并联刨床刚度分析及实验研究

为了提高刨削加工能力,而采用考虑到并联机构的特点而提出了并联刨床的概念并对其进行了简单说明.采用对机床进行分解的方法对机床的各功能模块分别建立刚度模型,并利用变形线性叠加的原理对机床的并联部分刚度进行分析.采用有限元软件对机床的床身框架及平面约束机构部分的刚度进行分析.并以仿真和实验加工的方式进行了刚度特性研究.

一种平面运动位姿的并联组合测量方法研究

基于特殊的测量环境需要,提出了用于平面运动位姿测量的并联组合测量方法。介绍了并联组合测量方法的测量机构组成和测量原理,并进行了可行性论证;通过建立误差模型,对几何误差源与原始测量参数的映射关系及其对最终位姿测量误差的影响进行了分析,仿真结果和实际应用测量数据验证了分析的正确性。所述并联组合测量方法构思新颖,结构合理,适用于具有一定特殊测量条件的高精度平面大范围运动过程位姿测量。如果在工程应用中有效地控制几何误差源的影响,该方法则具有一定的推广应用价值。

新型蛇形机器人蜿蜒运动的动力学分析

为提高蛇形机器人执行各种运动的能力,研制了新型蛇形机器人系统.重点研究了该蛇形机器人的动力学.建立了机器人的运动学模型,并根据运动学模型提出了控制蛇形机器人蜿蜒运动的复合运动控制方法.用拉格朗日方法建立动力学模型,对不同参数下蛇形机器人的关节力矩特性和摩擦力特性进行了分析比较,为蛇形机器人的有效运动提供了理论依据.

一种冗余机器人逆运动学求解的有效方法

针对7自由度冗余机械臂的逆运动学提出了一种新的求封闭解的方法。保证系统实时性的前提下采用二次计算法,在梯度投影法得出优化不精确解的基础上,根据系统结构特点用固定关节法进行再次计算,最终得到一组精确的优化解。既充分利用了系统的冗余特性又大大提高了计算精度。以7自由度仿人机械手臂为例具体阐述了这种方法。从手臂末端轨迹精度方面对梯度投影法和二次计算法的仿真结果进行了比较分析,说明了二次计算法在提高末端精度方面的有效性,并通过试验证明算法可以满足一般机器人系统的实时性要求。

可重构星球探测机器人的运动学建模及轨迹规划

提出了可重构星球探测机器人的概念,对系统中子机器人的研究进行了重点论述.通过设计恰当的子机器人连杆坐标系,利用Denavit Hartenberg方法完成了子机器人的运动学建模,并直接给出了子机器人的运动学正解模型.由于使用单一的求解算法不能求出工作空间的封闭解,因此综合利用代数法、几何法原理及空间投影关系,结合子机器人的结构特殊性推导出了运动学逆解,从而得到了工作空间内的所有解.在此基础上,考虑结构间的约束关系,给出了子机器人的工作空间及轨迹规划方法.最后,使用OpenGL对设计的子机器人系统进行了运动学仿真实验,实验以末端操作器的直线运动为例,充分考虑空间几何的关系,其结果有效地证明了建模及轨迹规划的正确性.

可重构模块化机器人模块及构形设计

对可重构模块化机器人模块的结构进行了研究,并归纳设计出7种功能模块,其中包括3种1自由度的关节模块,2种连杆模块和2种辅助模块·所有模块的功能都是独立的,并且每个模块的连接界面都设计成了圆筒形以便重组和提高其刚度·每一种模块都可设计成不同尺寸系列,这些不同类型和尺寸系列的模块便可构成一个模块库·作者对3个自由度串联机器人的构形进行了系统的研究,并应用制作的实验模块对研究结果的可行性进行了验证·

一种并联机床的位置、速度和加速度逆解

本文针对一种混合结构的并联机器人机床,采用串并联运动学等效的方法,进行了运动学研究,推导了系统的位移、速度和加速度逆解的表达式,这可用于机床在加工时的运动规划及插补算法的实现。本文还进行了运动学仿真研究,机床的实际加工操作应用的结果表明,推导的运动学算法的正确性。

蛇形机器人侧向运动的研究

本文提出了一种新型蛇形机器人机构 ,建立了其空间运动学模型 ,实现了蛇形机器人的两种侧向运动 :侧向蜿蜒运动和侧向滚动 ,前者通过调节两个异相波的频率比 ,实现了任意方向的侧向运动 .后者通过控制运动波的幅值变化 ,实现了各种形式的纯侧向移动 ,当幅值足够大时 ,这种侧向滚动可以跨越障碍

一种混合型4自由度并联机床的位置分析

针对原沈阳自动化研究所研制开发的五轴并联铣床的结构特点 ,提出了一种改进方案 ,并对这种新的构型的运动学进行了分析 ,针对其特点 ,从新的角度给出了位置正解及反解的方程。该构型的位置正解由于使用了附加传感器并充分考虑到机构特点而使得正解方程形式非常简单并且其中只存在一次项 ,从而避免了对复杂数值解法的采用

