基于Monte Carlo法的改进型Delta并联机构运动可靠性分析

建立了改进型Delta并联机构的运动位置误差模型,模型不仅考虑构件几何误差,而且在机构动力学研究基础上考虑了的机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差因素。结合MATLAB软件生成伪随机变量作为机构可靠性分析的随机抽样试验参数。当机构按某运动规则运动时,利用Monte Carlo法采用点评价方式,得到不同运动时刻机构的运动位置可靠度和机构末端误差的均值和方差。通过对不同误差模型可靠度数据对比,发现机构主动关节刚度和杆件弹性变形误差对机构可靠性的影响不可忽视。

基于旋量的Delta并联机构位置反解

任意刚体运动都可用螺旋运动来表示,通过螺旋运动的指数矩阵可以实现刚体上任意一点运动前后的坐标变换。鉴于Delta并联机构的特殊几何结构,可以建立其一运动节点前后位置变换的方程。在这个方程中,体现出主动构建的运动的转角。解得主动件转过的角度从而实现对Delta并联机构的位置反解。

改进型Delta并联机构误差建模及灵敏度分析

以改进型Delta并联机构为研究对象,为提高其动平台中心处末端执行器的位置精度和探究各种误差源对位姿误差的影响程度,采用矢量法建立机构的运动链矢量方程,通过对该方程中变量进行一阶线性摄动,从而构建该机构各种尺寸和姿态误差与机构末端执行器位姿误差的误差映射模型;通过对建立的误差映射模型进行灵敏度分析,可以利用具体数值直观地衡量各个误差源对机构末端位姿误差的影响程度。此研究成果对该机构的运动位置精度设计有指导意义。分析表明,主动臂的姿态误差对机构末端执行器误差影响较大,而构件的杆长误差对机构运动精度影响较小。

改进型Delta并联机构的弹性变形分析与仿真

利用机构外载荷作用下势能Hessian矩阵定义改进型Delta并联机构的刚度,并建立考虑机构形位变化和外载荷作用下各构件弹性变形的机构刚度映射模型,进而利用该模型得到不同运动位姿和不同外载荷下,机构末端的弹性变形。同时,结合ADAMS软件的ADAMS/flex模块产生柔性体,通过替换原有的刚性体为柔性体,建立改进型Delta并联机构刚柔混合体虚拟样机,借助虚构件实现添加驱动和各个构件之间的运动副,最后仿真出不同位置和外载荷条件下机构的弹性变形,从而实现相互验证上述理论计算和仿真的正确性。

改进型Delta并联机构的动力学分析及仿真

以三自由度平动并联机构为研究对象,列出机构的速度雅克比矩阵,计算出了动平台和各个构件的速度、加速度;利用虚位移原理推导出机构的动力学方程;通过把拆杆法、虚位移原理及牛顿-欧拉方法结合起来,提出求出机构运动副约束力的新方法。理论分析表明,以上方法形式简单、计算量小、不需要考虑耦合影响。用ADAMS软件建立该机构虚拟样机,并作了动力学仿真,仿真结果验证了理论计算的正确性。

基于Beckhoff平台Delta并联机构轨迹规划的实现

本研究基于Beckhoff的自动化平台,实现Delta并联机构轨迹规划的程序开发。首先对Delta并联机构进行分析和结构简化,求解了运动学逆解。针对并联机构运动学逆问题求解容易的特性及运动方面高速、平稳的需求,提出了在笛卡尔坐标空间采用正弦规律函数进行轨迹规划。然后借助Beckhoff工业自动化控制平台自带的电子凸轮和时间虚轴工具,将已确定的轨迹规划的在程序内部的进行实现。最后将开发的Delta并联机构轨迹规划的程序在公司自主研发的并联机器人上进行实机的应用测试,测试的数据结果表明轨迹规划在Beckhoff平台上实现方法的正确性及其性能满足Delta并联机构高速平稳的指标。

Delta型并联运动激光切割机床的工作空间分析

提出了一种基于Delta并联机构的新型激光切割机床。建立了三自由度Delta并联机构的反解方程和工作空间求解模型,分析了各支链子工作空间的几何形状及其内部出现空洞的条件,从而将工作空间解析归结为可达工作空间外部边界与内部空洞边界求解。采用几何分析与数值迭代相结合的方法,探索了工作空间每一区域的边界,得到了机构工作空间的完整描述。整个求解过程直观、简明,计算速度快。

移动副驱动的Delta机构工作空间分析及机构优化研究

针对在给定的设计要求下,确定移动副驱动的Delta机构的最优结构参数的问题,对该机构的约束方程、位置正解反解、工作空间、机构的雅克比矩阵等方面进行了研究。在机构的结构分析的基础上,采用了解析法和搜索法对工作空间进行了研究,并取工作空间的内切圆柱体作为设计空间,推导出了工作空间的度量参数与结构参数的关系。然后通过支链矢量图推导出了该机构的雅克比矩阵,获得了该矩阵的条件数的分布情况,并通过取条件数在工作空间的积分来评价机构的操作性能。最后在给定设计要求下,通过进行机构优化确定了最优的结构参数。研究结果表明,可利用工作空间度量参数和雅克比矩阵的条件数积分进行机构优化以满足对该机构工作空间和操作性能的设计要求。