6-SPS并联机构工作空间及静力学分析

文中研究了6-SPS并联机构的工作空间及驱动杆受力情况,分析结构参数对其影响。首先,根据旋量定理推导出并联机构位姿逆解的解析式,并对机构进行静力学分析,通过MATLAB软件与ADAMS软件联合仿真,验证了逆解解析式和静力学分析的正确性;随后,基于杆长约束和干涉约束,运用逆解解析式获得不同姿态下并联机构的工作空间,并逐点计算该工作空间下驱动杆受力;最后,研究结构参数对零姿态工作空间及驱动杆受力的影响。结果表明:驱动杆的伸长量是影响工作空间最关键的因素,并且随着工作空间的增大,驱动杆受力也随之增大。研究结果为并联机构的结构设计提供了依据。

基于拓扑结构分析的求解6-SPS并联机构位置正解的研究

建立机构拓扑结构复杂性和位置正解求解难易性的关系,提出按机构耦合度k大小来分类求解并联机构位置正解全部实数解的数值法,可使正解问题求解容易,具体内容包括:对39种不同构型的6-SPS并联机构,按6种基本机型、33种衍生机型的拓扑结构及其耦合度值分为k=0、1、2、3四类,分析得到了动平台边数、支链类型影响耦合度k值大小的规律。对不同k值的并联机构的位置正解求解指明明确的求解方向,即:对k=0的机构可容易地直接求解其解析正解;对k>0的机构,通过虚设k个SPS型支链,使之转化为k=0的虚拟并联机构,并基于杆长条件建立k个仅含一个变量的杆长相容性方程,再采用k维搜索法求出实数解。以六自由度球面Stewart机构为例,给出了求解耦合度k=1的任意6-DOF SPS并联机构位置正解全部实数解一维搜索法的具体步骤。这种基于拓扑结构分析的6-SPS并联机构位置正解求解的数值法,求解原理简单,计算量小,且具有一般意义。

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.

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。

基于符号计算研究一类6-SPS并联机器人运动学正解问题

并联机器人运动学正解问题是一个重要而且难以解决的问题．本文利用符号计算工具，应用Ｄｉａｌｙｔｉｃ消元法，对一类６－ＳＰＳ并联机器人的运动学正解问题进行研究．得到一个变元多项式方程，给出了正解的解析解．在此基础上确定其工作空间，求出其解范围内全部实解．

6-SPS并联机床加工过程仿真

针对并联机床研究不断深入的现状 ,介绍了 6-SPS并联机构以及加工过程仿真研究的意义。采用VC + + 6.0及OpenGL开发了 6-SPS并联机床加工过程仿真系统 ,对各功能模块进行了简单介绍。并以单叶双曲面为例 ,进行了轨迹规划以及加工过程仿真 。

位姿变化对6-SPS并联机器人精度的影响

通过对 6-SPS型并联机器人位置输入输出方程微分 ,获得机器人逆雅可比矩阵。研究机器人处于非奇异位姿即逆雅可比矩阵行列式不接近零时 ,位姿变化对机器人精度的影响。

6-SPS并联机器人单支链精度综合算法

通过对6—SPS型并联机器人位置输入输出方程微分,建立了原始误差存在在单支链上时机器人误差模型.在此基础上,运用误差独立作用原理和原始误差等效作用原则,在该情况下对并联机器人进行精度综合.该办法将并联机器人精度综合这一原本多目标多变量的非线性最优化组合问题转化为线性问题,因而简单可行,具有一定的实用价值.

6-SPS并联机构运动仿真平台研究

针对使用Matlab软件搭建的6-SPS并联机构运动仿真平台,论述了仿真的理论基础、系统设计,通过图片和具体例子讲述了系统软件搭建和仿真应用。

基于多项式连续法的6-SPS并联机构正向位置分析

6自由度并联机构因其结构简单、运动容易和控制算法成熟而广泛应用,典型的并联机构就是Stewart平台。文章针对6-SPS并联机构正向位置分析所构造的非线性多项式方程组,结合多项式连续法和代数拓扑法,提出多项式连续拓扑法。与一般数值连续法相比,该方法可在无需初始值的情况下,利用多项式方程组的特殊属性,得到各封闭支链所有的正向运动位置解,同时消除诸如散度和分叉等问题,也被认为是一种有效逼近一个给定的非线性问题。对科学和工程应用中一些复杂环境下的非线性问题具有重要的借鉴意义。

基于6-SPS并联机构自由曲面非接触测量方法的应用研究

针对自由曲面的测量方法 ,分析了传统的直角坐标型三坐标测量机存在的缺陷 ,提出了以并联机构作为测量机的机械结构和图像处理技术为基础的非接触测量方法。阐述了其基本原理 ,推导出计算公式 ,并运用图像处理技术 ,对目标图像进行处理 。

NOVEL 6-SPS PARALLEL 3-DIMENSIONAL PLATFORM MANIPULATOR AND ITS FORCE/MOTION TRANSMISSION ANALYSIS

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.

