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基于尺度约束类型的串联机构拓扑结构表示及其设计方法

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机械设计与研究 2017年第3期33卷 6-13页

作者：李菊马小蒙沈惠平朱小蓉刘安心傅琪迪常州大学机械工程学院江苏常州213016 解放军理工大学野战工程学院南京210007

尺度约束类型是指构件为其所连接的运动副轴线之间的相对方位提供的几何约束类型,研究了一种基于尺度约束类型及其顺序的机器人支链的拓扑结构表示及其设计方法。建立尺度约束类型与符号表示之间的对应关系;基于方位特征集及自由度,将... 详细信息

尺度约束类型是指构件为其所连接的运动副轴线之间的相对方位提供的几何约束类型,研究了一种基于尺度约束类型及其顺序的机器人支链的拓扑结构表示及其设计方法。建立尺度约束类型与符号表示之间的对应关系;基于方位特征集及自由度,将尺度约束类型作为单元,综合出4自由度和5自由度的串联机构结构,并给出其尺度约束类型表示;通过对6自由度关节机器人进行演化分析,获得5轴及4轴工业机器人,并对这些串联机器人的方位特征集及尺度约束类型进行分析。

关键词：尺度约束类型方位特征集机构描述型综合串联机构

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两种可重构六自由度并联机构的拓扑特性分析

机械设计与研究 2020年第6期36卷 44-48,53页

作者：徐帅尤晶晶沈惠平仇鑫王林康叶鹏达南京林业大学机械电子工程学院南京210037 江苏省精密与微细制造技术重点实验室南京210016 常州大学机械工程学院江苏常州213016

具有部分运动解耦的冗余并联机构对其后继的重构、控制与运动学分析等十分有利。本文首先基于机构拓扑结构学的设计理论与方法,设计了两种六自由度并联机构的拓扑结构,并对其进行了拓扑特性分析;接着,推导出了它们的位置正解表达式;最后... 详细信息

具有部分运动解耦的冗余并联机构对其后继的重构、控制与运动学分析等十分有利。本文首先基于机构拓扑结构学的设计理论与方法,设计了两种六自由度并联机构的拓扑结构,并对其进行了拓扑特性分析;接着,推导出了它们的位置正解表达式;最后,结合机构的冗余性质,在保持自由度不变的情况下,运用一种可转换主、从运动的移动副,重构出其它6种六自由度并联机构构型。以上方法所使用的机构拓扑结构符号直观清晰、数学方法简单、意义明确,适用于六自由度并联机构的拓扑结构设计,并进一步为可重构并联机构的设计提供了理论基础。

关键词：并联机构重构方位特征集拓扑构型耦合度

一种新型三平移并联机器人的运动学与灵巧度分析

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机械设计与研究 2021年第4期37卷 43-48页

作者：陈亮程精涛熊隽泸州职业技术学院机械工程学院四川泸州646000 成都理工大学工程技术学院成都610000

以少自由度并联机构作为研究对象,设计一种新型空间三平移并联机器人机构,根据方位特征方程理论计算机构的自由度、耦合度、方位特征集等特性。通过杆长约束条件建立运动学方程模型,推导机构的正逆解解析式,基于此,研究机构的操作空间... 详细信息

以少自由度并联机构作为研究对象,设计一种新型空间三平移并联机器人机构,根据方位特征方程理论计算机构的自由度、耦合度、方位特征集等特性。通过杆长约束条件建立运动学方程模型,推导机构的正逆解解析式,基于此,研究机构的操作空间与运动灵巧性等性能指标,同时分析结构参数尺寸跟操作空间与全局灵巧度的关系,建立全局灵巧度与可达工作空间的多目标优化模型,基于Pareto解的多目标粒子群算法实现多目标参数优化,结果表明:机构耦合度低、具有正解解析式、操作空间大、运动灵巧性较好,优化后的参数解析为并联机构的应用设计提供参考依据。

关键词：并联机构方位特征集工作空间 Pareto解多目标粒子群算法

一种Delta变形机构及其基于工作空间分析的尺度设计

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机械设计 2018年第7期35卷 92-98页

作者：李家宇沈惠平孟庆梅邓嘉鸣张震常州大学现代机构学研究中心江苏常州213016

根据基于方位特征集(Position and Orientation Characteristics,POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和方法,提出一种Delta变形机构2-R//R//P(4R)//R茌1-RSS,记为:Delta-CU;并证明该机构能实现三平移输出运动;同时导出了其位置逆解求... 详细信息

根据基于方位特征集(Position and Orientation Characteristics,POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和方法,提出一种Delta变形机构2-R//R//P(4R)//R茌1-RSS,记为:Delta-CU;并证明该机构能实现三平移输出运动;同时导出了其位置逆解求解方程;进一步针对动、静平台圆周半径之差(R-r)及与主动臂l1、从动臂长l2三者大小关系,分3种情况进行分析讨论,得到了在满足工作空间最大时,杆长(R-r),l1与l2之间的最佳匹配关系。Delta-CU机构具有结构简单、加工装配维修容易等优点,可替代Delta机构。文中研究为Delta-CU机构的尺寸优化、样机设计及其动力学分析奠定了基础。

