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.

同伦迭代法及应用于一般6-SPS并联机器人机构正位置问题

提出了一种基于同伦函数的新迭代法，它不需选取初值并可求出全部解，比传统的同伦（连续）法简化了求解过程，提高了计算效率和可靠性。将该方法应用于求解一般６－ＳＰＳ机械手的正位置问题，得到满意的结果。

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。

结构解耦6-PSS并联微操作平台的研究与开发

利用并联微操作机构的构型原理 ,提出了结构解耦 6- PSS并联微操作平台新机构 ,描述了微操作平台的运动学模型、静刚度模型、一体化结构模型、几何误差模型和标定策略 ,研制了微操作平台样机 ,给出了其测试结果。研究表明 ,该并联微操作平台的结构解耦及一体化结构是成功开发的关键 ,为微操作平台机构构型和结构设计提供了新思路。

新型基于6-PSS三维平台机构的并联微动机器人

提出一种新颖的基于 6 - PSS并联三维平台机构的微动机器人并介绍其结构布局特点 ,应用 Jacobian矩阵和力 Jacobian矩阵的子阵 ,分别对其线速度与角速度和力与力矩的各项同性进行了分析计算 ,并建立显式的微位移正解和反解方程 ,为其设计和使用提供理论依据。分析计算结果表明 ,该微动机器人算法与控制简单 ,微位移解耦和速度与力各向同性 ,具有最佳的运动和力传递性能。

6-PSS型并联机床的仿真研究

在对６－ＰＳＳ构型虚拟轴机床进行运动学标定的仿真计算过程中，采用光栅球杆仪对虚拟轴机床的运动姿态进行间接测量，然后通过矩阵重构的方法来解决测量噪声的干扰问题。仿真结果表明，计算出的结果完全可以满足机床在工作空间里的运动精度要求。因此采用此方法对虚拟轴机床进行标定是可行的。

6自由度并联机构平台正解方法研究

介绍一种6自由度平台,定平台通过六个结构完全相同的驱动分支UPU分支与动平台相连接,针对该6自由度平台机构提出了一种运动学正解方法,运用正解方法对机构进行操作,并与逆解算法的目标值进行比对,通过给出反馈修正量,可以有效提高平台的运动精确度,对提高平台的运动精确性起到明显作用。

球关节摆角对6-PSS并联机器人工作空间的影响

目的分析球关节摆角对6-PSS并联机器人工作空间的影响,衡量机器人能否完成预期作业任务。方法利用圆柱坐标快速搜索算法,结合机器人逆解,对6-PSS并联机器人的最大工作空间边界进行搜索,分析球关节最大摆角对机器人工作空间的形状和体积的影响。结果计算结果表明,球关节摆角主要影响机器人可达工作空间在xy平面上的大小。球关节最大摆角在5°~16°,机器人可达工作空间边界的体积呈近似直线增加,在16°~19°增长趋于平缓,在19°之后保持不变。结论在其他参数保持不变的前提下,球关节轴承最大摆角在19°之后不影响6-PSS并联机器人工作的空间大小。

6-(P-2P-S)并联宏动平台的轨迹跟踪控制

提出了一种新型6-(P-2P-S)并联宏动平台,应用凯恩方法建立了该机构的刚体动力学模型。采用分散控制策略对各分支独立控制,建立了单通道驱动关节空间的CARIMA模型,并针对广义预测控制(GPC)计算量大的缺陷,提出了一种模糊自适应直接广义预测控制(FDGPC)方法,该方法利用模糊逻辑系统直接设计预测控制器,并基于广义误差估计值对控制器参数和广义误差估计值中的未知向量进行自适应调整,轨迹跟踪控制仿真结果验证了该方法具有很强的鲁棒性,可实现并联宏动平台的高速高精度定位。

六自由度并联机器人输出解耦控制

六自由度并联机器人是一个非线性多输入多输出系统,各自由度运动输出之间存在耦合.利用反馈线性化和PD控制,仅实现了平移运动间的解耦,而旋转运动之间仍然存在耦合作用.为实现并联机器人运动输出间的完全解耦,在反馈线性化控制的基础上,设计了一种新的解耦控制器,利用该控制器可以进一步实现并联机器人的旋转输出解耦,同时,给出了控制器解耦性能的仿真验证.

六自由度并联机器人的支链选取

提出了六自由度并联机器人的支链选取的系统方法.并联机器人中有多种类型的支链可以用来实现末端执行器的6自由度运动,每个支链的驱动关节应当在基座上或靠近基座的地方,由支链所构成的整个并联机构的自由度应当为6.利用这些条件对并联机器人的支链形式进行筛选可以获得可行的支链形式.通过这种方法可以去除很多不可行的支链形式,得到可行的支链形式供后续设计使用.