奇异六边形6-SPS并联机床的控制系统设计

以奇异六边形6-SPS并联机床为对象,分析了其控制系统的功能及特点,设计了PC机与伺服驱动系统相结合的控制系统总体结构,采用等时细分算法来实现并联机床6个分支组件步进电动机的脉冲分配,通过PC机并行口LPT1和LPT2向伺服驱动系统发出进给信号,驱动步进电动机控制各分支部件实现进给运动。

6-SPS并联机器人工作空间的一种新型求解方法

基于6-SPS并联机器人的结构特征,提出一种新的6-SPS并联机器人工作空间的求解方法。首先对固定姿态时的位置空间进行研究,然后对模型进行简化,进而用合适的方法对工作空间边界进行数学描述,在此基础上利用软件编程可以完成对6-SPS并联机器人工作空间边界的绘制。

基于耦合度分析的6-SPS并联机构位置正解的计算机自动生成

阐述了基于耦合度分析的并联机构位置正解求解的原理,对6-SPS并联机构及其衍生机型进行拓扑结构分析,得到它们的耦合度κ分别为0、1、2、3;给出了κ=0的机构位置正解的解析计算公式,以及κ≥1的机构位置正解求解的算法,即通过虚设κ个SPS型支链,使之转化为κ=0的虚拟并联机构,并基于杆长条件建立κ个仅含一个变量的相容性方程,再采用κ维搜索法求出实数解,从而实现了6-SPS并联机构位置正解求解过程的计算机自动生成;最后给出3个算例,予以验证。

6—SPS型并联机床基于动态特性的优化设计

为了从设计着手改善 6—SPS型并联机床的动力学特性,依据所建立的该类并联机床XNZ63的结构动力学模型,求解并分析了其动态特性。讨论了材料参数和截面参数等参数的变化对XNZ63的动态特性的影响规律,并据此对这些参数进行了优化设计。仿真实验结果表明,经过优化设计,XNZ63的动态特性得到了明显改善,为 6—SPS型并联机床的优化设计提供了理论依据和方法。

6-PSS虚拟轴机床运动分析

建立 6 - PSS虚拟轴机床机构运动学模型 ,进行运动学分析 .为减少动连杆之间的结构干涉 ,且保证加工过程的 6个自由度 ,采用将刀具平台绕其自身轴线转动的自由度由安装在该平台上的刀具转动代替的方法 ,并在此基础上进行位移、速度分析 ,给出了解析表达式 .通过自行开发的仿真软件给出了驱动端运动规律曲线 .

一种6—SPS并联机器人精度分析算法

通过对 6—SPS型并联机器人位置输入输出方程微分 ,分析并联机器人结构误差对机器人末端误差的影响 .当结构误差和末端误差都是微小量时 ,机器人误差模型为线性数学模型 ,仿真证实该算法可对 6—SPS并联机器人进行精度分析 .

基于改进人工蜂群算法的并联机器人正运动学解

并联机器人的正运动学问题可转化为等效的最小化问题,并采用数值优化方法求解。人工蜂群算法是模拟采蜜过程中蜂群行为机制的一种启发式搜索方法,目前还尚未在并联机器人正运动学问题中得到应用。提出一种数值求解并联机器人正运动学问题的改进人工蜂群算法(Improved artificial bee colony algorithm,IABC),该方法通过多维度改变蜜源位置,对算法中雇佣蜂采用以DE/rand/1差分操作为主,并兼以遗传算术交叉为辅两种策略相结合搜索方式增强群体多样性,而对旁观蜂则采用DE/best/2差分操作方式在其邻域内搜索到性能更优蜜源位置;此外在旁观蜂选择蜜源阶段采用一种非线性排序选择操作,减弱群体中超级蜜源(个体)引起的早熟问题;基准函数测试表明该方法较大改善了寻优解质量、求解可靠性。在此基础上以6-SPS并联机器人为例,采用IABC算法数值求解其正运动学问题,数值仿真结果表明了该方法是求解并联机器人正运动学问题的一种有效方法。

粒子群算法在六自由度并联机器人位置正解中的应用

对并联机器人运动学正解问题建立模型,利用粒子群算法的全局搜索能力,以一台并联机器人为对象进行研究,获得了其运动学正解,并利用Matlab软件进行仿真。根据仿真分析结果,总结出粒子群算法的优点:不仅体现了个体的经验,而且运用了群体的协作能力,是一种并行算法,收敛速度快,精度高,实用性强。