关键词： Delta机构方位特征集位置反解工作空间

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一平移二转动并联机构型综合及分类

机械传动 2017年第6期41卷 9-14,20页

作者：冯永平罗玉峰石志新谢冬福南昌大学科学技术学院机电系江西南昌330039 南昌大学机电工程学院江西南昌330031 华东交通大学机电工程学院江西南昌330013

基于方位特征集的理论(POC),对一平移二转动(1T-2R)并联机构进行了型综合;给出了一平移二转动输出并联机构拓扑结构设计的一般步骤和具体方法;基于该方法得到了一些一平移二转动输出并联机构,包括以前设计出的机型和部分新机型,并对它... 详细信息

基于方位特征集的理论(POC),对一平移二转动(1T-2R)并联机构进行了型综合;给出了一平移二转动输出并联机构拓扑结构设计的一般步骤和具体方法;基于该方法得到了一些一平移二转动输出并联机构,包括以前设计出的机型和部分新机型,并对它们进行了分析和分类。

关键词：并联机构型综合一平移二转动方位特征集

4自由度3T1R并联机构工作空间与转动能力分析

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机械设计与研究 2020年第5期36卷 75-80页

作者：李宏伟甘肃交通职业技术学院交通测绘系兰州730070

以四自由度3TIR并联机构为研究对象,采用方位特征集理论对3TIR并联机构进行机构的拓扑特性分析,验证得到机构的自由度以及运动特性。建立机构的运动学逆解方程,提出一种新型的可控波速边界搜索算法求解机构的工作空间边界,分析机构工作... 详细信息

以四自由度3TIR并联机构为研究对象,采用方位特征集理论对3TIR并联机构进行机构的拓扑特性分析,验证得到机构的自由度以及运动特性。建立机构的运动学逆解方程,提出一种新型的可控波速边界搜索算法求解机构的工作空间边界,分析机构工作空间体积随参数变化情况,然后通过转动性能指标来分析机构的转动能力随尺寸结构参数的变化。结果表明:机构能实现3平移1转动的运动特性, 3TIR并联机构的具有较大的工作空间且较好的转动能力。提出的可控波速边界点搜索法所得工作空间精细结构能显著体现,搜索算法有效可行。

关键词：并联机构方位特征集可控波速边界搜索算法工作空间转动能力指标

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一平移三转动并联机构型综合及分类

机械设计与研究 2016年第6期32卷 21-24,31页

作者：谢冬福罗玉峰石志新何新勇刘杰南昌大学机电工程学院南昌330031 华东交通大学南昌330013

应用基于方位特征集的并联机构拓扑结构设计理论与方法,对一平移三转动(1T-3R)输出的并联机构进行了型综合;在阐述基于方位特征集的并联机构型综合一般过程和步骤的基础上,给出了一平移三转动输出并联机构拓扑结构设计的具体方法;基于... 详细信息

应用基于方位特征集的并联机构拓扑结构设计理论与方法,对一平移三转动(1T-3R)输出的并联机构进行了型综合;在阐述基于方位特征集的并联机构型综合一般过程和步骤的基础上,给出了一平移三转动输出并联机构拓扑结构设计的具体方法;基于该方法得到了39种一平移三转动输出并联机构,包括以前设计出的机型和部分新机型,并对它们进行了分析和分类。

关键词：方位特征集型综合一平移三转动并联机器人

混合链的精度刚度分析及其在机构型综合中的应用

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机械传动 2015年第4期39卷 159-163页

作者：朱伟姜桂林陈宁宇许兆棠沈惠平常州大学机械工程学院江苏常州213016 江苏省数字化制造技术重点实验室江苏淮阴223003

基于方位特征集的方法分析综合出数种较为实用的混合链,并对混合链和简单支链的精度、刚度进行了对比分析。最后,给出了8种弱耦合三平移机构,并给出装配条件、主动副和耦合度。分析表明,混合链比简单支链的精度和刚度均有改进;两支路自... 详细信息

基于方位特征集的方法分析综合出数种较为实用的混合链,并对混合链和简单支链的精度、刚度进行了对比分析。最后,给出了8种弱耦合三平移机构,并给出装配条件、主动副和耦合度。分析表明,混合链比简单支链的精度和刚度均有改进;两支路自重构并联机构力稳定性好,运行精度高,控制简便。

关键词：方位特征集混合链精度耦合度自重构

一种新型2T1R并联机构的位置与工作能力分析

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机械设计与研究 2020年第3期36卷 19-22,29页

作者：邹建星罗玉峰石志新谢冬福梁发云莫玲玲南昌大学机电工程学院南昌330031 华东交通大学南昌330013

提出一种新型三自由度两平移一转动(2TIR)并联机构,先对该机构进行拓扑结构分析,求出其方位特征集,验证其自由度为3,再对该机构进行运动学分析,求出其逆解方程,然后用机构逆解作为约束条件,最终用数值法求得其工作空间。在分析工作空间... 详细信息

提出一种新型三自由度两平移一转动(2TIR)并联机构,先对该机构进行拓扑结构分析,求出其方位特征集,验证其自由度为3,再对该机构进行运动学分析,求出其逆解方程,然后用机构逆解作为约束条件,最终用数值法求得其工作空间。在分析工作空间的基础上,分析转动能力,从而可以更好地对并联机构末端执行器的整体工作能力进行分析。

关键词： 2TIR并联机构运动学方位特征集工作空间转动能力