6-PTRT并联机器人动力学建模与优化

根据6-PTRT并联机器人机构及约束特点,对动平台及各支链进行运动学分析,利用虎克铰特性建立各支链动坐标系,计算各运动部件瞬态惯性张量,采用KANE方法推导出该并联机器人动力学模型。利用MATLAB软件和ADAMS软件联合仿真,验证所建立动力学方程的正确性。应用Akima插值法对动力学响应进行优化,结果表明,利用优化后动力学响应驱动各支链可有效提高机构运行稳定性。利用KANE方法建立动力学模型并用Akima插值法优化动力学响应能有效减少计算步骤,并得到平滑的动力学响应曲线,为并联机器人轨迹规划、动力学特性分析及高精度控制提供理论依据。

基于改进粒子群算法的6-PTRT并联机器人运动学研究

以6-PTRT并联机器人为研究对象,根据其结构特点及构件间的约束关系,建立该机构的位置逆解模型,进一步求出各个滑块的运动规律。然后对该并联机构进行分析,采用坐标变换法建立该机构的位置正解数学模型,并利用改进的粒子群算法进行求解,将位置正解问题转化为有约束的多元非线性方程的寻优问题,从而验证该数学模型正确。此方法高效、易收敛、不依赖初值,为6-PTRT并联机器人的轨迹规划及控制提供了理论基础。

6-PTRT并联机器人工作空间分析

针对6-PTRT并联机器人,基于运动学逆解分析了对工作空间起约束作用的各限定因素,应用三维边界搜索法对工作空间进行空间内的搜索,然后通过MATLAB软件进行仿真,使工作空间形状及分布特点得到可视化;应用极坐标搜索法进行了工作空间体积的求解。采用控制变量法,通过分析各结构参数与工作空间的关联性,明确了各结构参数对工作空间分布及体积的具体影响。这对6-PTRT并联机器人结构设计和实际应用具有重要的指导意义。

6RSS仿人并联咀嚼机器人的刚性动力学建模分析

目的:对设计的6RSS仿人并联咀嚼机器人进行刚性动力学建模分析。方法:首先,推导刚性动力学建模所需的运动变量(包括平动/转动速度和加速度)函数。其次,使用牛顿-欧拉法则建立机器人的刚性动力学模型。最后,在机器人受到咀嚼反力情况下,跟踪口腔健康志愿者的咀嚼运动轨迹,并开展数值计算。结果:数值计算结果表明,机器人的驱动力矩和约束力出现峰值的时刻和咀嚼反力出现峰值的时刻一致。结论:外力对机器人的逆动力学有较大影响,该研究为机器人的运动控制以及优化设计提供了理论依据。

基于网格搜索算法的6-RUS并联机器人时间最优轨迹规划

针对6-RUS并联喷涂机器人再现轨迹不平滑、轨迹规划效率低等问题,提出了基于优化贝塞尔曲线节点位置的6-RUS并联机器人时间最优轨迹规划方法。首先,将预处理的轨迹离散化为网格点,更新节点参数并优化贝塞尔曲线弧长,进一步拟合小线段路径获取最优几何路径;然后,计算不同粗网格点对应的最佳速度以及求解时间,选择合适的粗网格点,进一步以较小步长密化网格点间路径,迭代求解正反向最大速度,搜索路径的最佳速度曲线,获取6-RUS并联机器人的最佳运行时间。最后,在自研的6-RUS并联机器人平台上进行实验。结果表明,在相同示教轨迹条件下,基于所提的改进贝塞尔曲线算法得到的路径长为8.12 m,优于传统贝塞尔曲线算法以及G2CBS算法的结果;同时将改进的时间最优轨迹规划算法(TOPP)用于优化后的示教路径,所提算法的最优速度曲线的求解时间为416.4 ms,与TOPP-RA算法的最优速度曲线的求解时间相比缩短了244.7 ms,而且该算法下最优轨迹规划时间也优于TOPP-RA算法,该方法提高了最佳速度的求解速率,缩短了6-RUS并联机器人轨迹再现时间,提高了工作效率。

