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六自由度并联机床的工件坐标系定位

清华大学学报（自然科学版） 2005年第8期45卷 1023-1027页

作者：李铁民尹文生清华大学精密仪器与机械学系北京100084

以六自由度6-TPS型并联机床为模型,分析了工件坐标系定位对刀具加工范围和运动精度的影响,并据此将工件坐标系定位归结为一类兼顾作业空间和运动精度的有约束非线性规划问题。基于求解非线性规划的复合形法,提出并开发了工件坐标系定位... 详细信息

以六自由度6-TPS型并联机床为模型,分析了工件坐标系定位对刀具加工范围和运动精度的影响,并据此将工件坐标系定位归结为一类兼顾作业空间和运动精度的有约束非线性规划问题。基于求解非线性规划的复合形法,提出并开发了工件坐标系定位算法,并给出具体的算法流程。这种方法包括确定初始定位矢量、构造定位矢量的初始复合形、建立目标函数和优化计算4部分。最后,针对一组给定的刀位文件,利用上述方法进行了机床的定位规划和计算,验证了算法的合理性和实用性。

关键词：精度并联机床工件坐标系定位

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平面并联机构的鲁棒轨迹跟踪控制

清华大学学报（自然科学版） 2005年第5期45卷 642-646页

作者：吴军李铁民唐晓强清华大学精密仪器与机械学系北京100084

为提高并联机构运动精度,以2自由度平面并联机构为模型,研究了提高并联机构轨迹跟踪精度的方法。在机构运动学分析的基础上,应用Lagrange乘子法建立并联机构的动力学模型。利用非线性系统的线性反馈理论,考虑动力学建模的模型误差和外... 详细信息

为提高并联机构运动精度,以2自由度平面并联机构为模型,研究了提高并联机构轨迹跟踪精度的方法。在机构运动学分析的基础上,应用Lagrange乘子法建立并联机构的动力学模型。利用非线性系统的线性反馈理论,考虑动力学建模的模型误差和外界干扰等不确定因素,提出了一种鲁棒轨迹跟踪控制策略。该控制方法能够保证系统稳定,同时对外界干扰具有抑制作用。仿真表明,鲁棒轨迹跟踪控制可以显著减小跟踪误差,加快误差收敛速度。这种控制策略同样适用于其他类型的并联机构。

关键词：并联机构动力学鲁棒轨迹跟踪控制

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飞行模拟器运动平台的计算力矩控制

清华大学学报（自然科学版） 2006年第8期46卷 1405-1408,1413页

作者：吴军李铁民关立文清华大学精密仪器与机械学系北京100084

为提高飞行模拟器运动平台的运动精度,以一飞行模拟器的6自由度S tew art运动平台为模型,研究了提高并联运动平台精度的方法。在运动学分析的基础上,应用N ew-ton-Eu ler法建立S tew art平台的动力学模型。引入非线性反馈补偿,使得控制... 详细信息

为提高飞行模拟器运动平台的运动精度,以一飞行模拟器的6自由度S tew art运动平台为模型,研究了提高并联运动平台精度的方法。在运动学分析的基础上,应用N ew-ton-Eu ler法建立S tew art平台的动力学模型。引入非线性反馈补偿,使得控制系统由一个内部非线性前馈环和一个外部反馈环组成。外部反馈环设计为比例微分(PD)控制方式,采用计算力矩控制方法对运动平台进行控制。仿真表明计算力矩控制可以使飞行模拟器运动平台的跟踪误差在较短的时间内收敛,并且误差趋近零。这种控制方法同样适用于其他类型的并联机构。

关键词：计算机仿真飞行模拟器动力学计算力矩控制

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一种基于相关性分析的并联机床标定方法

机械工程学报 2005年第1期41卷 88-92页

作者：高猛李铁民尹文生段广洪清华大学精密仪器与机械学系北京100084

针对一台实际的并联机床,简化过约束结构,在运动学方程一次微分和二次微分的基础上,进行相关性分析,整合相关性强的辨识参数,推导出z向垂直度误差近似唯一相关于立柱倾斜系数,从输出误差测量的角度实现对误差源的分类。同时利用简单可... 详细信息

针对一台实际的并联机床,简化过约束结构,在运动学方程一次微分和二次微分的基础上,进行相关性分析,整合相关性强的辨识参数,推导出z向垂直度误差近似唯一相关于立柱倾斜系数,从输出误差测量的角度实现对误差源的分类。同时利用简单可行的相对误差测量方案,基于相关性分析的结论,采用分步标定方案,显著提高精度,大工作空间内达到±0.04 mm以内,局部在±0.02 mm以内,满足了工程需要。该方法基于参数间以及参数和输出误差间的相关性分析,有效简化标定过程,实现参数的分步辨识,为并联机床标定提供了新思路。

关键词：并联机床相关性标定误差补偿

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面向精度评价的并联机床参数辨识技术

机械工程学报 2005年第5期41卷 79-83页

作者：高猛李铁民叶佩青段广洪清华大学精密仪器与机械学系北京100084

基于并联机床外部标定,推导出辨识方程的残差近似等于标定后的位姿误差。为克服最小二乘法存在较大残差的缺陷,面向精度评价,提出最小最大优化的参数辨识技术,以残差最大绝对值最小为优化目标,直接控制误差范围。标定实例验证了最小二... 详细信息

基于并联机床外部标定,推导出辨识方程的残差近似等于标定后的位姿误差。为克服最小二乘法存在较大残差的缺陷,面向精度评价,提出最小最大优化的参数辨识技术,以残差最大绝对值最小为优化目标,直接控制误差范围。标定实例验证了最小二乘法缺陷的实际存在和最小最大优化抑制较大残差的效果。该参数辨识技术直接联系运动学标定和标定后的精度评价,简单有效的提高并联机床的整体精度。

关键词：参数辨识标定并联机床最小二乘法最小最大优化

一种空间3自由度并联机器人的工作空间和转动能力分析

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自然科学进展 2005年第2期15卷 212-220页

作者：刘辛军汪劲松王启明李铁民清华大学精密仪器与机械学系制造工程研究所北京100084 中国科学院国家天文台北京100012

研究一种空间3自由度并联机器人(HANA)的工作空间和转动能力.该机器人由定平台、动平台和三个连接支链组成,其动平台相对于定平台具有2个移动和1个转动自由度。该机器人具有以下特性:工作空间内无奇异;单自由度铰链结构和高转动能力。... 详细信息

研究一种空间3自由度并联机器人(HANA)的工作空间和转动能力.该机器人由定平台、动平台和三个连接支链组成,其动平台相对于定平台具有2个移动和1个转动自由度。该机器人具有以下特性:工作空间内无奇异;单自由度铰链结构和高转动能力。其具有显式封闭解的运动学反解有利于用几何方法表达其工作空间.文中首先分析其定姿态和可达工作空间;然后定义了一种评价转动能力的性能指标,并用该指标详细考查了该并联机器人的转动能力特性;最后得出了转动能力性能指标在其工作空间内的分别,这有助于进一步了解该机器人在工作空间内每一点的转动能力。该并联机器人可以广泛地应用在工业机器人、飞行模拟器、微型机器人和并联机床等行业。

关键词：并联机器人工作空间 3自由度运动学反解工业机器人微型机器人铰链结构动能转动能力