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并联机构动力学建模及伺服系统参数辨识

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2004年第6期37卷 475-479页

作者：杨志永赵学满黄田倪雁冰天津大学机械工程学院天津300072

研究一种三自由度并联机构动力学建模及伺服系统参数辨识方法.首先导出了外移动副驱动,含平行四边形支链结构的位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型.在此基础上,提出了辨识该并联机构伺服系统参数的一... 详细信息

研究一种三自由度并联机构动力学建模及伺服系统参数辨识方法.首先导出了外移动副驱动,含平行四边形支链结构的位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型.在此基础上,提出了辨识该并联机构伺服系统参数的一种方法.该方法采用变频三角波输入,克服了伪随机二位式序列信号幅值变化大、易造成对伺服电机冲击和引起其速度环开环等问题,且通过附加惯性负载,可将包括伺服系统转动惯量在内的所有参数辨识出来,为系统动态性能在全工作空间内取优奠定了基础.

关键词：并联机构伺服系统参数辨识

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基于球杆仪检测信息的并联机构运动学标定

机械工程学报 2007年第7期43卷 16-22页

作者：洪振宇梅江平赵学满黄田天津大学机械工程学院天津300072

由于并联构型装备难于实现全闭环反馈控制,使运动学标定成为一项具有显著经济价值并能非常有效提高并联构型装备精度的手段,运动学标定通常包括误差建模、测量、辨识和补偿4个环节。基于以上因素,以5自由度混联机械手TriVariant为对象,... 详细信息

由于并联构型装备难于实现全闭环反馈控制,使运动学标定成为一项具有显著经济价值并能非常有效提高并联构型装备精度的手段,运动学标定通常包括误差建模、测量、辨识和补偿4个环节。基于以上因素,以5自由度混联机械手TriVariant为对象,研究一种基于球杆仪检测信息的运动学标定方法。首先建立球杆仪测量值与影响末端可补偿位姿误差的几何误差源的映射关系,并给出可辨识条件。在此基础上,以误差参数辨识矩阵条件数为评价指标,探讨合理设置球杆仪安装位置和数目的方法。最后,计算机仿真和试验验证了所提出方法的可行性和有效性,并指出仍然需要解决的若干问题。

关键词：并联机构运动学标定球杆仪

可重构混联机械手——TriVariant的误差建模与灵敏度分析

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机械工程学报 2006年第12期42卷 65-69页

作者：洪振宇梅江平赵学满黄田天津大学机械工程学院天津300072

针对少自由度并联构型装备,必须通过误差建模将影响末端可控和不可控误差的几何误差源进行分离,从而指导机构的精度设计和运动学标定的问题,以5自由度混联机械手TriVariant为对象,研究一种少自由度并联构型装备的误差建模方法。该方法... 详细信息

针对少自由度并联构型装备,必须通过误差建模将影响末端可控和不可控误差的几何误差源进行分离,从而指导机构的精度设计和运动学标定的问题,以5自由度混联机械手TriVariant为对象,研究一种少自由度并联构型装备的误差建模方法。该方法可有效分离出影响末端不可控误差的几何误差源,得到由UP支链连架胡克铰的加工和装配误差,以及套筒导轨扭角误差引起的末端姿态误差为不可控误差,从而得到仅需控制恰约束支链的制造和装配误差,便可有效抑制末端的不可控姿态误差的重要结论。在此基础上,借助灵敏度分析方法,在统计意义下定量揭示出上述几何误差源对末端不可控姿态误差的影响。分析结果表明,胡克铰两轴线不相交误差对末端不可控误差的影响最大。

关键词：并联构型装备误差建模灵敏度分析

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Delta机械手动力尺度综合

机械工程学报 2010年第3期46卷 1-7页

作者：张利敏梅江平赵学满黄田天津大学机械工程学院天津300072

研究广泛用于高速抓放操作的Delta机械手动力尺度综合方法。在建立系统运动学和刚体动力学模型的基础上,利用奇异值分解原理,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位... 详细信息

研究广泛用于高速抓放操作的Delta机械手动力尺度综合方法。在建立系统运动学和刚体动力学模型的基础上,利用奇异值分解原理,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位形的出现条件。在考虑工作空间/机构尺度比、速度、精度和刚度等尺度和映射特性约束基础上,利用工程实例研究映射特性约束对尺度参数和动力学性能评价指标的影响规律,并据此综合出一组在满足上述约束条件下使得系统动力学性能最优的尺度参数。

关键词：并联机器人动力性能尺度综合

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一种二平动自由度并联机械手动力尺度综合

天津大学学报 2010年第8期43卷 661-666页

作者：张利敏梅江平赵学满黄田天津大学机械工程学院天津300072

研究一种二平动自由度高速并联机械手的动力尺度综合方法.在建立逆刚体动力学模型基础上,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标,该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位... 详细信息