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。

基于SimMechanics的新型并联机构仿真平台

针对一种新型六自由度并联机器人进行了运动学和动力学分析,并借助于MatLab的SimMechanics模块的系统动态建模功能,以六自由度并联机器人仿真模型为对象,设计了PID控制器形成闭环控制,最后构成一个仿真平台。结果表明:在平台上可以进行运动学、动力学、控制方法的研究。同时仿真平台由各模块组成,可以灵活改变各模块的参数和结构,并且避开了Stewart平台的复杂的建模过程,对所有并联机构的研究都有借鉴作用。

基于雅克比矩阵求解并联机器人位置正解方法

并联机器人位置正解一直是并联机器人研究的难点之一,本文提出了一种基于雅克比矩阵求解并联机器人位置正解的新方法,该方法利用并联机器人的初始位置及雅克比矩阵,能够快速求解并联机器人的位置正解,此法可用于并联机器人的实时控制。最后以求解6-PSS并联机器人正解为例,验证了该方法的可行性和正确性。

六自由度绳牵引并联机构的轨迹规划

建立所设计的六自由度绳牵引并联机构的运动学逆解模型后 ,提出 1种计算拉力的算法 .以动平台末端执行器能实现∞型的轨迹为目标 ,进行运动规划 ,研究绳的运动特性 .仿真结果表明 ,绳的速度值和加速度值 ,始终不大于动平台末端执行器的速度值和加速度值 .绳的加速度值和末端执行器的加速度值 ,同属 1个数量级 .同时 ,一些绳的拉力的变化不大 (处于“关”的状态 ) ;而另外一些绳的拉力的变化很大 (处于“开”的状态 ) .这些运动轨迹规划的仿真结果 ,能为以后该机构的运动控制方案的研究以及控制系统的设计 ,提供依据 .文中提出的运动轨迹规划方法 。

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。

基于几何非线性方法的大行程柔性并联机器人位置解

提出了一种厘米级行程、微米级精度的柔性6-PSS并联机器人,该机器人的被动关节采用了大行程柔性铰链。首先,提出了大行程柔性铰链的概念并建立了其刚度矩阵;通过组集支链刚度矩阵以及建立适当的协调方程,得到基于刚度矩阵的柔性并联结构的位置解模型;由于模型中几何非线性问题的存在,在求解位置反解时,采用了修改的拉格朗日列式法;最后,给出了基于增量法解答的位置解算例。

基于小脑模型神经网络的气动六自由度并联平台的复合控制方法研究

针对气动驱动系统的强非线性特性,本文采用基于小脑模型(CMAC)神经网络和PD的复合控制结构,用于气动六自由度并联平台各驱动关节的轨迹跟踪控制,以提高系统的跟踪精度和抗干扰能力。CMAC网络采用不均匀的输入量化函数,在零值误差附近增加量化等级,以提高系统的控制精度;而在误差较大处减小输入量化级数,从而在不增加存储空间的情况下,加大输入信号的范围。系统的仿真和实验结果都表明,与PD控制相比,该方法能有效地提高系统的轨迹跟踪精度。

自适应阻抗控制在广义主动加载中的应用

以并联六自由度机构为对象,研究了阻抗控制在广义主动加载中的应用。推导了并联六自由度机构广义力、单缸力和单缸位移之间的阻抗控制数学模型,并分析了稳态误差影响因素;设计了符合现有实验条件的模型参考自适应阻抗控制器(MRAC),该控制器仅通过广义力反馈、单缸力反馈即可实现控制参数的在线修正,并由六自由度机构单缸位移反馈构成闭环控制系统。比较自适应阻抗力控制器和经典力控制器进行了广义主动加载仿真,结果表明所设计的控制器提高了系统动态响应能力,对环境刚度变化鲁棒性强,可以实现实验室条件下广义力的精确稳定跟踪。

广义负载模拟器关节空间耦合特性研究

所述广义负载模拟器采用主从式双并联12自由度机构(MSDPM)进行三维空间力和力矩的复合加载,由于采用了结构化的顺应机构(SCM),致使加载机构(GLS)关节空间耦合特性发生重大变化。本文首先建立了GLS和SCM的独立动力学模型,根据约束条件进行简化并整合。考虑到控制器的设计是在关节空间进行,基于雅克比变换给出了关节空间等效动力学模型。据此指出关节空间多通道交联耦合的根本原因在于刚度矩阵和质量矩阵的非线性强耦合,并给出了耦合矩阵的具体表达式。基于模型对各个自由度下的耦合特性进行仿真研究。结果表明,两种耦合形式都超出了不解耦条件,但在不同的加载目标值和扰动位姿下,二者的影响程度差异巨大。该结论对于控制器的设计有重要的参考价值。