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五自由度混联机构型综合的研究

机床与液压 2016年第17期44卷 43-48页

作者：邹晔黄志辉唐立平无锡职业技术学院机械技术学院江苏无锡214121

提出了一种系统有效的混联机器人构型综合的新方法和单并联、多并联混联机构的概念及表示方法。根据螺旋理论构造了单开链五自由度串联机构;基于自由度分配原理,分析了可能出现的五自由度混联机构具体类型;将并联机构视为一个复合运动... 详细信息

提出了一种系统有效的混联机器人构型综合的新方法和单并联、多并联混联机构的概念及表示方法。根据螺旋理论构造了单开链五自由度串联机构;基于自由度分配原理,分析了可能出现的五自由度混联机构具体类型;将并联机构视为一个复合运动单元构型到串联机构中,替代串联机构中运动基相同且连续的若干运动单元,获得五自由度混联机器人构型;通过运动螺旋的线性组合来生成其他混联机构,并通过实例验证了该构型的正确性。分析表明该机构兼具串联机构和并联机构的优点。

关键词：型综合螺旋理论串联机构混联机构

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非圆齿轮-曲柄滑块式驱动机构设计与分析

机械设计与制造 2020年第2期 87-90,95页

作者：臧新良刘亚汪飞雪燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心河北秦皇岛066004

提出了一种非圆齿轮副串联曲柄滑块来实现往复直线运动的新型机构,建立了该新型机构的运动学分析模型,并以预定速度曲线为目标反求满足工作要求的非圆齿轮节曲线。分别以输出部件遵循变形梯形加速度和余弦加速度运动规律输出为例,计算... 详细信息

提出了一种非圆齿轮副串联曲柄滑块来实现往复直线运动的新型机构,建立了该新型机构的运动学分析模型,并以预定速度曲线为目标反求满足工作要求的非圆齿轮节曲线。分别以输出部件遵循变形梯形加速度和余弦加速度运动规律输出为例,计算了该机构的非圆齿轮副传动比函数,并研究了曲柄连杆比和等加速等减速区间占比对传动比函数的影响规律。结果表明,当滑块满足变形梯形加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比变化的幅度逐渐增大;等加速等减速区间占比对传动比影响不大。当滑块满足余弦加速度运动规律时,随着曲柄连杆比的增大,传动比函数的变化幅度明显增大。

关键词：非圆齿轮节曲线曲柄滑块机构运动学特性反求串联机构

基于D-H四元数变换法对2-RRR型脚踝康复机器人的机构分析

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制造业自动化 2022年第1期44卷 182-186页

作者：王远冯俊学韩亮李瑞琴山西工程职业学院机械电子工程系太原030001 中北大学机械工程学院太原030051 北京机械工业自动化研究所有限公司北京100120 北自所(北京)科技发展股份有限公司北京100120

由于传统D-H参数法的相关计算是建立在矩阵运算的数学基础上进行的,当矩阵的行列式为零时便会出现奇异解,为了解决这一问题,以数学家Hamilton提出的四元数法对传统D-H法进行变换推导。以脚踝康复机器人为例,利用旋量理论对该机器人的自... 详细信息

由于传统D-H参数法的相关计算是建立在矩阵运算的数学基础上进行的,当矩阵的行列式为零时便会出现奇异解,为了解决这一问题,以数学家Hamilton提出的四元数法对传统D-H法进行变换推导。以脚踝康复机器人为例,利用旋量理论对该机器人的自由度进行分析计算;利用四元数对D-H法进行推导,计算出机械臂末端执行器相对于全局坐标系四元数计算公式,并根据公式对脚踝机器人的运动学进行仿真分析,结果表明通过四元数D-H法对脚踝康复仪分析的运动学参数符合人体脚踝康复要求,同时也验证了四元数D-H法的正确性。

关键词：四元数 D-H参数串联机构脚踝康复机器人

平面运动的串联测量方法研究及其与并联方法的比较

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机器人 2007年第1期29卷 67-71,77页

作者：姜春英房立金徐志刚赵明扬中国科学院沈阳自动化研究所

提出了用于测量平面运动位姿的三自由度串联和并联测量方法,介绍了串联和并联测量方法的测量原理.通过建立串联测量方法的误差模型,得出了几何误差源与原始测量参数的映射关系和对末端位姿误差的影响情况,得到了这种方法的精度分析结果... 详细信息

提出了用于测量平面运动位姿的三自由度串联和并联测量方法,介绍了串联和并联测量方法的测量原理.通过建立串联测量方法的误差模型,得出了几何误差源与原始测量参数的映射关系和对末端位姿误差的影响情况,得到了这种方法的精度分析结果.仿真结果和试验数据证明了分析的正确性.同时,从几何误差源的产生和测量运动特性等方面对串联和并联测量方法进行了比较.

