新的6-PSS型并联机构正向运动学求解方法

针对6-PSS型并联机构,通过研究其正向运动学,利用各支链铰点在动坐标系、静坐标系和滑块铰点坐标系3种坐标系下的位置关系,推导出6-PSS型并联机构的运动学模型,得到一种简明的运动学正向求解方法。在此基础上,提出了基于多元牛顿法和最速下降法的组合数值方法,并运用数值分析理论和计算机机器算数思想,最大限度提高收敛速度和减少单步迭代计算量。最后,编制了机构运动学的正向求解程序,进行了数值仿真,结果表明:改进的组合数值方法不仅可以更加快速地收敛到真实解,还能降低对初始估计值的依赖,扩大收敛范围,可以有效应用于该型并联机器人系统。

平面平台型6-PSS并联机构构型选择与参数优化

针对4种典型平面平台型6-PSS并联机构构型特点,研究了最优构型选择及其参数优化。建立平面平台型6-PSS并联机构的运动学模型,并进行ADAMS仿真验证;绘制不同构型下的平面平台型6-PSS并联机构的可达工作空间图和灵巧度分布图,求解工作空间体积V和全局灵巧度G_(CI),经过对比分析,构型Ⅲ的可达工作空间范围、工作空间体积、灵巧度分布和全局灵巧度等性能指标均最优,确定构型Ⅲ为机构的最优构型;针对构型Ⅲ分析各结构参数对其工作空间和灵巧性的影响规律,结果表明,在一定的结构参数范围内,工作空间体积和全局灵巧度呈正相关;以工作空间体积V为目标函数进行优化,得到了最优结构参数,优化后工作空间体积V和全局灵巧度G_(CI)相比优化前均有明显提高,证明了优化模型的正确性和有效性,并对优化后的机构进行了误差分析,为平面平台型6-PSS并联机构设计提供了依据。

6-PSS型光学元件精密轴向调节机构

设计了一种采用6-PSS型并联机构的光学元件精密轴向调节机构,以使光刻物镜中光学元件的调节行程达微米级,调节精度达纳米级。将6-PSS型并联机构中的6个移动副改进为3个,减少了驱动器的使用数量,提高了轴向调节机构的可靠性;设计了一种圆角薄柔性铰链结构作为6-PSS型并联机构中的球铰副,实现了轴向调节机构的结构一体化,简化了光机组件的装调过程,提高了机构的机械精度;利用空间矢量法分析了机构输入构件与输出构件之间的位置关系,推导出了机构的传动比表达式,为机构主要结构尺寸的选取提供了依据。轴向调节机构的验证试验结果表明:机构传动比的理论计算值接近于实测值;轴向调节机构的调节行程为74.4μm,调节精度在40nm以内,满足光刻物镜中光学元件轴向调节机构的使用需求。

基于支链构造法的新型6-DOF并联机构构型设计

提出一种新型3支链6自由度机构构型设计方法。对于6自由度并联机构,支链对动平台没有自由度约束,只存在尺度约束。在每条支链中都加入一个球副,用以实现3转动自由度,其余运动副用以实现3移动自由度。以支链中移动副的数目为分类原则,得出了24种通用支链结构,在此基础上,对支链运动副轴线的位置进行特殊配置,得出了对应的新型支链结构。应用得出的支链结构,对其进行组合,设计出一系列6自由度并联机构,并且以简化运动学求解、扩大工作空间为目的,给出支链内部运动副轴线配置及支链空间拓扑位置的配置设计原则。对得出的新型3-RPPS机构进行运动学、尺度约束和工作空间分析,并建立与机构性能相关的尺度要素与构型综合的关系,验证了本方法的有效性。

6-RSS型并联机构奇异性分析

针对无法获得精确奇异位形空间分布的6-RSS型并联机构,寻找到一种间接表征奇异位形空间分布的方法。定义一个具有物理意义的能表征非奇异位形与奇异位形之间在静力学特性上接近程度的接近度函数,利用接近度阈值定义这种在静力学特性上接近奇异的位形为'拟奇异位形',定义所有拟奇异位形构成的空间实体集合为'拟奇异空间'。从奇异位形与拟奇异位形定义出发,论证出机构所有奇异位形必包含在拟奇异空间中,从而在无法获得精确奇异位形时利用拟奇异空间可间接地预知机构的奇异位形空间分布,避免机构进入拟奇异空间,达到避免机构处于奇异位形的目的。针对6-RSS型并联机构,利用简化后的接近度函数,获得该机构在定姿态下的拟奇异空间的多个截面图和三维实体图,为该机构在实际应用中避免奇异位形提供直观的参考依据。利用6-RSS机构的实例数据指出雅可比矩阵行列式值不能表征奇异接近程度,推证出与本文方法类似的Voglewede约束最优方程法的不足并加以修正。

