3-TPT型并联机床的精度分析与仿真

为提高3-TPT型并联机床的运动精度，解决杆长误差和铰链间隙误差的影响问题，将3-TPT型并联机床的各条支链作为假想的单开链，利用矩阵法结合从运动学方程微分得到的结论，推导出杆长误差和铰链间隙误差与终端动平台位置误差的映射关系。以东北大学研制的3-TPT型并联机床为模型，在MATLAB下利用蒙特卡洛方法分析了工作空间内杆长误差和铰链间隙误差对终端运动精度的影响规律。仿真结果表明，该机床的终端输出误差较小，约为输入误差的1／15～1／12．5，基于该构型的试验平台可达到较高的运动精度。

基于ANSYS的3-TPT并联机床静刚度有限元分析

利用大型有限元分析软件ANSYS对东北大学研制的3-TPT并联机床在某一工作位置的三种不同受力情况下的机床主体结构进行了线性静态分析,得出了该机床的刚度和应力分布情况,其分析结果和实际情况基本吻合,为机床的局部改进和后续的优化提供了依据。

3-TPT平台误差的蒙特卡洛模拟

通过对3-TPT五自由度并联机床机构进行分析,建立了误差分析数学模型,在此基础上,利用蒙特卡洛技术模拟分析了驱动杆杆长误差、虎克铰间隙对运动平台误差的影响.结果表明,该并联机构的输出误差较小,满足精度要求.此研究为实际误差的补偿及机构设计参数的优化奠定了理论基础,同时也为并联机构的误差估计提供了一种方法.

3-TPT并联机床的误差分析

并联机床作为新一代的数控机床,虽然较传统机床有许多优点,但其精度还不是很好。以3-TPT并联机床为例,分析驱动杆杆长误差以及铰链点位置误差对其运动平台位置误差的影响,建立了误差模型,并用MATLAB软件进行了仿真。从仿真结果可以看出:运动平台的位置误差随着机床结构尺寸的增加而增大,离定平台越远位置误差越大。通过分析仿真结果,为机床机构的进一步优化以及误差补偿奠定了基础。

3-UPU并联机床关于3D自由曲面刻字的计算机辅助几何法

基于一种新的计算机辅助变量几何法,以新型3-dof(3自由度)3-UPU并联机床为对象,加工具有任意复杂形状的工件以及在任意3D自由曲面或平面上刻字。通过几何约束和尺寸驱动技术,先建立3-UPU并联模拟机构,再构造任意3D自由曲面和刀具轨迹的引导平面,与3-UPU模拟并联机构合成,得到用于加工任意3D自由曲面的模拟并联机床。给定加工路径,各驱动杆长和动平台的位置能自动求解出来。通过解析的方法验证对比,得出计算机辅助变量几何法不仅简单直观,而且省去了大量的编程计算。

基于Monte Carlo方法对3-PUU并联机床工作空间的优化分析

以固体火箭发动机复杂药柱整形为背景,提出了一种具有三个平动自由度的PUU并联机床。首先求解并联机床的运动学逆解方程,通过考虑其结构约束条件,以工作空间最大化作为设计目标,然后采用Monte Carlo方法对该并联机床的工作空间进行了优化分析,最后根据优化结果及机床的设计目标对工作空间进行算例分析,并利用Matlab软件仿真得到并联机床工作空间的实体模型,为该机床合理设计提供了理论基础。

一种新型3-PRS并联机构及其工作空间分析

设计了一种新型三自由度可调工作空间3-PRS并联机构,建立了该机构的逆向运动学数学模型,给出了机构的主要约束,运用蒙特卡洛方法绘制出不同参数下工作空间截面图和三维实体图,分析了机构参数对机构工作空间的影响规律,为机构的参数选择和优化设计提供了依据。

3-HSS并联机床运动学分析及运动仿真

提出一种新型3-HSS并联平动机床,主要研究了该机床的组成及运动学分析;基于虚拟样机技术,利用Pro/E对并联机床整体机构进行了三维建模,利用ADAMS对其进行了运动轨迹仿真分析,证明了所设计并联机构能够按照预先设定的运动轨迹进行运动,验证了机构设计的合理性和功能实现的正确性。

3-HSS虚轴机床位置正解算法

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。

一种运动副优化布置的3-SPR并联机床的运动静力学分析

对一种运动副优化布置的3-SPR并联机床的运动静力学进行了分析。简要介绍了3-SPR并联机床机构及运动副布置情况,在三维软件环境中建立了其模拟机构;通过移动Jacabian矩阵和转动Jacobian矩阵求解了机床的运动学参数,通过力、力矩平衡原理对机床进行了静力学分析;对所推导的运动静力学解析公式进行了数例分析,并进行了模拟验证。结果表明:运动副优化布置的3-SPR并联机床不仅工作空间相对较大,数学模型也相对简单,具有广阔的应用前景。