6-PTRT并联机器人的位置正解研究

根据6-PTRT并联机器人的机构及约束特点,建立运动学位置反解方程组,并以此为基础建立运动学位置正解方程组。通过对并联机构的深入研究,利用机构本身特点将位置正解方程组由6维降为3维,将解3维非线性方程组转化为求解最优化问题,利用粒子群算法计算出运动学位置正解。由仿真及验算,验证了数学模型的正确性。此方法具有高效、易收敛、不依赖初值等特点,为6-PTRT并联机器人的实时控制提供了理论基础。

6-UPS并联机器人动力学参数辨识

为了获得精确的并联机器人动力学模型,以6-UPS并联机器人为研究对象进行了参数辨识。通过牛顿-欧拉法结合并联机构的对称性和各关节的重复性,简化了6-UPS并联机器人的动力学模型,并转换成了关于基参数集的线性形式。为了提高辨识精度,提出将机器人的惯性参数和摩擦参数分步辨识的策略并对比了不同摩擦模型的辨识效果。通过运行不同轨迹的辨识实验对比驱动力与预测力的误差大小来验证辨识效果,结果表明,惯性参数和摩擦参数分步辨识能提高辨识精度,Daemi-Heimann模型相比于库仑-黏滞摩擦模型的辨识结果精度更高。

基于BP神经网络-牛顿迭代法的6-DOF并联机器人正解

由于6自由度并联机器人基座与末端执行器之间存在多条运动链,使其运动学正解难度较大,并且存在多解。针对并联机器人的运动学高效求解,提出一种基于神经网络和牛顿迭代法混合算法,利用神经网络模型的非线性映射能力,将输入杆长映射到上平台位姿,但映射出来的位姿精度较低,再利用迭代法求解,最后在Matlab中建立物理模型进行运算仿真。仿真结果表明:神经网络-牛顿混合求解能提高运算效率,并且有效降低误差,具有广泛的应用价值。

基于6-UPS并联机器人的副面调整机构设计

针对奇台110 m口径全可动射电望远镜(QiTai radio Telescope,QTT)天线副面调整机构的技术指标,文中提出了一种基于6-UPS并联机器人的副面调整机构。分别利用多刚体动力学分析和控制仿真软件对副面调整机构进行了虚拟样机建模和动力学仿真,得出副面调整机构运动关节在天线指天和仰平两种工况下从零位运动至指定位姿所需要的最大驱动力。进一步建立了大射电望远镜副面调整机构的有限元模型,对其零位时的结构进行了模态分析,得到了前6阶固有频率,为工程设计提供了理论参考。

新型6-PSS并联机器人工作空间分析

提出一种由 Stewart平台演绎而来的正交 6 - PSS并联机器人新机型 ,介绍其结构布局特点 ,基于位置反解及其结构约束条件 ,绘制其工作空间的轮廓图 ,并定量分析该并联机器人 RPY角和机构尺寸参数对其工作空间大小的影响 ,为该并联机器人的设计与实用化提供理论依据。

新型6-HTRT并联机器人工作空间和参数研究

本文介绍了新型 6 - HTRT并联机器人的机构型式和工作原理 ,给出了考虑到约束条件的位置逆解算法和存在多组解时的逆解选取准则 .利用逆解算法和三维搜索 ,得到了确定该类型机器人工作空间的方法和工作空间体积的计算公式 .分析了 6 - HTRT并联机器人工作空间的形态特点以及机器人结构参数和运动参数对工作空间体积的影响 .

