并联机构

摘要： 并联机构刚性高且动态性能好,用于开发力反馈设备时,在力觉刚性以及位姿分辨率方面优势明显.学界与业界多基于Delta机构开发高性能并联力反馈设备,本文采用3-SPR并联机构设计和开发出一种新型力反馈设备.采用丝传动方式并基于差动原理,提出了一种新型直线动单元作为3-SPR并联力反馈机构驱动副,有效提升了力反馈设备的位姿分辨率与力觉刚性.并联机构的位置正解效率直接影响操控力反馈设备的实时性,本文以动平台中心和球铰链中心距为中间变量,构造出量纲统一的迭代矩阵,实现了该机构位置正解模型的高效求解.相较于传统位置正解的数值方法,求解效率提升近一个数量级,大幅提升了该力反馈机构的位姿反馈实时性.在运动学模型的基础上,基于虚功原理建立了力反馈机构的力映射模型,提出一种含机构重力补偿的反馈力计算方法.基于上述方法开发算法并设计出控制系统,实现了力反馈机构的位姿实时监控及反馈力控制.通过重力补偿实验,验证了上述方法及其控制系统的有效性.

摘要： 提出一种PRR+2-PRRU型两平移一转动并联机构,并研究其运动学特性。根据方位特征集理论分析并联机构的POC集、自由度和耦合度等机构拓扑特性;该机构耦合度为1,其构型为弱耦合设计。运用解析法进行位置分析,并通过MATLAB验证位置求解的正确性。在位置分析的基础上,分析了机构工作空间,并求解机构运动Jacobian矩阵。基于Jacobian矩阵评价机构输入-输出控制方式的解耦特性;该机构平动输入Y与平动输出x间存在耦合,3种输入-输出控制方式解耦。通过运动Jacobian矩阵计算机构速度与加速度,并使用ADAMS分析机构动平台的输出运动规律。

摘要： 使用位移流形理论对具有固定转动轴线和变转动轴线两种运动模式的3T1R并联机构进行了构型综合。分析空间球面4R机构的一般运动学方程,通过求极限计算了一种特殊空间球面4R机构连杆在奇异位形的两个瞬时连续转动轴线。根据具有固定转动轴线和变转动轴线两种运动模式的球面机构,得到其连杆位移流形的表达式,从而设计了具有两种运动模式的3T1R并联机构。通过旋量理论,验证该3T1R机构在运动模式变换过程中的自由度和驱动副选取的正确性。结果表明,该3T1R并联机构具有固定转动轴线和变转动轴线两种3T1R运动模式,4条支链的4个驱动副能实现上述两种模式下机构的控制,当机构处于两种运动模式的变换位形时,需要增加一个辅助驱动副,才能实现该机构两种运动模式的变换。

摘要： 目的 针对目前流水线上的灌装机构,对含有不同倾角瓶子的通用性不强等问题,提出一种新型2CRU/2PRRR并联机构来解决这一问题。方法 首先用SolidWorks软件创建2CRU/2PRRR并联机构的立体模型。利用螺旋理论分析得出该机构的自由度,并用修正的Kutzbach-Grübler公式对分析得出的自由度进行验证。然后利用运动学模型和D-H法分析求解机构动平台的位置反解。最后应用Matlab软件编写相应的极限边界搜索程序,运算求解出工作空间,并给出该灌装机构在流水线的应用实例。结果2CRU/2PRRR并联机构拥有1个转动自由度,3个方向的移动自由度。工作空间为规则立方体,内部连续无空洞且无奇异位型。结论 2CRU/2PRRR并联式灌装机构结构简单、运行稳定、性能良好,完全可以满足流水线上对含有倾角的瓶子进行灌装时的运动和工作范围需求,提高了灌装机构的通用性。

摘要： 机械传动性能的研究在机械领域是一个比较重要的研究内容。文章利用传动角的概念,以一种PRRRP对称并联机构为研究对象,提出一种评价平面并联机构力传递性能的度量指标,并运用该指标对PRRRP对称并联机构进行相应的优化设计。