混合型4自由度并联机构及其运动学建模

提出一种混合型４自由度并联平台机构，该机构的动平台能够实现两个方向的移动以及绕两个方向轴线的转动。研究了该机构的运动学建模方法，给出了运动学正、逆解。基于本文所提出的４自由度并联机构已成功地研制出一台五坐标并联机床。

三柔索吊床机构设计与运动学分析

研制了一种有重力约束的三索控制的柔索吊床机构来模拟船体海面上的运动。为了解三柔索吊床机构的运动特性 ,对其进行了运动学建模与仿真。仿真结果表明 ,台面倾角在 0°～ 30 0°变化时 ,台面不碰撞立柱 ,且柔索伸缩长度与台面倾斜角度接近于线性变化。本文所做的工作对吊床平台避免撞击立柱、缩小吊床立柱布置空间、提高空间利用率 ,以及为吊床的运动控制提供了理论依据

一种离散驱动蛇形柔性臂的工作空间及优化设计研究

以一种离散驱动蛇形柔性臂为研究对象 ,分析并提出了弯曲型离散驱动机器人工作空间的表达方法。考虑到离散驱动机器人工作空间的离散性 ,为了便于对其运动学参数进行调整 ,以使末端操作器达到新指定的工作位置 ,提出了参数调整“标定”的概念 ,并依据使运动学参数调整值尽量小的优化原则对运动学参数进行了优化设计 ,从而解决了运动学参数设计的冗余度问题。

一种四自由度并联机构及其运动学建模

提出一种新型四自由度并联平台机构 ,该机构的动平台能够实现两个方向的移动 ,以及绕两个方向轴线的转动。研究了该机构的运动学建模方法 ,给出了运动学正、逆解。阐述其应用前景

一种四滑块驱动的并联机构及其运动学建模

提出了一种用水平导轨上 4个滑块作为原动件的 4自由度并联平台机构 ,该机构的动平台能够实现两个方向的移动以及绕两个方向轴线的转动 ,同时研究了该机构的运动学建模方法 ,给出了运动学正、逆解 ,并阐述了其应用前景。

并联结构制造装备设计理论与建模方法研究

并联结构制造装备（Parallel Kinematic Machine简称PKM）是近年发展起来的一种新型制造装备，它以承载能力强、动态性能好、刚度重量比大等优点而受到广大学者及机床制造商的重视并正在成为制造领域的一个研究热点。本文就有关PKM的结构、位置分析、速度关系、工作空间分析、奇异位形分析以及标定方法等问题进行了深入的研究，具体内容包括以下几个方面：1．根据现有PKM的结构特点，将它们划分为“腿伸缩”的6条腿结构、“腿滑动’夕的6条腿结构、“腿伸缩”的3条腿结构、“腿滑动”的3条腿结构等类型，这种划分佩方面能够较准确地反映PK.M的结构特征以及复杂程度，另一方面也易于为广大工程技术人员理解和使用。2．将少自由度并联机构分为满阶机构以及欠阶机构，而欠阶机构又进一步分为非期望输出为常量和非期望输出为变量两种类型，这样的分类反映了机构的本质特征以及对其进行研究的复杂程度。3．提出利用演化关系研究各种典型并联机构之间的内在联系，建立了一些典型并联机构之间的演化关系，为利用演化关系进行并联机构的运动学性能分析奠定了基础。根据演化原理，提出了几种实现两维平动、两维转动的4自由度 (2T-2R, 4-DOF）并联机构新构型，并用杆一副关系图进行描述。4．基于机构演化关系建立了典型并联机构位置分析数学描述的统一表达形式，并对所提出的几种2T-2R, 4-DOF并联机构的位置正、逆解进行了详细的讨论。对并联机构速度、静力传递关系的对偶性以及串联与并联之间的对偶关系进行了总结。5．提出具有灵巧度指标要求的适用工作空间概念，对考虑灵巧度指标要求的全姿态工作空间的确定进行了详细分析，给出了几种机构工作空间求解的具体结果。分析了现有奇异位形分析方法应用于少自由度并联机构时可能会出现的问题，并基于前面所述机构演化关系，提出一种进行少自由度并联机构奇异位形分析的新途径。6.分析了PKM运动学标定的研究现状，提出了一种新的运动学参数识别方法。该方法利用运动学逆解模型建立目标函数，并且不需要测量运动平台的姿态参数。7.初步完成了一个适用于PKM的基于“IPC+PMAC”的双CPU开放式数控系统的开发。对于不同构型的PKM，可以方便地更换虚实空间映射模块，并方便地扩展各种新的功能模块。通过本文的工作，对并联结构制造装备的若干问题进行了系统的研究，为新型并联结构制造装备研究和走向工程应用提供了设计思想、建模方法和关键技术，对于推进并联结构制造装备的发展具有重要意义。