。由给定参数和约束条件,采用工作空间搜索法求得动平台的可达工作空间,给出了并联机构用于不规则曲面雕刻机的应用实例。实验研究表明,该机构可以满足雕刻的需求。

新型3-PRRS并联机构动力学分析与控制策略

对应用于虚拟轴并联机床的新型少支链六自由度3-PRRS并联机构进行动力学分析,利用影响系数法推导出从任务空间到关节空间的速度和加速度的映射关系,并利用虚功原理法构建了3-PRRS并联机构完整的动力学模型,推导出驱动关节上驱动力的解析表达式。利用MATLAB软件对机构进行理论数值计算,运用ADAMS软件建立机构的动力学模型,进行并联机构的动力学仿真分析。结果表明:数值计算的结果与虚拟仿真分析结果是一致的,验证了机构的速度、加速度和驱动力的正确性。最后简述了所采用的控制策略,该策略能在有效载荷变化的情况下改变反馈增益,控制效果较好。

3-PRRS并联机构多目标可靠性优化设计

以提高并联机构多目标优化设计结果的可靠性为目的。首先构建3-PRRS并联机构多目标优化设计模型,基于Isight集成Matlab软件,利用试验设计和多目标优化算法进行多目标确定性优化设计。然后分析3-PRRS并联机构在设计制造中所涉及到的随机不确定性因素,基于Isight进行6Sigma可靠性分析以及考虑随机不确定性因素的6Sigma优化,建立一种高效的考虑不确定性的3-PRRS并联机构多目标可靠性优化方法。研究结果表明,考虑不确定因素的多目标优化设计方法得到的最佳设计解可靠度更高,更加符合设计要求。

3-PRRS六自由度并联机构奇异位形研究

研究一种应用于虚拟轴并联机床的新型少支链3-PRRS六自由度并联机构,通过建立3-PRRS并联机构的封闭矢量方程,构建运动学模型,求导得到机构的速度输入输出关系。利用MATLAB软件编程得到机构的速度曲线,并采用ADAMS软件对机构进行运动学仿真,仿真结果与理论分析一致,表明理论分析的正确性。利用机构的速度输入输出关系分析了边界奇异并利用变量代换化简推导位形奇异轨迹的解析表达式,并通过计算机仿真给出机构的位形奇异轨迹的三维可视化描述,为该并联机构在虚拟轴并联机床的轨迹规划和控制方面提供了重要的理论指导。

基于拓扑优化理论的3-PRR型全柔顺并联机构构型设计及实验测试

采用微运动学原理和同构特性计算传统的3-PRR并联机构的微分Jacobian矩阵,以微分Jacobian矩阵为运动约束,以优化前后材料体积比为约束条件,以柔度最小化为优化目标构建3-PRR型全柔顺并联机构的SIMP优化模型,运用Opti Struct求解器求得3-PRR型全柔顺并联机构的最佳构型,并对最终的构型进行加工制造和实验测试。理论和实验研究表明:基于同构性构造的3-PRR并联机构与基于拓扑优化设计的3-PRR型全柔顺并联机构对比,微运动特性具有一致性且均处于同一微分数量级。拓扑优化理论在工程结构优化问题中的应用具有一定的参考价值。

三自由度平面并联机构位姿分析

并联机器人由于优点众多而广泛应用于各个领域。以3-PRR平面并联机构为研究对象,用Pro/E软件进行了三维实体建模,绘出了并联机构的简图,解决了机构的正解问题。运用蒙特卡罗法求出了不同角度的工作空间。这种研究方法同样可以用来求解其他类型的并联机构的工作空间。

3-PRR全柔顺并联机构的水平集多目标拓扑优化设计及灵敏度分析

采用同构映射和微分运动学原理并基于显式运动副的传统3-PRR型并联机构,推导其微运动Jacobian矩阵.基于水平集方法,定义柔度最小化为优化目标函数,以微运动Jacobian矩阵为输入、输出映射的运动约束,以优化前后的材料体积分数为优化约束,构建3-PRR全柔顺并联机构的优化模型,运用OptiStruct优化求解器,求解出3-PRR全柔顺并联机构的最佳构型和设计灵敏度.研究表明：所设计的3-PRR全柔顺并联机构与传统3-PRR型并联机构具有一致的微运动特性,优化结果的柔度值达到最小化的同时,能有效地消除应力集中现象.该理论分析和仿真优化对平面乃至空间弹性微变形机构,甚至是智能蠕动机构的最佳构型设计具有切实可行的意义.