摘要： 针对神经根型与交感神经型颈椎病,基于颈椎牵引、前屈/后伸、左/右侧屈及旋转运动康复治疗方式,设计了一种基于6-SPS/CS型并联机构的可穿戴式颈椎动力外骨骼。首先,基于人体生物力学进行外骨骼机构设计与颈椎运动分析,采用空间坐标变换方程和闭环矢量法对外骨骼等效并联机构进行运动学逆解分析;其次,利用ADAMS软件对外骨骼等效机构模型进行运动仿真分析,求解出位移、速度和加速度随时间的变化曲线,并与逆运动学理论模型进行对比分析,进一步验证了康复运动范围的可行性;最后,对颈椎动力外骨骼样机的康复功能进行了实验评估分析,外骨骼样机能够实现的运动范围为冠状轴-15°~15°、矢状轴-20°~20°及垂直轴-15°~15°,符合人体颈椎活动需求。结果表明,6-SPS/CS型颈椎动力外骨骼能够辅助人体颈椎进行牵引、前屈/后伸、左/右侧屈及水平旋转运动康复训练,该研究为后续的机构优化与临床应用提供了基础。

摘要： 推导了并联式六维加速度传感器的基频、灵敏度的解析表达式。研究发现,基频与质量块的质量、压电陶瓷的厚度和直径有关,灵敏度与质量块的质量和边长有关。以这两项性能为指标,结合正交试验法和粒子群算法对上述参数进行优化。结果显示,最优性能下,质量块的质量、边长分别为0.7 kg,55 mm,压电陶瓷的厚度、直径分别为1.5,10 mm。最后,结合VB和SolidWorks软件,对球铰支链进行二次开发。

摘要： 针对Delta并联机构设计中存在的问题,研究Delta并联机构动力学模型、运动学模型等,并探讨一种求解Delta并联机器人尺度综合问题的设计方法。通过对Delta机器人的主要尺寸参数与6项性能指标进行试验设计,将性能指标合并为3个优化目标函数。在iSIGHT软件平台上运用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),在特定轨迹下对3-DOF Delta并联机构进行尺度综合;对比两种优化策略下目标函数的Pareto图。结果表明:减少目标函数后的优化策略收敛性好、计算费用低,且有更多可行性解。

摘要： 针对边坡锚杆钻机机构重要拓扑特性问题,利用基于方位特征(Position Orientation Characteristic,POC)和有序单开链(Single Opened Chain,SOC)的并联机构拓扑设计理论和方法,以5-SPS并联机构为研究对象,对该机构的方位特征、自由度、消极运动副的判定、驱动副的选取及耦合度等重要拓扑结构特性进行分析,为新型锚杆钻机后续构型综合和运动控制提供了理论基础,进一步为边坡锚杆钻机的应用提供了理论参考。

摘要： 本文基于人体手腕结构设计了一种依靠绳索驱动的仿生轻量型机械手腕。该机械手腕以并联机构为主要结构,以绳索驱动为主要传动方式,通过SolidWorks软件建立了三维模型,并且结合MATLAB仿真计算和SolidWorks模型对机械手腕的运动学模型进行了仿真验证。结果显示,该机械手腕动作灵活,可实现3个自由度运动,符合设计预期。

摘要： 本文为实现空天飞行器头锥伸缩以及弯曲变形的功能,设计了一种基于并联机构的飞行器变形头锥装置,并通过计算确定了装置中驱动轴、丝杠等的关键尺寸.该机构通过并联机构各运动分支链的伸缩以及摆动实现头锥装置整体的伸缩和弯曲,以适应飞行过程中的要求.本文通过强度校核计算确定并联机构部件的关键尺寸,满足设计的强度要求.提供了一种新的变体飞行器设计思路.

摘要： CTS试验中引入6-PTRT并联机构,可以实现终端导弹模型的六自由度运动.CTS试验中要求导弹模型运动空间大、定位精度高,因此并联机构的工作空间和静刚度的大小称为构型选择的重要评价指标.本文给出了CTS试验实际应用的6-PTRT并联机构的工作空间计算方法,通过摄动位移映射关系,在虚功原理的基础上建立了静刚度模型,并且以最小刚度作为刚度性能的评价指标.最后,给出了两种构型6-PTRT并联机构的工作空间和静刚度对比分析.