研究一种二平动自由度高速并联机械手的动力尺度综合方法.在建立逆刚体动力学模型基础上,提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标,该指标可表示为系统尺度和惯性参数及位形的显函数形式,可直接用于观察奇异位形的出现条件.建立雅可比矩阵奇异值的显式,提出一组兼顾速度、精度和刚度的传递角约束方程,通过考察奇异值与运动学性能的关系,可将传递角约束方程转化为性能约束方程,同时配以工作空间/机构尺度等约束条件,利用工程实例研究性能约束对尺度参数和动力学性能评价指标的影响规律,由此综合出在满足上述约束条件下使得系统动力学性能最优的尺度参数.

关键词：并联机械手动力性能尺度综合

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4自由度混联机器人静刚度分析

机械工程学报 2011年第15期47卷 9-16页

作者：汪满新王攀峰宋轶民赵学满黄田天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300072

研究一种新型混联机器人模块-Bicept的半解析刚度建模方法。该模块由一含恰约束支链的2自由度平面并联机构和一与动平台末端串接的2自由度转头构成,是Tricept机器人的一种二维形式,具有制造成本低,工作空间大的特点,配以长行程导轨,可... 详细信息

研究一种新型混联机器人模块-Bicept的半解析刚度建模方法。该模块由一含恰约束支链的2自由度平面并联机构和一与动平台末端串接的2自由度转头构成,是Tricept机器人的一种二维形式,具有制造成本低,工作空间大的特点,配以长行程导轨,可用于飞机壁板数字化自动制孔等场合。在完成2自由度并联机构位置逆解分析和变形分析基础之上,基于全变形雅可比矩阵建立该机构的静刚度半解析模型。建模中考虑了所有支链构件及铰链的弹性贡献,并侧重研究其恰约束支链弯曲刚度的精确建模问题。通过算例获得Bicept机器人面内静刚度在工作空间中的分布规律,并通过ANSYS有限元分析软件验证了计算结果的正确性。

关键词：刚度分析并联机器人

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新型三坐标并联动力头工作空间分析

机械设计 2010年第11期27卷 65-68页

作者：赵学满李永刚天津大学机械工程学院天津300072 天津职业技术师范大学机械学院天津300222

工作空间是并联构型装备性能评价的一项重要指标。基于逆运动学模型,给出新型三坐标并联动力头A3头的可达工作空间和灵活工作空间的定义,并根据工程实际限制,列出了杆长、关节转角、电主轴干涉和奇异性等约束条件,进而利用数值搜索法确... 详细信息

工作空间是并联构型装备性能评价的一项重要指标。基于逆运动学模型,给出新型三坐标并联动力头A3头的可达工作空间和灵活工作空间的定义,并根据工程实际限制,列出了杆长、关节转角、电主轴干涉和奇异性等约束条件,进而利用数值搜索法确定出满足约束条件的工作空间和灵活工作空间的边界,为动力头的详细结构设计提供了理论依据。

关键词：并联动力头可达工作空间灵活工作空间工程约束

3-HSS并联机床装配工艺及其关键技术研究

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机床与液压 2004年第2期32卷 12-13,74页

作者：赵学满倪雁冰李立贤天津大学机械学院天津300072

通过对 3-HSS并联机床装配矢量链分析 ,提出了整体式和分体式两种修配装配工艺方案。对如何实现三个运动支链中空间平行四边形的方法进行了几何分析。

关键词：并联机床精度 3-HSS 空间平行四边形运动支链装配工艺

3-PUS/PU 3自由度并联机构运动学优化设计

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天津大学学报 2007年第6期40卷 649-654页

作者：齐明刘海涛梅江平赵学满黄田天津大学机械工程学院天津300072

研究了一种带恰约束从动支链的3自由度并联机构的运动学优化设计.该机构采用3-PUS/PU拓扑结构,可实现一维平移和两维转动自由度.在构造出该机构全速度雅可比矩阵的基础上,以支链误差传递率为性能指标,在考虑必要机械约束的基础上,采用... 详细信息

研究了一种带恰约束从动支链的3自由度并联机构的运动学优化设计.该机构采用3-PUS/PU拓扑结构,可实现一维平移和两维转动自由度.在构造出该机构全速度雅可比矩阵的基础上,以支链误差传递率为性能指标,在考虑必要机械约束的基础上,采用遗传算法实现了该机构的尺度参数优化设计,并给出相应算例.由实例可知,经优化得出的尺度参数合理.此优化方法同样适用于其他类似并联机构的运动学设计.

关键词：并联机构运动学优化设计遗传算法