一种新型6-HTRT并联机器人研制

研制出新型 6 HTRT并联机器人 ,介绍了这种并联机构的形式特点、运动副组成和工作原理。研制出步进电机控制的集中式控制系统和实验系统 ,并给出了不同姿态下并联机器人工作空间仿真和不同载荷下机器人重复性精度实验的结果。仿真和实验结果表明 ,所研制的新型 6 HTRT并联机器人具有末端操作器惯量小、动作灵活、重复性运动精度高、承载能力较大等特点。

求一般6-SPS并联机器人机构的全部位置正解的混沌迭代方法

采用简单的牛顿迭代法迭代,并将非线性方程视为非线性的动力学系统,利用使系统产生混沌的Julia集的点求解方程的全部实数解,而Julia集的点在Jocobi矩阵行列式的值为零的解集的邻域内,给定矩阵的行列式的值的表达式的一些变量为已知,仅有一个变量未知,把它转化为一元非线性方程,进而求出一元非线性方程全部解.再在给定变量的邻域内取定给定变量,根据一元非线性方程的全部解以确定该变量的搜索范围,运用粗、精迭代法求解全部位置解.运用该算法编写了MATLAB程序,对一般机器人6-SPS机构的全部位置正解问题进行了研究,得出了Jocobi矩阵的通用表达式,从而得到了其全部位置正解,为实际的6-SPS机构的位置正解问题提供了全新的方法.

6-DOF并联机器人新型力感觉系统静力学分析

通过在6-DOF(6自由度)并联机器人各个杆件上集成拉、压力传感器,组成了新型力感觉系统.建立了6个传感器受力与动平台所受合外力、合外力矩的矩阵关系,从而只需检测6个1维传感器的受力就可以确定并联机器人动平台的受力情况.在考虑杆件自身重力的情况下,着重对该力感觉系统进行静力学分析,并以6-PTRT并联机器人为例,在该机器人上集成力感觉系统.实验结果表明该方法可行.

基于并行计算的可调节型6-SPS并联机器人运动学和动力学分析

利用一种矩阵的广义标量积,导出6-SPS并联机器人动平台和驱动腿的速度及加速度显式表达式,并运用虚功原理和达朗伯原理建立了动力学模型。根据其计算特点,构造动力学并行算法,减少在线计算量和时间,为机构的实时控制提供有利条件。还对其作为可调节型机构,研究了平台半径和构件质量对驱动力的影响。给出的仿真实例证明此方法的有效性。

新型6-PSS并联机器人的位姿误差分析

在获得 6-PSS并联机构位置反解的基础上 ,考虑杆长、铰链位置、铰链间隙等各类主要误差源对终端误差的影响 ,推导出此新型机构的位姿误差模型 ,且应用蒙特卡洛技术分析了位姿误差的分布规律 ,为这种机器人的理论设计与精度补偿提供了理论基础。

新型6自由度并联微动机器人微运动学及其运动解耦性分析

利用坐标变换法,建立了新型6自由度并联微动机器人的微运动学模型,并对其运动解耦性进行分析;采用不同的初始驱动位移量和驱动方式,对该机器人的有限元模型进行分析,进一步讨论了其微运动学上的解耦性,最后对研制的微动机器人样机进行了运动解耦性测试和验证。该并联微动机器人的运动解耦,为其动力学分析、控制及其标定的简化提供了理论基础。

6PTRT并联机器人逆解的一种几何求法

介绍了6PTRT并联机器人逆解的一种求解方法。该方法首先采用坐标变换原理,求得运动平台上的任意点经过平移、旋转后的新坐标,再根据6PTRT机械结构的特点,通过几何方法求出各轴滑块的移动距离,从而实现逆解的求解。实验数据的分析说明了逆解算法的正确。

自抗扰控制器在6自由度液压并联机器人仿真分析中应用

以6自由度液压并联机器人为控制对象,对自抗扰控制器参数的变化与系统动态特性的关系进行了系统的分析,为自抗扰控制器的参数整定及其有效应用提供了依据.理论分析和大量的仿真实验表明,采用自抗扰控制器可以明显改善6自由度液压并联机器人的操作精度,验证了自抗扰控制器的有效性.

6-SPS球平台并联机器人及其局部力和运动传递性能分析

提出一种 6-SPS球平台 6自由度正交并联机器人新机型 ,介绍其结构布局特点 ,对其局部力与运动传递性能及它们与机构几何参数关系进行分析 ,为其设计和实用化提供理论依据。分析结果表明 ,该球平台机构在正交位姿力和运动传递性能各向同性 ,特别适合于作为 6自由度微动操作机器人和 6维力传感器结构。