基于3轴2联动数控铣床加工曲面的方法

对零件中曲面的数控加工方法进行了阐述,提出利用3轴2联动数控铣床加工曲面的可行性,结合UG软件说明自动编程的方法和注意事项,最后以实例说明了具体方法和步骤,证明了利用3轴2联动数控铣床加工曲面的可行性。

基于3-RRRS机构的新型并联机床构型及运动建模

提出了一种基于3-RRRS机构的并联机床构型。RRRS是由3个R副和1个S副组成的支链。3-RRRS机构在上下平台之间连接移动平台,实现移动平台相对于下平台的六维运动;安装在移动平台上的动力头完成机床的加工操作。RRRS运动支链的每个R副配备1个驱动动力,共有3个驱动;整个运动支链系统有9个驱动,具有从属驱动特性,使并联机床具有较大的工作空间和较好的运动动态特性。首先,介绍了新型机床的模块化结构;其次,对基于3-RRRS机构的机床进行建模分析,给出了机床操作中各机构变量的运动和控制模型;最后,给出计算实例,并用运动仿真对计算结果进行了验证。相关工作为后续设备的实际使用提供了理论依据。

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。

3-PSP结构并联铣头运动分析

着重对3-PSP构型并联铣头进行物理数学模型建立,并对其进行较为细致的运动学分析,从而对3-PSP机构的运动学的数学模型进行求解。

基于机器视觉的香蕉果柄识别及采摘试验研究

香蕉采摘是一个耗时费力的作业过程。为了实现香蕉的自动化采摘,首先,设计了一款香蕉智能采摘装置,主要包括叉剪升降机构、3-RPS并联机构和XY直线移动机构等,通过控制这3个机构的运动变化,满足其搭载的末端执行机构适应香蕉果柄的空间随机性要求;然后,搭建双目相机视觉识别系统,采用YOLOv5算法识别香蕉果柄,选择检测框的中心位置为采摘点;接着,根据采摘点位置反求3-RPS并联机构的位姿,驱动切割机构对香蕉果柄定位,完成香蕉串的自动采摘;最后,研制了香蕉智能采摘装置样机,开展采摘试验。试验结果表明,香蕉智能采摘装置的绝对位置误差小于8.66 mm,相对位置误差小于0.85%;γ角度误差小于1.10°,β角度误差小于1.25°,满足香蕉采摘的定位要求。

三自由度并联机械手的目标定位和轨迹规划的设计与验证

将机器视觉技术应用到三自由度并联机械手的目标定位中,建立了三自由度并联机械手位置逆解的数学模型。采用LabVIEW软件编写上位机程序,并运用Matlab软件对机械手轨迹规划的算法进行仿真,完整地模拟出了机械手完成抓取任务的整个工作过程。最后,完成了样机的制作,并对样机进行了测试。通过将实验数据与理论设计进行对比,可以有效地证明理论分析和模型建立的正确性,同时也进一步证明引入机器视觉技术可以提高并联机械手的智能化和定位的精准化。

五面加工混联机床概念设计

提出一种五面加工的六轴混联机床的设计方案。以典型刀具和工件加工时的相对运动要求为输入,得到刀具和工件的位姿关系矩阵,用机床的串并联运动功能模型实现了刀具和工件的位姿关系。六轴混联方案中,主轴部件一侧采用可实现Z轴移动和A及B摆动轴进给的少自由度3-PRS并联机构,工作台一侧采用X-Y并联驱动和C轴数控转台的串联机构。安装在3-PRS并联机构动平台上的主轴部件通过倾斜布局、合理构件(组件)设计使刀具的摆动范围达到了±45°;并对3-PRS并联机构进行了运动、刚度和工作空间分析。分析了X-Y并联平台与X轴滑台和Y轴滑台之间4条导轨副的受力状态。

一种三自由度并联机床的工作空间分析

提出了一种新型三自由度并联机床,该机床具有x、y、z三个方向的平动自由度,运用Pro/E软件对其进行了建模,求得了其运动学反解的封闭形式,运动学反解方程形式简单,易于实时控制,并对该机床的工作空间进行了分析和研究,可以用于指导实际的样机制作。

基于区域分裂法的三维散射并行计算

区域分裂法的基本思想是将定义在复杂电大区域上的问题分解成若干小区域上的问题分别求解 ,然后通过迭代得到整个区域上的解 ,从而有效地节省了内存和计算时间 ,并且特别适合于并行计算。本文基于 PVM软件将若干台微机互连构成一个并行系统 ,并在此并行系统上将区域分裂算法用于三维电磁散射问题的并行求解。并行计算的运用进一步减少了计算时间和所需内存 ,为复杂三维电大电磁问题的求解提供了一条有效的途径。数值结果验证了算法的正确性和有效性。

新型三自由度并联机床的工作空间分析

针对一种新型三自由度并联机床进行了研究,介绍了其结构布局特点,推导出位置反解方程,建立了结构约束条件,采用数值分析方法绘制出了工作空间的Z截面边界图以及三维立体图,并定量分析了机构尺寸参数对工作空间体积大小的影响,这些对该并联机床的合理化设计很有意义。