一种6-PSS并联机器人动力学模型的建立

文章对一种新型的六自由度的并联机器人采用Lagrange法建立其动力学方程,得出了机构驱动力显式解。目前尚无针对此种6-PSS机器人而建立的数学模型,因此建立其数学模型具有重要意义,可为此类机器人动力学模拟、动态分析、动力学优化设计及控制策略的深入研究奠定基础。

基于Monte Carlo法的6-6型Stewart并联机构动作可靠性分析

提出一种基于Monte Carlo法的6-6型Stewart并联机构动作可靠性分析的有效方法。以ADAMS/View为虚拟平台,建立6-6型Stewart并联机构的参数化样机模型,然后对模型施加约束和载荷,通过样条函数、自定义函数等方法实现样机的驱动加载。通过对样机的运动学仿真,获得6-6型Stewart并联机构正解与逆解,为研究该并联机构的可操作度、空间轨迹分析奠定基础。将ADAMS编程与VC++编程相结合,编写并嵌入伪随机数子程序函数,实现样机的Monte Carlo参数化,有效模拟机构各类参数的随机误差分布,从而实现对一系列同类型机构的运动模拟计算,获取可靠性试验数据,进而得出该机构动作可靠度。该方法不必建立繁琐的数学模型,快捷、方便,具有一定的理论意义和应用价值。

6-PSS并联机构误差标定方法

以6-PSS并联机构为研究对象,根据误差特点提出了一种应用激光跟踪仪进行误差标定的方法。应用此标定法可以有效标定机构误差源,并且可以有效地将杆长误差跟铰链间隙误差分离开来,得到更准确的杆长误差标定值。用实际算例对所提出方法进行了验证。

6-PSS并联机构的研究

研究了一种６ 自由度基点可动的并联机构，分析了其结构形式，给出了位置反解，在位置反解的基础上得出其工作空间，分析了其工作空间的特点，并将其作为数控机床的主机构，对该机床加工部分椭球面的过程进行了机构运动仿真．仿真结果表明，这种结构简单的并联机构可实现６ 轴联动，可用于加工形状复杂的空间曲面．

基于螺旋理论的6-DOF耦合并联机构设计分析与优化

针对并联机构在柔性装配与打磨等场合的应用,分析设计了一种新型6-DOF耦合并联机构。基于螺旋理论设计了机构支链,并以提高机构刚度和降低运动惯量为目标对支链机构进行了优化设计。对该耦合并联机构按照固定原则对其进行解耦分析,得到了机构的运动性质和等效运动方式,并利用修正的G-K公式验算了该机构的自由度数目。最后,制造了该耦合并联机构的样机,对其进行了运动控制实验。实验结果表明了该机构构型的合理性与实用性。

舰船补给对接调整机构的构型综合

依据舰船补给对接过程的需求,分析了对接中调整机构的运动特性及自由度分配方案。基于螺旋理论,提出了单一型对接调整机构和组合式对接调整机构的组成方案。综合出19类基本运动类型,构型出多种串联式、并联式机构的可行方式。依据舰船补给作业的特点,提出了并联6-RUS型对接调整机构方案,构型出了25种满足3R2Txy型对称式并联机构的支链形式。对典型机构的瞬时性、解耦与奇异等运动特性进行了研究,以期获得更加合理的精确对接实现形式。

新型送料机械手及其工作空间分析

设计了一种用于冲压生产线的新型送料机械手。该机械手由大臂、小臂和端拾器依次串联而成,其中大臂为六自由度6-PSS并联机构构型,小臂即延长臂为一个直线移动机构。绘制了机械手的工作空间,分析了该机械手主要几何参数对其工作空间大小的影响规律,根据两压机间送料的要求,选取了机械手的几何参数,并设计了该机械手的虚拟样机。该机械手具有横向移动速度快和工作空间大等特点,可用于冲压线上工件的输送或现代工业其他送料场合。

眼科显微手术机器人研究现状

近年来,眼外科显微手术机器人受到国内外研究者的关注。本文针对角膜移植手术的过程和特点,重点介绍了角膜移植显微手术机器人的研究状况。对于相关的研究工作,在内容和方法上具有一定的指导意义。