关键词：串联机构并联机构位姿测量误差模型

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圆钢端面贴标机器人机构构型综合

制造技术与机床 2018年第6期 50-54页

作者：张付祥刘再李文忠黄风山河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景,采用基于输出自由度和方位特征集的机器人拓扑结构综合方法,给出满足成捆圆钢端面贴标的机器人机构设计原则和步骤,根据贴标需求及输出自由度分析得到圆钢端面贴标机器人宜选用混联机构,其中3个移... 详细信息

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景,采用基于输出自由度和方位特征集的机器人拓扑结构综合方法,给出满足成捆圆钢端面贴标的机器人机构设计原则和步骤,根据贴标需求及输出自由度分析得到圆钢端面贴标机器人宜选用混联机构,其中3个移动自由度由并联机构实现,2个转动自由度由串联机构实现,根据方位特征集分析得到贴标混联机器人并联机构的拓扑结构,分析串联结构的构型设计出面向圆钢端面贴标应用的混联机器人构型。提出的面向特殊应用的混联机器人拓扑结构综合对于特定工业应用的机器人设计具有一定的实践意义。

关键词：输出自由度方位特征集混联机构并联机构串联机构拓扑结构分析

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基于图谱法的混联机构型综合

基于图谱法的混联机构型综合

作者：江洪生燕山大学

学位级别：硕士

新型混联机构结合了并联机构高精度和串联机构工作空间大的优点,在大型零部件的焊接加工,高精度复杂曲面的铣削打磨,以及高精密电子元件的制造生产等场景都有着重要的应用前景。为此,本文基于图谱法,提出了一种混联机构综合新方法,并综... 详细信息

新型混联机构结合了并联机构高精度和串联机构工作空间大的优点,在大型零部件的焊接加工,高精度复杂曲面的铣削打磨,以及高精密电子元件的制造生产等场景都有着重要的应用前景。为此,本文基于图谱法,提出了一种混联机构综合新方法,并综合了一系列新型混联机构。本方法将并联机构和串联机构分开综合,再将两者进行组合,从而得到新型混联机构,主要内容如下:首先,简要介绍了图谱法构型原理、Grassmann线几何原理、Blanding法则、线图等效原则,提出了一种综合三平移并联机构的新方法,该方法将三平移并联机构的三个转动约束分配给分支,每个分支根据Grassmann线几何原理确定约束线图,再根据Blanding法则确定自由度空间,并通过线图等效原则拓展自由度线图,从而达到大量的等效自由度线图,再推出大量结构各异的具有确定转动约束的支链,最后得到结构多样的三平移并联机构并用螺旋理论检验其自由度性质。其次,根据图谱法,提出了一种综合少自由度串联机构的新方法,并综合了大量五自由度和四自由度串联机构。该方法首先明确串联机构的自由度,根据Grassmann线几何原理确定自由度线图,再根据线图等效原则拓展线图,从而得到大量的等效自由度线图,最后根据等效自由度线图确定串联机构。最后,选取2个新型三平移并联机构和12个串联机构进行组合,得到24个结构各异的混联机构,并对其中两个代表性混联机构进行瞬时性分析。混联机构的并联机构和串联机构分开综合是一种模块化的思维,对于不同的工况和不同的使用场景,能快速有效地提出设计方案,符合现代机构设计的理念。

关键词：混联机构图谱法型综合串联机构并联机构

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机器人机构拓扑结构自动分析及其程序实现

机器人机构拓扑结构自动分析及其程序实现

作者：王罡南昌大学

学位级别：硕士

机器人机构拓扑结构学理论是机构学研究的热点,为机构学发展提供了系统的理论方法。机器人机构拓扑结构学的研究代表现代机构学的发展方向,而机器人机构拓扑结构学发展必须经由认知到掌握再到自动化的过程。本文将机器人机构拓扑结构学... 详细信息