摘要： 运动奇异性是并联机构的固有特性.在设计阶段消除运动奇异对并联机构的消极影响,有利于改善并联机构工作性能,提高整体工作空间载荷能力.本课题通过分析并联机构自身动力学参数等对奇异点动态稳定性的影响,给出满足稳定裕度要求、载荷能力要求和抗扰动能力要求的并联机构动力学参数空间分布模型,通过合理确定并联机构的自身动力学参数和输入控制参数,在设计阶段能够消除奇异性对并联机构的消极影响,从而提高并联机构在整体工作空间的运动稳定性及载荷能力.该研究对于提高我国航空航天并联装备的可控性,具有重要的理论价值与国防应用价值.

摘要： 索并联机构串联刚性并联机构所组成的柔性支撑并联机构继承了索并联机构大工作空间和刚性并联机构高动态特性的优点,同时具有功耗小和造价低的特点,在大范围高精度定位和调姿领域显现出巨大的应用潜力.然而柔性支撑并联机构本身结构复杂,且系统内部存在强刚柔耦合,终端精度保证和抑振控制是其理论研究和工程实践面临的关键问题.本项目旨在研究柔性支撑并联机构的振动特性,并建立有效的抑振控制方法,提高系统终端轨迹精度.

摘要： 并联机构具有高精度、高刚度、承载能力高和运动惯性低等优点,同时也存在一系列难以克服的缺点,如位置和姿态工作空间小、结构容易干涉、运动灵活低等,这些缺点成了并联机器人广泛应用的瓶颈之一.本项目研究冗余并联机构设计理论和方法,采用冗余驱动和冗余结构的方法达到克服并联机构的部分缺点,保持其优点的目的,以提升并联机构的性能,为研制和开发基于并联机构的高性能技术装备奠定良好的理论基础.

摘要： 3-UPS/S机构是可以实现三自由度转动的并联机构,可作为机器人的转动关节,也可用作稳定平台或运动模拟器使用,功能多样,为此设计了一台基于CompactRIO嵌入式控制器的电液伺服驱动3-UPS/S并联平台样机.伴随着Internet、无线通讯技术和实时嵌入式技术的发展,并联机构的运动控制方式和通信形式成为了当下的研究热点,本文将主要研究利用移动设备(手机,平板电脑等)自身的姿态传感器将运动状态传递给CompactRIO控制器,控制器通过计算位姿驱动并联平台实现跟随运动,其中移动设备通过无线局域网UDP协议与控制器进行通信,通过这种方式平台的运动不再拘泥于人为给定轨迹,使得并联平台应用更加灵活,拓展了其实用价值.

摘要： 六维加速度传感器是一种能够同时获取载体三维线加速度和三维角加速度参量的测量设备,目前国内外还没有成熟的产品,其研究处于探索阶段,其主要瓶颈在于系统输入、输出信息量较多,系统振动微分方程非线性强耦合,加速度六分量的实时、精确、稳定解耦难度大.本项目通过选取特殊构型的并联机构作为传感器的结构体，建立传感器的高效解耦数学模型，探讨此类传感器的综合性能指标，进而为六维加速度传感器构型优化以及仪器化提供理论依据和方法指导。

摘要： 本项目面向机器人机构学国际学术前沿与国家发展高端装备的现实需要,以具有工程实用价值、含恰约束支链2-4自由度并联机器人为研究对象,提出面向服役环境的机构创新设计、多目标尺度综合、性能评价,以及考虑不确定因素的并联机构可靠性稳健设计优化方法与流程,建立面向任务需求、系统化的含恰约束支链少自由度并联机构模块的并/混联构型装备的集成设计方法,并将上述研究成果应用于几类工程实用并联机构的物理样机开发,为研发具有自主知识产权的并联构型装备奠定理论与技术基础.

摘要： 针对多维振动问题,设计了一种以3-PRRP(4R)并联机构为主体的多维隔振装置,建立了装置的动力学模型,求解出了系统的三阶固有频率;建立了装置的虚拟样机模型,仿真得到了系统的频率响应曲线;提出采用数值优化法实现基于装置最大固有频率的构件尺寸的设计.研究结果可为隔振装置的设计提供参考.

