并联机器人机构构型创新设计研究

提出一种并联机器人机构构型创新设计新方法——桁架推演法,该方法包括三个主要步骤:根据具体设计需求选择自由度为0的并联机构桁架,并选择适当的推演规则;在一定的约束条件下对桁架进行推演;对推演结果分析、判断和决策,得到新并联机构构型。最后举例说明了桁架和推演规则等对并联机器人机构构型创新设计具有决定性影响的关键技术问题。

空间转动型3-SPS/S并联机器人的构型设计分析

根据盾构管片安装机器人拼装隧道管片时位姿调整的需要,运用系统枚举法构造了空间纯转动型3-SPS/S并联机构作为管片安装机器人的位姿调整机构,在对该机构进行位置、速度求解的基础上建立了机构的雅可比矩阵,提出并采用可操作度指标对机构的运动特性进行了分析研究。结果表明,该三维转动型并联机构能够实现管片姿态调整的运动要求,具有良好的可操纵性。

一类新型空间并联机器人的构型设计与位置分析

突破了传统并联机器人结构创新设计的思维定势,提出了空间并联机器人构型创新设计的新思路,该设计思路主要包括三个步骤:根据具体设计需求选择合适的平面并联机构,并将其替代传统空间并联机器人的动平台;对选择出来的平面并联机器人进行必要的改进,使其满足并联机器人的一般性设计原则,然后选择适当的支路(或运动链)来连接动、静平台;对设计出来的结果进行分析、判断和优选,得到满足设计要求的新型并联机器人机构.并利用该方法提出了一类新型空间并联机器人机构,该机构具有运动学分析简单、控制方便等优点.

集中式输入并联机器人机构设计与仿真

针对自动化生产线中具有固定运动轨迹的周期性作业任务需求,提出了一种集中式输入并联机器人机构的设计方法。基于机构运动学反解和集中式传动机构的位移解,建立其输入输出映射关系,结合期望轨迹路径点,拟合得到集中输入曲线。分别设计了集中式输入三分支和六分支并联机器人机构,采用基于最小二乘法的傅里叶级数逼近式曲线拟合方法,求解得到了相应集中输入曲线方程。通过ADAMS和MATLAB联合仿真,验证了该方法的可行性。

9-3 Stewart型并联机器人的结构设计及奇异位形分析

以一种9-3 Stewart型并联机器人为研究对象,对其进行结构设计及奇异位形分析。通过设计三重复合虎克铰链,减小了运动学求解难度;通过设计可转换主、从运动的变胞移动副,实现了变拓扑驱动;基于环路方程法推导出了并联机器人的速度雅可比矩阵,并运用代数法分析了并联机器人的奇异位形,得到了并联机器人的位置奇异曲面和姿态奇异曲面。研究内容为该并联机器人后续的轨迹规划及工作空间优化奠定了理论基础。

直立工作面柔索驱动检测机器人的设计研究

为解决电厂锅炉内壁、船体、玻璃幕墙外墙面等大型构件直立面检测维护的工程难题,研制了一种新型的过约束柔索驱动检测机器人。研究了不同的柔索驱动定位机构及构型的差异,并根据工程应用需要,总结了柔索驱动检测机器人所需具备的基本功能,据此选择了功能更易实现的过约束定位机构,然后进行了系统的构型设计和运动机构结构的设计。通过一定的合理简化,建立了系统运动分析模型和运动机构受力模型,根据力矢量及几何闭合条件,得出了柔索运动方程和静力平衡方程,求解出了柔索的运动参数和受力解析解。试制了样机并搭载CCD相机进行了相关的验证试验,实现了柔索驱动检测机器人的基本功能。

基于6-SPU并联机构的飞机壁板铆接机器人逆运动学分析

针对飞机壁板等大型结构件曲面铆孔需求,提出了含闭环支链的6-SPU步行式铆孔机器人及其低副等效支链构型。基于提出的铆枪法向调姿方法和闭环矢量链法,建立了机器人机构逆运动学模型,采用数值搜索方法得到了机构的可达空间,分析了工作空间体积及形状的变化规律,并通过数值仿真算例验证了文中提出的构型和逆运动学模型的合理性。该研究工作可望为面向大型结构件加工的移动式加工平台的工程设计奠定理论基础。