机器人机构拓扑结构学理论是机构学研究的热点,为机构学发展提供了系统的理论方法。机器人机构拓扑结构学的研究代表现代机构学的发展方向,而机器人机构拓扑结构学发展必须经由认知到掌握再到自动化的过程。本文将机器人机构拓扑结构学理论与计算机技术相结合,实现并联机构拓扑结构分析自动化,推动现代机构学迈进自动化时代。首先,将串联机构拓扑结构数字化建模,用2种基本要素完备地表达出串联机构拓扑结构特征,即运动副排列顺序和运动副方位关系;将并联机构拓扑结构数字化建模,用4种基本要素完备地表达出并联机构拓扑结构特征,即支链运动副排列顺序、支链运动副方位关系、动平台配置关系以及静平台配置关系;将方位特征集数字化建模,用2种基本要素完备地表达方位特征集,即移动方向向量组和转动方向向量组。并且串联机构拓扑结构、并联机构拓扑结构以及方位特征集数字化描述符号可直接被计算机识别分析,无需转化为计算机符号。其次,基于串联机构拓扑结构分析理论以及方位特征集数字建模,将串联机构方位特征集求解转化为求多个方向向量组并集;建立串联机构拓扑结构自动分析算法和运算规则以及方向向量组元素替换规则;编写串联机构拓扑结构自动分析一般步骤并运用到实例中验证其正确性与准确性。再次,基于并联机构拓扑结构分析理论以及方位特征集数字建模,将并联机构方位特征集求解转化为求多个方向向量组交集;建立并联机构拓扑结构自动分析算法和运算规则;编写并联机构拓扑结构自动分析一般步骤并运用到实例中验证其正确性与准确性。最后,搭建串联机构和并联机构拓扑结构自动分析软件平台总体架构;基于Matlab软件建立并联机构拓扑结构自动分析人机交互界面并把软件应用到典型并联机构拓扑结构分析中。

关键词：方位特征集串联机构并联机构方向向量组自动分析

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基于共形几何代数的机构运动学研究

基于共形几何代数的机构运动学研究

作者：黄旭北方工业大学

学位级别：硕士

机构运动学是运动控制的基础,其研究具有理论价值和工程意义,是机构学研究领域中的一个热点。共形几何代数是新近出现的数学工具,它能统一表示点、线、面、圆、球等几何体,并为其空间变换提供旋量表示,实现了几何语言脱离坐标的直接几... 详细信息

机构运动学是运动控制的基础,其研究具有理论价值和工程意义,是机构学研究领域中的一个热点。共形几何代数是新近出现的数学工具,它能统一表示点、线、面、圆、球等几何体,并为其空间变换提供旋量表示,实现了几何语言脱离坐标的直接几何计算,为诸多技术问题提供了新的解决方案。本文将共形几何代数应用于机构运动学中,完成了几种典型的串、并联机构以及空间连杆机构的运动学求解,探索了共形几何代数在机构运动学研究中的应用。针对串联机构,完成了P UMA机器人机构、Stanford机器人机构以及1P5R机器人机构的运动学求解。求解运动学逆解时,首先通过外积运算确定各关节点位置,进而利用内积运算求解关节变量。对于PUMA与Stanford机器人,直接通过几何运算获得了全部解析解;对于1P5R机器人,获得了一元12次输入输出方程,并与一般求解方法进行了对比,证明了本方法具有较高的求解效率。针对并联机构,解决了3-RPR机构以及3-RPS机构的位置正解问题。对于3-RPR机构,通过线性消元变换,获得一元六次输入输出方程;对于3-RPS机构,通过几何运算得到了一元16次输入输出方程。针对空间连杆机构,以空间五杆RRSRR机构为例,借助正反两个方向的运动给出包含输入输出变量的所有R副关节点表达式,在此基础上构建四个球,做外积运算使其交于S副关节点,根据点表达式的结构特性直接推导出一元四次输入输出方程,并与一般求解方法进行了对比。应用共形几何代数求解机构运动学,计算过程简洁明了,不依赖坐标的选择,具有较强的几何直观性,避免了复杂的矩阵运算与非线性方程组的求解,具有较高的求解效率。

关键词：共形几何代数机构运动学串联机构并联机构空间连杆机构

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机构的组合方式和组合机构的运用

张家口职业技术学院学报 1994年第2期7卷 53-58页

作者：张晓萍

本文简要阐述一下变异机构的分析方法,着重对组合机构进行组成分析,即机构的纽合方式,并通过实例说明其在生产实践中的应用。

关键词：组合机构凸轮机构从动件运动规律运动副四杆机构齿轮机构连杆机构串联机构曲柄滑块机构