摘要： 项目研究在实验室模拟复合负载工况环境下的半物理仿真实验设备,并&混联机构为复合负载模拟器设计带来了可能.项目力图从机构构型综合创新着手,探寻广义输出力解耦-自由度之间可能存在的映射联系,挖掘满足多种复合加载类型的少自由度并/混联新机构的解族,在运动-约束一致性原则下探索刚柔结合设计方法,尝试解族的拓扑结构描述和图谱化、可视化表达形式.最后,通过一种创新的负载模拟器真实样机的研发和性能测试,验证理论成果.本项目研究成果可为面向真实负载模拟器设计提供理论依据和技术支撑.

摘要： 本发明公开一种并联机器人机构中的连接分支结构和采用该连接分支结构的六自由度并联机器人，所述连接分支结构包括依次相连的多自由度运动铰链、平行四边形机构及运动副，所述六自由度并联机器人机构由动平台、定平台和三个相同的上述分支结构组成，所述运动副至少具有一个自由度且不改变所述输入杆件姿态，由于运动过程中平行四边形机构的输入和输出杆件姿态不变，多自由度运动铰链的摆动中心线将保持姿态不变，从而可以增加与其相连的动平台的灵活度。本发明提供的并联机器人机构具有高的灵活度和刚度，可应用于机器人、机械制造、轻工业、运动模拟器，和传感器等领域。

摘要： 一种用于虚拟轴数控机床、虚拟轴并联坐标测量机及并联机器人的三维平移并联机构，由上平台、下平台和结构相同的三条支路组成。每条支路由相互平行的一个R转动副和一个C园柱副，及另一个与之垂直的C园柱副串联而成。控制下平台上三个驱动关节的运动，就可控制上动平台在空间X、Y、Z方向上的三维平移输出。该类机构具有结构简单、输入一输出具有解耦性，工作空间较大、便于制造安装等优点，可作为新型并联虚轴数控机床、新型并联坐标测量机及新型并联机器人的执行机构。

摘要： 提供一类(三种)零平移三转动并联机构。其中一种，由动平台、静平台和3条支路组成。第1条支路仅由一个球面副组成；第2条支路由两个移动副与三个转动副组成的平面5杆回路再串联一个转动副和一个球面副组成，且串联的转动副轴线与5杆回路中间的转动副轴线重合；第3条支路由一个移动副和两个球面副串联而成。3条支路的两端构件分别固结在动、静两平台上。驱动三个移动副，即可控制动平台的三个转动输出。该机构具有部分控制解耦，运动学分析仅为2次解析式，有利于实现机器人的实时控制与在线和离线运动规划；机构较为简单，便于制造、安装，可作为并联机床与机器人的执行机构。

摘要： 本发明涉及一种具有两转动和一平动的三自由度冗余并联机构，该并联机构包括静平台、动平台、三根单自由度非冗余支链和一根单自由度冗余支链，所述三根单自由度非冗余支链的一端通过转动副连接静平台，另一端通过球铰连接动平台，所述单自由度冗余支链的两端均为球铰。本发明可提高并联机构的精度和刚性，扩大了机构的摆动姿态空间，适用于制造高精度、大姿态角的数控并联机床。

摘要： 一种多自由度并联机构以及并联机构组件，其中多自由度并联机构包括导向件(1)和支撑组件(2)，支撑组件(2)包括两个支撑平台(20)、定位件(23)和多个连杆，支撑平台(20)包括两个主活动件(21)和一个随动件(22)，随动件(22)上设有第一导条(22a)和第二导条(22b)，第一导条(22a)、第二导条(22b)和导向件(1)互相不平行，两个随动件(22)均通过连杆与定位件(23)转动连接，且至少一个随动件(22)通过两个连杆与定位件(23)转动连接，并形成平行四边形，通过驱动各主活动件(21)沿导向件(1)往复运动，定位件(23)具有至少三个平动自由度。

摘要： 一种多自由度并联机构以及具有该并联机构的组件，并联机构包括导向件(G)、两个一级支链(1)和一个二级支链(2)，每一个一级支链(1)包括两个主动件(11)、一个支链平台(12)和多个一级连杆，主动件(11)能沿导向件(G)往复运动，二级支链(2)包括一个定位平台(20)和多个二级连杆，在每个一级支链(1)中两个主动件(11)中的一个通过至少两个一级连杆连接支链平台(12)并形成与第一平面(xoz)平行的平行四边形，在二级支链(2)中，两个支链平台(12)中的一个通过至少两个二级连杆连接定位平台(20)并形成能够在第二平面(xoy)内运动的平行四边形，第一平面(xoz)与第二平面(xoy)垂直。该多自由度并联机构结构紧凑简单且在竖直方向上的活动范围大，控制方便。

摘要： 本发明公开了一种基于刚性并联机构和柔顺并联机构的新型宏微结合平台，包括工作台以及设置在工作台上的宏动并联机构，所述宏动并联机构包括宏动并联机构动平台以及用于驱动宏动并联机构动平台在工作台上做平面运动和绕Z轴转动的宏动驱动机构；还包括微动并联机构，所述微动并联机构内嵌在宏动并联机构动平台内部；该微动并联机构包括微动平台、用于驱动微动平台在宏动并联机构动平台内做平面运动和绕Z轴转动的微动驱动机构。本发明的新型宏微结合平台可以有效地减少整个平台的装配误差，减轻负载，并且使得该新型宏微结合平台的整体结构更加紧凑，可实现多自由、大行程、高速高加速和纳米级定位精度。

摘要： 本发明公开一种多轴并联机构的铰支座、平台及该多轴并联机构，其中，铰支座由并行排列的前板(101)、后板(103)和设置在其上的上板(102)构成，形成内腔通透的屋型结构；上板包括左倾面(1021)和右倾面(1022)，且所述左倾面和右倾面夹角为95～175°，所述左倾面和右倾面形成的夹角线(104)前后方向倾角为5～40°；所述左倾面和右倾面上均设置有紧固件安装孔(105)。上述铰支座设置在平台上，该多轴并联机构的直线执行器两端通过万向铰与平台上的铰支座连接。由于上板呈现两侧向外倾斜且整体向平台中心倾斜的结构，可以使多轴并联机构在中位时，直线执行器的轴线方向与左倾面或右倾面接近或处于垂直状态，使万向铰摆动角度为接近或为0°，从而最大化利用万向铰的角度。

摘要： 本实用新型公开了一种基于刚性并联机构和柔顺并联机构的新型宏微结合平台，包括工作台以及设置在工作台上的宏动并联机构，所述宏动并联机构包括宏动并联机构动平台以及用于驱动宏动并联机构动平台在工作台上做平面运动和绕Z轴转动的宏动驱动机构；还包括微动并联机构，所述微动并联机构内嵌在宏动并联机构动平台内部；该微动并联机构包括微动平台、用于驱动微动平台在宏动并联机构动平台内做平面运动和绕Z轴转动的微动驱动机构。本实用新型的新型宏微结合平台可以有效地减少整个平台的装配误差，减轻负载，并且使得该新型宏微结合平台的整体结构更加紧凑，可实现多自由、大行程、高速高加速和纳米级定位精度。

摘要： 本实用新型公开一种多轴并联机构的铰支座、平台及该多轴并联机构，其中，铰支座由并行排列的前板(101)、后板(103)和设置在其上的上板(102)构成，形成内腔通透的屋型结构；上板包括左倾面(1021)和右倾面(1022)，且所述左倾面和右倾面夹角为95～175°，所述左倾面和右倾面形成的夹角线(104)前后方向倾角为5～40°；所述左倾面和右倾面上均设置有紧固件安装孔(105)。上述铰支座设置在平台上，该多轴并联机构的直线执行器两端通过万向铰与平台上的铰支座连接。由于上板呈现两侧向外倾斜且整体向平台中心倾斜的结构，可以使多轴并联机构在中位时，直线执行器的轴线方向与左倾面或右倾面接近或处于垂直状态，使万向铰摆动角度为接近或为0°，从而最大化利用万向铰的角度。